Лабораторное исследование влияния окружающей среды и напряжения на тепловое состояние резистивного делителя напряжения
Е.Е. Готовкина, В.Д. Лебедев, Г.И. Парфенов, Н.Н. Смирнов, В.В. Тютиков
Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 2, сс. 5—16
Скачать PDF
Состояние вопроса. Системы тепловой самодиагностики измерительных трансформаторов, работающие в режиме реального времени, в отличие от силовых, отсутствуют, а тепловое обследование часто проводится по графику обслуживания, что сказывается на надежности работы электрооборудования. Следовательно, создание таких систем для цифровых измерительных комбинированных трансформаторов тока и напряжения на основе резистивных делителей, выдающих значения температуры по нескольким точкам, в том числе и по наиболее разогретому элементу, является важной задачей. Целью исследования является получение экспериментальных данных о тепловом состоянии резистивного делителя при воздействии на него параметров окружающей среды и напряжения для разработки системы самодиагностики.
Материалы и методы. Результаты получены путем физического моделирования тепловых режимов работы трансформатора и его элементов в высоко- и низковольтных климатических камерах. Осуществлено моделирование воздействия таких критически важных факторов, как электрическое напряжение, инсоляция, температура и скорость движения окружающего воздуха. Обработка данных произведена с использованием методов теории вероятностей и математической статистики.
Результаты. Определены время выхода термодинамической системы на стационарный режим теплообмена, а также значения температур на резисторах и на поверхности делителя. Установлено, что большее влияние на тепловой режим оказывает моделируемое напряжение, чем инсоляция. Показано, что в самых тяжелых аварийных режимах работы температура нагрева нижнего резистора не превышает критического значения. Выявлено существенное влияние моделируемых факторов, в том числе направленной инсоляции, которая не учитывается в существующих методах расчета теплового состояния измерительного электрооборудования, на тепловое состояние трансформатора.
Выводы. Достоверность полученных результатов обеспечивается учетом значимых факторов при моделировании теплового состояния делителя. Результаты эксперимента предполагается использовать для разработки системы тепловой самодиагностики цифрового трансформатора, которая позволит повысить надежность эксплуатации данного измерительного оборудования вследствие оперативного реагирования персонала на получаемую в режиме реального времени информацию о тепловом состоянии трансформатора.
1. Hunt R., Giordano M.L. Thermal overload protection of power transformers – operating theory and practical experience. – Atlanta: Georgia Tech, 2005. – 33 c.
2. Grigsby L.L. The Electric Power Engineering Handbook. – Boca Raton: CRC Press, 2001. – 117 c.
3. Zhang L., Shi H., Zhang Y. Analysis of causes and prevention methods for power network accidents // Power System Protection and Control. – 2010. – № 4. – С. 210–216.
4. Susakova T.V., Evseeva A.M. Analysis and prevention of accident-caused faults in power cable lines // MATEC Web of Conference. – 2017. – № 110. – 4 c. DOI: 10.1051/matecconf/201711001077
5. Результаты длительной периодической диагностики силовых трансформаторов / Ю.П. Аксенов, А.В. Голубев, В.И. Завидей и др. // Электро. – 2006. – № 1. – С. 28–35.
6. Lebedev V., Zhukov V., Yablokov A. Analysing the thermal state of voltage transformer based on resistive voltage divider // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (MSE). – 2015. – № 93. – p. 1–6. DOI: 10.1088/1757-899X/93/1/012020
7. Han J.C., Glicksman L.R., Rohse-now W.M. An investigation of heat transfer and friction for rib-roughness surfaces // International journal of heat mass transfer. – 1978. – № 21. – С. 1143–1156. DOI: 10.1016/0017-9310(78)90113-8
8. Бухмиров В.В. Тепломассообмен. – Иваново, 2014. – 360 с.