Среди существующих методов неразрушающего контроля метод частотных характеристик (МЧХ) является мощным инструментом для обнаружения внутренних электрических и механических повреждений силовых трансформаторов [1–7]. В новой редакции «Объема и норм испытаний электрооборудования» (СТО 34.01-23.1-001-2017 [8]) МЧХ включен в объем комплексного диагностического обследования (КДО).
МЧХ состоит в измерениях и последующем сравнении частотных характеристик (ЧХ) обмоток для выявления в них отклонений, указывающих на наличие повреждений.
Измерения ЧХ выполняют путем подачи сигнала на один из выводов трансформатора с регистрацией входного напряжения – U1 , поданного от источника, и выходного напряжения – U2 , наводимого на другом выводе трансформатора. Под ЧХ обмотки понимают передаточную функцию, представляемую модулем А| – U2 / – U1 | (выражаемым в дБ) и фазовым углом φ∠( – U2 , – U1 ), которые измеряют в диапазоне частот от десятков Гц до единиц МГц [9].
Согласно МЭК 60076-18 [1] и ГОСТ Р 59239 [2], принято выделять характерные зоны влияния различных частей трансформатора, состоянии магнитной системы и измерительного тракта на ЧХ (рис. 1), получаемые по стандартным «сквозным» схемам: магнитопровода (А), взаимодействия между обмотками (В), конструкции обмоток (С), а также измерительной схемы и проводников (D).
В диапазоне частот до десятков килогерц ЧХ зависит, в основном, от состояния магнитопровода, из чего следует потенциальная возможность выявления повреждений в магнитной системе по результатам анализа ЧХ в этой частотной области.
Для исследования применимости МЧХ для оценки состояния магнитной системы были проведены исследования на трансформаторе типа ТС 630/10 со схемой и группой соединения Д/Ун-11 (рис. 2).
Исследования включали:
– измерение зависимости потерь и тока ХХ от приложенного напряжения;
– измерение потерь и тока ХХ с имитацией повреждения изоляции магнитопровода;