Способ контроля технического состояния электроэнергетического оборудования

Способ контроля технического состояния электроэнергетического оборудования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способам шумовой диагностики электроэнергетического оборудования (ЭЭО) и предназначено для создания промышленных информационно-измерительных комплексов дистанционного неразрушающего контроля технического состояния такого оборудования.

Известен способ контроля технического состояния ЭЭО [1], в котором дефектность контролируемого оборудования, находящегося под напряжением, определяют по электромагнитному излучению этого оборудования. Способ базируется на измерении средней интенсивности потока высокочастотных электромагнитных импульсов, излучаемых контролируемым ЭЭО вследствие действия разрядов в наружных и внутренних частях этого оборудования.

Измерения в этом известном способе выполняют с помощью широкополосной приемной антенны произвольной поляризации, подключенной к входу специально изготовленного регистратора средней интенсивности потока электромагнитных импульсов, излучаемых контролируемым оборудованием во всей рабочей полосе частот измерительной аппаратуры. Рекомендуемые в данном известном способе частоты измерений f≥150-200MHz.

По результатам измерений строят зависимость средней интенсивности потока излучаемых импульсов от порога обнаружения, а в качестве диагностических параметров используют: крутизны наклонов отрезков аппроксимирующих прямых на участках этой зависимости, количество интервалов, необходимых для такой аппроксимации, и значения координат точек перегибов указанной зависимости. Причем дефектность контролируемого ЭЭО устанавливают по динамике изменения указанных диагностических параметров при выполнении серий периодических измерений на временных интервалах, разделенных месяцами и годами эксплуатации этого оборудования.

Недостатками известного способа являются низкие достоверность и точность диагностирования дефектности, а следовательно, и низкая надежность определения технического состояния контролируемого ЭЭО.

Указанные недостатки обусловлены неудачным выбором частот измерений f≥150-200MHz, лежащих, в основном, за пределами частотного диапазона наиболее интенсивных излучений ЭЭО, равного 10MHz≤f≤200MHz, а также применением в известном способе нестандартной, специально изготовленной измерительной аппаратуры и громоздкой процедуры обработки результатов измерений.

Кроме того, данный известный способ контроля не обладает достаточной глубиной диагностирования, так как не позволяет определять дефектности отдельных конструктивных элементов контролируемого ЭЭО, находящихся снаружи и внутри металлического корпуса этого оборудования, среди которых основными являются вводы напряжений, металлический корпус оборудования и расположенные внутри этого корпуса электрические катушки и регуляторы напряжений (токов) с их баками.

Из сказанного следует, что известный способ контроля технического состояния ЭЭО [1] не обладает достаточной глубиной и надежностью диагностирования дефектности.

Известен также способ контроля технического состояния электроэнергетического оборудования [2], в котором дефектность контролируемого оборудования, находящегося под напряжением, определяют по электромагнитному излучению этого оборудования и сначала, применяя известные соотношения и программы ЭВМ, рассчитывают резонансные частоты излучений (f_νi)_n и эквивалентные добротности (Q_νi)_n антенн вертикальной поляризации, состоящих из наружных вертикальных частей, изолированных от металлического корпуса электроэнергетического оборудования проводов "i"-ых вводов напряжений в это оборудование, и определяют информативные частотные полосы излучений этих антенн (Δf_νi)_n, равные

(Δf_νi)_n=(f_νi)_n/(Q_νi)_n,

где ν - индекс, указывающий на вертикальную поляризацию излучения антенн, i=1, 2, …, i_max - порядковый номер ввода напряжения, i_max - полное число вводов напряжений в электроэнергетическом оборудовании, n=1, 2, 3, … - числа натурального ряда, соответствующие номерам гармоник резонансных частот излучений антенн, затем фиксируют интегральные мощности квазигармонических электромагнитных колебаний в информативных частотных полосах (Δf_νi)_n энергетических спектров излучений вертикальной поляризации от однотипного контролируемого и эталонного оборудования, измеренных в эквивалентных условиях, и определяют дефектность каждого "i"-ого ввода напряжения электроэнергетического оборудования на основании сравнения указанных интегральных мощностей в одинаковых информативных частотных полосах (Δf_νi)_n для однотипного контролируемого и эталонного оборудования, а заключение о слабой или повышенной полной дефектности контролируемого электроэнергетического оборудования делают на основании определенных дефектностей каждого из вводов напряжений в этом оборудовании.

