mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2022-20-1-2mirtr-2251Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGКонтроль технического состояния силовых трансформаторов методом акустического диагностированияControl of the Technical Condition of Power Transformers by Acoustic Diagnostics. World of Transport and TransportationЕркебаевА. Ж.ErbekaevA. Zh.

Еркебаев Айбек Жомартович – аспирант кафедры электроснабжения железнодорожного транспорта 

Омск

Erkebaev, Aibek Zh., Ph.D. student at the Department of Railway Power Supply

Omsk

erkebaev7397-1@murdoch.inОмский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)РоссияOmsk State Transport University (OSTU)Russian Federation2022171220222011322Copyright © Еркебаев А.Ж., 20222022Еркебаев А.Ж.Erbekaev A.Z.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/2251

Актуальность исследования обуславливается необходимостью разработки и последовательного внедрения эффективных методик контроля текущего технического состояния силовых трансформаторных подстанций в системе железных дорог Республики Казахстан. Основу методологического подхода в данной научно-исследовательской работе составляет сочетание методов системного анализа существующих на сегодняшний день подходов к осуществлению контроля текущего технического состояния силовых трансформаторов с использованием методов акустического диагностирования с аналитическим исследованием принципиальных возможностей осуществления данных операций в системе железных дорог Республики Казахстан.

В ходе проведения экспериментальной части исследования высокую эффективность в вопросах обнаружения частичных разрядов на поверхности изоляционного слоя оборудования силовых трансформаторных подстанций показали акустические датчики частичных разрядов. Данное оборудование при использовании метода акустического контроля продемонстрировало высокие эксплуатационные характеристики.

Хорошие результаты показал и акустический метод контроля в целом, так как оперативность контроля и возможность снятия показаний при условии сохранения непрерывной подачи силового напряжения позволяют сократить время проведения эксперимента с получением высокоточных результатов, определять причины возникновения нарушений на поверхности изоляционного слоя силовых трансформаторов, а также дают возможность максимально точной локализации участков возникновения подобных повреждений.

Высказан ряд предложений по роли, которую акустический метод контроля может играть в общей системе организации проверки технического состояния, эксплуатации и ремонта силового электрооборудования.

Полученные результаты свидетельствуют о наличии разнообразных вариантов применения методов акустического диагностирования, а также подтверждают необходимость их последующего усовершенствования для достижения высокого качества контроля технического состояния и функционирования силовых трансформаторных подстанций железных дорог.

The relevance of the research is determined by the need to develop and consistently implement effective methods of the monitoring of the current technical condition of power transformer substations within the railway system of the Republic of Kazakhstan. The methodological approach in this research is based on combination of methods of system analysis of currently existing approaches to monitoring the current technical condition of power transformers using acoustic diagnostic methods with an analytical study of the fundamental possibilities of carrying out these operations within the railway system of the Republic of Kazakhstan.

During the experimental part of the study, acoustic sensors of partial discharges showed high efficiency in detecting partial discharges on the surface of the insulating layer of equipment of power transformer substations. This equipment, when using the acoustic emission testing method, demonstrated high performance. Good results were also shown by the acoustic control method, since the promptitude of control and the possibility of taking readings without interrupting power voltage supply make it possible to reduce time of the experiment while obtaining high-precision results, to determine the causes of faults on the surface of the insulating layer of power transformers and to localise areas of occurrence of such defect most accurately.

Several proposals have been made on the role that the acoustic control method could play in the overall system for organising the inspection of the technical condition, operation, and repair of the electrical power equipment.

The results obtained indicate availability of various options for using acoustic emission testing methods and also confirm the need for their further improvement to achieve high quality of control of technical condition and functioning of railway power transformer substations.

