Контроль технического состояния силовых трансформаторов методом акустического диагностирования

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.

1. Forsthoffer, M Forsthoffer’s Component Condition Monitoring 1st ed Oxford, Butterworth-Heinemann, 2018, 204 p ISBN 9780128097724

2. Papaelias, 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 9780128097472

3. Kaneko, A ; Xiao-Hua, Zhu; Ju, Lin Coastal Acoustic Tomography Oxford, Elsevier, 2020, 362 p ISBN 9780128185070

4. Meshkinzar, 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 08 033

5. Кузнецов 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: 10.25206/1813-8225-2019-164-30-35

6. Janssen, 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 115483

7. Карандаев 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 27.05.2021

8. Карандаев 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 27.05.2021

9. Malik, H., Fatema, N., Iqbal, A Intelligent dataanalytics for condition monitoring: Smart Grid Applications London, Academic Press, 2021, 491 p ISBN 9780323855112

10. Blanloeuil, 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.2017.01.050

11. Arroyo, 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 27.05.2021

12. Weilenmann, 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.2020.115799

13. The 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 9780081009529

14. Bjørnø, Leif Applied Underwater Acoustics 1st ed Editors Th Neighbors, D Bradley Oxford, Elsevier, January 19, 2017, 980 p. eBook ISBN 9780128112472, Paperback ISBN 9780128112403

15. Correa, 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 9780128203903

16. Varanasi, 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 27.05.2021

17. Elasha, 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 27.05.2021

18. Kuryliak, 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.2017.07.035

19. Wang, 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.2018.04.023

20. Yang, Lietai Techniques for Corrosion Monitoring 2nd ed Sawston, Woodhead Publishing, 2020, 618 p DOI: https://doi.org/10.1016/C2018-0-01137-8 ISBN 978-0-08-103003-5