Указанный известный способ контроля технического состояния ЭЭО [2] является наиболее близким к заявляемому изобретению и принят за прототип.

Известный способ контроля технического состояния ЭЭО [2] (прототип) обладает повышенными, в сравнении с известным способом-аналогом [1], глубиной и надежностью диагностирования, поскольку в нем (в прототипе) измерения выполняются с помощью стандартной аппаратуры, а заключение о полной дефектности контролируемого оборудования делают на основании предварительно определенных дефектностей каждого из вводов напряжений в этом оборудовании.

Однако известный способ-прототип [2] так же, как и способ-аналог [1], не обладает достаточной глубиной диагностирования, а следовательно, не обладает и достаточной надежностью определения полной дефектности контролируемого ЭЭО, так как он не позволяет определять дефектности металлического корпуса этого оборудования и отдельных конструктивных элементов контролируемого оборудования, находящихся внутри этого корпуса, среди которых основными являются электрические катушки и регуляторы напряжений (токов) с их баками. Последнее важно для принятия ответственного решения о частичном отключении, ремонте или своевременной замене дефектного ЭЭО, как правило, массивного и дорогостоящего.

Из сказанного следует, что известный способ-прототип [2], как и известный способ-аналог [1], не обладает достаточной глубиной и надежностью диагностирования дефектности контролируемого ЭЭО.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании способа контроля технического состояния ЭЭО, обладающего, в сравнении с прототипом и другими аналогами, увеличенной глубиной и повышенной надежностью диагностирования, включая возможность определения полной дефектности контролируемого оборудования после установления дефектностей всех конструктивных элементов этого оборудования, находящихся снаружи и внутри его металлического корпуса, и, в первую очередь, основных конструктивных элементов ЭЭО: вводов напряжений, металлического корпуса оборудования и расположенных внутри этого корпуса электрических катушек и регуляторов напряжений (токов) с их баками.

Для решения поставленной задачи предлагается способ контроля технического состояния электроэнергетического оборудования, в котором дефектность контролируемого оборудования, находящегося под напряжением, определяют по электромагнитному излучению этого оборудования и сначала, применяя известные соотношения и программы ЭВМ, рассчитывают резонансные частоты излучений (f_νi)_n и эквивалентные добротности (Q_νi)_n антенн вертикальной поляризации, состоящих из наружных вертикальных частей изолированных от металлического корпуса электроэнергетического оборудования проводов "i"-ых вводов напряжений в это оборудование, и определяют информативные частотные полосы излучений этих антенн (Δf_νi)_n, равные