силовые трансформаторные подстанциитяга поездовподвижной состав железной дорогиакустическое диагностированиежелезнодорожная отрасль Республики Казахстанконтроль технического состоянияpower transformer substationstrain tractionrailway rolling stockacoustic diagnosticsacoustic emission testingrailway industry of the Republic of Kazakhstancontrol of the technical conditionReferencesForsthoffer, M Forsthoffer’s Component Condition Monitoring 1st ed Oxford, Butterworth-Heinemann, 2018, 204 p ISBN 9780128097724Forsthoffer, M Forsthoffer’s Component Condition Monitoring 1st ed Oxford, Butterworth-Heinemann, 2018, 204 p ISBN 9780128097724Papaelias, M., Marquez, F P G., Karyotakis, A Non-Destructive Testing and Condition Monitoring Techniques for Renewable Energy Industrial Assets 1 st ed Oxford, Butterworth-Heinemann, 2019, 404 p ISBN 9780128097472Papaelias, M., Marquez, F P G., Karyotakis, A Non- Destructive Testing and Condition Monitoring Techniques for Renewable Energy Industrial Assets 1st ed Oxford, Butterworth-Heinemann, 2019, 404 p ISBN 9780128097472Kaneko, A ; Xiao-Hua, Zhu; Ju, Lin Coastal Acoustic Tomography Oxford, Elsevier, 2020, 362 p ISBN 9780128185070Kaneko, A ; Xiao-Hua, Zhu; Ju, Lin Coastal Acoustic Tomography Oxford, Elsevier, 2020, 362 p ISBN 9780128185070Meshkinzar, A., Al-Jumaily, A M., Harris, P D Acoustic Amplification Utilizing Stepped-Thickness Piezoelectric Circular Cylindrical Shells Journal of Sound and Vibration, 2018, Vol. 437, pp. 110–118 DOI: 10.1016/j.jsv 2018 08 033Meshkinzar, A., Al-Jumaily, A M., Harris, P D Acoustic Amplification Utilizing Stepped-Thickness Piezoelectric Circular Cylindrical Shells Journal of Sound and Vibration, 2018, Vol. 437, pp. 110–118 DOI: 10.1016/j.sv 2018 08 033Кузнецов А А., Кузьменко А Ю., Кузнецова М А., Симаков А В Определение пороговых значений при диагностировании изоляции высоковольтного оборудования методами регистрации частичных разрядов // Омский научный вестник − 2019 − № 2 (164) − С 30–35 DOI: 10.25206/1813-8225-2019-164-30-35Kuznetsov, A A., Kuzmenko, A Yu., Kuznetsova, M A., Simakov, A V Identification of threshold values while diagnosing insulation of high-voltage equipment by the methods of registration of partial discharges [Opredelenie porogovykh znacheniy pri diagnostirovanii izoliatsii vysokovoltnogo oborudovaniya metodami registratsii chastichnykh razriadov] Omskiy Nauchnyy Vestnik, 2019, Iss 2 (164), pp. 30–35 DOI: 10.25206/1813-8225-2019-164-30-35Janssen, L A L., Arteaga, I L Data processing and augmentation of acoustic array signals for fault detection with machine learning Journal of Sound and Vibration, 2020, Vol. 483, article number 115483 DOI: 10.1016/j.jsv 2020 115483Janssen, L A L., Arteaga, I L Data processing and augmentation of acoustic array signals for fault detection with machine learning Journal of Sound and Vibration, 2020, Vol. 483, article number 115483 DOI: 10.1016/j.jsv.2020.115483Карандаев А С., Евдокимов С А., Карандаева О И., Мостовой С Е., Чертоусов А А Контроль технического состояния силовых трансформаторов методом акустического диагностирования // Вестник Южно-Уральского государственного университета Серия: Энергетика – 2018 – № 26 – C 26–31 [Electronic resource]: https://dspace.susu.ru/xmlui/bitstream/handle/0001.74/662/5.pdf?sequence=1&isAllowed=y Last accessed 27.05.2021Karandaev, A S., Evdokimov, S A., Karandaeva, O I., Mostovoy, S E., Chertousov, A A Control of the technical condition of power transformers