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.
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;
– измерение ЧХ при различных конфигурациях имитации повреждения магнитопровода.
Измерение потерь и тока холостого хода (ХХ) измерялись с помощью прибора ISA STS 5000 по однофазной схеме измерения потерь ХХ на малом напряжении [10, 11] (методика А. К. Ашрятова), изображенной на рис. 3. Все измерения проводились для фазы А, при частоте источника 50 Гц. Перед измерениями трансформатор размагничивался с помощью прибора МИКО-9А.
Для имитации повреждения изоляции магнитопровода стяжная шпилька, проходящая через магнитопровод, была соединена проводником с двумя верхними ярмовыми балками. Для регулировки потерь и тока ХХ в цепь закоротки последовательно включались токоограничивающие резисторы (использовался магазин сопротивлений). Сечение образованного контура проходило через стержень фазы А. На рис. 4 представлены фотографии присоединений.