(Δf_νi)_n=(f_νi)_n/(Q_νi)_n,

где ν - индекс, указывающий на вертикальную поляризацию излучения антенн, i=1, 2, …, i_max - порядковый номер ввода напряжения, i_max - полное число вводов напряжений в электроэнергетическом оборудовании, n=1, 2, 3, … - числа натурального ряда, соответствующие номерам гармоник резонансных частот излучений антенн, затем фиксируют интегральные мощности квазигармонических электромагнитных колебаний в информативных частотных полосах (Δf_νi)_n энергетических спектров излучений вертикальной поляризации от однотипного контролируемого и эталонного оборудования, измеренных в эквивалентных условиях, и определяют дефектность каждого "i"-ого ввода напряжения контролируемого оборудования на основании сравнения указанных интегральных мощностей в одинаковых информативных частотных полосах (Δf_νi)_n для однотипного контролируемого и эталонного оборудования, отличающийся тем, что в нем дополнительно (в отличие от прототипа), применяя известные соотношения и программы ЭВМ, рассчитывают электрические добротности (Q_Kj ^t)_m и резонансные частоты (f_Kj ^t)_m добротных собственных K_j ^t-ых колебательных цепей, включающих в себя K_j-ый конструктивный элемент электроэнергетического оборудования, расположенный внутри металлического корпуса этого оборудования, включая и сам металлический корпус, где К=R, S, … - тип внутреннего конструктивного элемента, входящего в K_j ^t-ую собственную колебательную цепь, j=1, 2, 3, … - порядковый номер внутреннего конструктивного элемента в ряду однотипных, t=0, 1, 2, 3, … - порядковый номер собственной колебательной цепи в группе таких цепей, включающих в себя K_j-ый внутренний конструктивный элемент, m=1, 2, 3, … - числа натурального ряда, соответствующие номерам гармоник резонансных частот собственных колебательных цепей, выделяют в измеренных в эквивалентных условиях энергетических спектрах излучений вертикальной поляризации от контролируемого и эталонного оборудования для каждого K_j-ого внутреннего конструктивного элемента, включая металлический корпус этого оборудования, его оптимальную информативную частотную полосу (Δf_Kj)_opt, расположенную внутри одной или нескольких соседних информативных частотных полос излучений (Δf_νi)_n вышеуказанных антенн вертикальной поляризации и включающую в себя компактную серию из интенсивных пиков колебаний с добротностями и частотами, близкими к рассчитанным значениям электрических добротностей (Q_Kj ^t)_m и резонансных частот (f_Kj ^t)_m добротных собственных колебательных цепей этого конструктивного элемента с набором различных порядковых номеров t при минимальных номерах гармоник m, фиксируют максимальные интенсивности пиков электромагнитных колебаний в оптимальной информативной частотной полосе (Δf_Kj)_opt для каждого K_j-ого внутреннего конструктивного элемента в энергетических спектрах излучений вертикальной поляризации от однотипного контролируемого и эталонного оборудования, измеренных в эквивалентных условиях, и определяют дефектность каждого K_j-ого внутреннего конструктивного элемента контролируемого оборудования, включая металлический корпус этого оборудования, на основании сравнения максимальных интенсивностей указанных пиков в одинаковых оптимальных информативных частотных полосах (Δf_Kj)_opt энергетических спектров излучений вертикальной поляризации от однотипного контролируемого и эталонного оборудования, а заключение о слабой или повышенной полной дефектности контролируемого оборудования делают на основании полученных данных о дефектностях каждого из вводов напряжений, металлического корпуса этого оборудования и каждого из конструктивных элементов, расположенных внутри металлического корпуса этого оборудования.

Заявляемые в предлагаемом изобретении ограничительные и отличительные признаки обеспечивают достижение поставленной технической задачи - создание способа контроля технического состояния ЭЭО, обладающего, в сравнении со способом-прототипом, увеличенной глубиной и повышенной надежностью диагностирования, включая возможность определения полной дефектности ЭЭО после определения дефектностей всех конструктивных элементов этого оборудования, находящихся снаружи и внутри его металлического корпуса, включая и сам металлический корпус.