by acoustic diagnostics [Kontrol tekhnicheskogo sostoyaniya silovykh transfornatorov metodom akusticheskogo diagnostirovaniya] Bulletin of the South Ural State University. Series: Energy, 2018, Iss 26, pp. 26–31 [Electronic resource]: https://dspace.susu.ru/xmlui/bitstream/handle/0001.74/662/5.pdf?sequence=1&isAllowed=y Last accessed 27 05 2021Карандаев А С., Евдокимов С А., Девятов Д Х., Парсункин Б Н., Сарлыбаев А А Диагностирование силовых трансформаторов методом акустической локации частичных разрядов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им Г И Носова – 2012 – № 1 – C 105–108 [Electronic resource]: http://www.vestnik.magtu.ru/images/data_base/2012_1/%D0%92%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA_2012_1_%D1%81_105-108.pdf Last accessed 27.05.2021Karandaev, A S., Evdokimov, S A., Devyatov, D Kh., Parsunkin, B N., Sarlybaev, A A Diagnostics of power transformers by acoustic location of partial discharges [Diagnostirovanie silovykh transformatorov metodom akusticheskoi lokatsii chastichnykh razryadov] Bulletin of Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2012, Iss 1, pp. 105–108 [Electronic resource]: http://www.vestnik.magtu.ru/images/data_base/2012_1/%D0%92%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA_2012_1_%D1%81_105-108 pdf Last accessed 27 05 2021Malik, H., Fatema, N., Iqbal, A Intelligent dataanalytics for condition monitoring: Smart Grid Applications London, Academic Press, 2021, 491 p ISBN 9780323855112Malik, H., Fatema, N., Iqbal, A Intelligent dataanalytics for condition monitoring: Smart Grid Applications London, Academic Press, 2021, 491 p. ISBN 9780323855112Blanloeuil, P., Francis Rose, L R., Veidt, M., Wang, Chun H Time reversal invariance for a one-dimensional model of contact acoustic nonlinearity Journal of Sound and Vibration, 2017, Vol. 394, pp. 515–526 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2017.01.050Blanloeuil, P., Francis Rose, L R., Veidt, M., Wang, Chun H Time reversal invariance for a one-dimensional model of contact acoustic nonlinearity Journal of Sound and Vibration, 2017, Vol. 394, pp. 515–526 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2017.01.050Arroyo, C P., Leonard, T., Sanjose, M., Moreau, S., Duchaine, F Large eddy simulation of a scale-model turbofan for fan noise source diagnostic Journal of Sound and Vibration, 2019, Vol. 445, pp. 64–76 DOI: 10.1016/J.JSV 2019 01 005 [Electronic resource]: https://hal.archivesouvertes.fr/hal-02419816/document Last accessed 27.05.2021Arroyo, C P., Leonard, T., Sanjose, M., Moreau, S., Duchaine, F Large eddy simulation of a scale-model turbofan for fan noise source diagnostic Journal of Sound and Vibration, 2019, Vol. 445, pp. 64–76 DOI: 10.1016/J.JSV 2019 01 005 [Electronic resource]: https://hal.archivesouvertes.fr/hal-02419816/document Last accessed 27 05 2021Weilenmann, M., Noiray, N Experiments on sound reflection and production by choked nozzle flows subject to acoustic and entropy waves Journal of Sound and Vibration, 2021, Vol. 492, article number 115799 DOI: 10.1016/j.jsv.2020.115799Weilenmann, M., Noiray, N Experiments on sound reflection and production by choked nozzle flows subject to acoustic and entropy waves Journal of Sound and Vibration, 2021, Vol. 492, article number 115799 DOI: 10.1016/jjsv.2020.115799The Power Grid: Smart, Secure, Green and Reliable 1st ed Editor Brian W D’Andrade London, Academic Press, 2017, 352 p. Paperback ISBN 9780128053218, eBook ISBN 9780081009529The Power Grid: Smart, Secure, Green and Reliable 1st ed Editor Brian W D’Andrade London, Academic Press, 2017, 352 p Paperback ISBN 9780128053218, eBook ISBN 9780081009529Bjørnø, Leif Applied Underwater Acoustics 1st ed Editors Th Neighbors, D Bradley Oxford, Elsevier, January 19, 2017, 980 p. eBook ISBN 9780128112472, Paperback ISBN 9780128112403Bjørnø, Leif Applied Underwater Acoustics 1st ed Editors Th Neighbors, D Bradley Oxford, Elsevier, January 19, 2017, 980 p eBook ISBN 9780128112472, Paperback ISBN 9780128112403Correa, J C A J., Guzman, A A L Mechanical Vibrations and Condition Monitoring 1 st ed London, Academic Press, 2020, 208 p. Paperback ISBN 9780128197967, eBook ISBN 9780128203903Correa, J C A J., Guzman, A A L Mechanical Vibrations and Condition Monitoring 1 st ed London, Academic Press, 2020, 208 p Paperback ISBN 9780128197967, eBook ISBN 9780128203903Varanasi, S., Siegmund, T., Bolton, J S Acoustical characteristics of segmented plates with contact interfaces Journal of Sound and Vibration, 2020, Vol. 485, article number 115584 DOI: 10.1016/j.jsv.2020.115584 [Electronic resource]: https://arxiv.org/pdf/2102.04987v1.pdf Last accessed 27.05.2021Varanasi, S., Siegmund, T., Bolton, J S Acoustical characteristics of segmented plates with contact interfaces Journal of Sound and Vibration, 2020, Vol. 485, article number 115584 DOI: 10.1016/j.jsv 2020 115584 [Electronic resource]: https://arxiv org/pdf/2102 04987v1 pdf Last accessed 27 05 2021Elasha, F., Greaves, M J., Mba, D., Fang, D A comparative study of the effectiveness of vibration and acoustic emission in diagnosing a defective bearing in a planetry gearbox Applied Acoustics, 2017, Vol. 115, pp. 181–195 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apacoust.2016.07.026 [Electronic resource]: http://dspace.lib.cranfield.ac.uk/handle/1826/11144 Last accessed 27.05.2021Elasha, F., Greaves, M J., Mba, D., Fang, D A comparative study of the effectiveness of vibration and acoustic emission in diagnosing a defective bearing in a planetry gearbox Applied Acoustics, 2017, Vol. 115, pp. 181–195 DOI: http://dx doi.org/10.1016/j.apacoust.2016.07.026 [Electronic resource]: http://dspace.lib.cranfield.ac.uk/handle/1826/11144 Last accessed 27 05 2021Kuryliak, D., Lysenko, V Acoustic plane wave diffraction from a truncated semi-infinite cone in axial irradiation Journal of Sound and Vibration, 2017, Vol. 409, pp. 81–93 DOI: 10.1016/j.jsv.2017.07.035Kuryliak, D., Lysenko, V Acoustic plane wave diffraction from a truncated semi-infinite cone in axial irradiation Journal of Sound and Vibration, 2017, Vol. 409, pp. 81–93 DOI: 10.1016/j.jsv 2017 07 035Wang, Yuebing; Sun, Min; Cao, Yonggang; Zhu, Jiang Application of optical interferometry in focused acoustic field measurement Journal of Sound and Vibration, 2018, Vol. 426, pp. 234–243 DOI: 10.1016/j.jsv.2018.04.023Wang, Yuebing; Sun, Min; Cao, Yonggang; Zhu, Jiang Application of optical interferometry in focused acoustic field measurement Journal of Sound and Vibration, 2018, Vol. 426, pp. 234–243 DOI: 10.1016/j.jsv.2018 04 023Yang, Lietai Techniques for Corrosion Monitoring 2nd ed Sawston, Woodhead Publishing, 2020, 618 p DOI: https://doi.org/10.1016/C2018-0-01137-8 ISBN 978-0-08-103003-5Yang, Lietai Techniques for Corrosion Monitoring 2nd ed Sawston, Woodhead Publishing, 2020, 618 p ISBN 978-0-08-103003-5

The authors declare that there are no conflicts of interest present.