В заявляемом способе контроля технического состояния ЭЭО общим с прототипом [2] существенным признаком является то, что «…дефектность контролируемого оборудования, находящегося под напряжением, определяют по электромагнитному излучению этого оборудования и сначала, применяя известные соотношения и программы ЭВМ, рассчитывают резонансные частоты излучений (f_νi)_n и эквивалентные добротности (Q_νi)_n антенн вертикальной поляризации, состоящих из наружных вертикальных частей изолированных от металлического корпуса электроэнергетического оборудования проводов "i"-ых вводов напряжений в это оборудование, и определяют информативные частотные полосы излучений этих антенн (Δf_νi)_n, равные

(Δf_νi)_n=(f_νi)_n/(Q_νi)_n,

где ν - индекс, указывающий на вертикальную поляризацию излучения антенн, i=1, 2, …, i_max - порядковый номер ввода напряжения, i_max - полное число вводов напряжений в электроэнергетическом оборудовании, n=1, 2, 3, … - числа натурального ряда, соответствующие номерам гармоник резонансных частот излучений антенн, затем фиксируют интегральные мощности квазигармонических электромагнитных колебаний в информативных частотных полосах (Δf_νi)_n энергетических спектров излучений вертикальной поляризации от однотипного контролируемого и эталонного оборудования, измеренных в эквивалентных условиях, и определяют дефектность каждого "i"-ого ввода напряжения контролируемого оборудования на основании сравнения указанных интегральных мощностей в одинаковых информативных частотных полосах (Δf_νi)_n для однотипного контролируемого и эталонного оборудования …».

Следовательно, в предлагаемом способе, как и в способе-прототипе, первоначально по известному алгоритму, общему с прототипом, сравнивая результаты расчетов параметров излучающих антенн (полученные, например, с применением программы MMana или других) с результатами измерений энергетических спектров излучений вертикальной поляризации от однотипного контролируемого и эталонного оборудования, определяют дефектность каждого из вводов напряжений в ЭЭО, находящемся под напряжением, т.е. дефектность каждого из внешних конструктивных элементов этого оборудования, с тем, чтобы в дальнейшем учесть парциальные вклады этих дефектностей в полную дефектность ЭЭО.

Сравнительный анализ отличительных признаков заявляемого решения с признаками прототипа свидетельствует о достаточной новизне и неочевидности заявляемого решения.

Признаки отличительной части формулы предлагаемого изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.

Отличительный признак «… дополнительно, применяя известные соотношения и программы ЭВМ, рассчитывают электрические добротности (Q_Kj ^t)_m и резонансные частоты (f_Kj ^t)_m добротных собственных K_j ^t-ых колебательных цепей, включающих в себя K_j-ый конструктивный элемент электроэнергетического оборудования, расположенный внутри металлического корпуса этого оборудования, включая и сам металлический корпус, где К=R, S, … - тип внутреннего конструктивного элемента, входящего в K_j ^t-ую собственную колебательную цепь, j=1, 2, 3,… - порядковый номер внутреннего конструктивного элемента в ряду однотипных, t=0, 1, 2, 3, … - порядковый номер собственной колебательной цепи в группе таких цепей, включающих в себя K_j-ый внутренний конструктивный элемент, m=1, 2, 3, … - числа натурального ряда, соответствующие номерам гармоник резонансных частот собственных колебательных цепей, выделяют в измеренных в эквивалентных условиях энергетических спектрах излучений вертикальной поляризации от контролируемого и эталонного оборудования для каждого K_j-ого внутреннего конструктивного элемента, включая металлический корпус этого оборудования, его оптимальную информативную частотную полосу (Δf_Kj)_opt, расположенную внутри одной или нескольких соседних информативных частотных полос излучений (Δf_νi)_n вышеуказанных антенн вертикальной поляризации и включающую в себя компактную серию из интенсивных пиков колебаний с добротностями и частотами, близкими к рассчитанным значениям электрических добротностей (Q_Kj ^t)_m и резонансных частот (f_Kj ^t)_m добротных собственных колебательных цепей этого конструктивного элемента с набором различных порядковых номеров t при минимальных номерах гармоник m, фиксируют максимальные интенсивности пиков электромагнитных колебаний в оптимальной информативной частотной полосе (Δf_Kj)_opt для каждого K_j-ого внутреннего конструктивного элемента в энергетических спектрах излучений вертикальной поляризации от однотипного контролируемого и эталонного оборудования, измеренных в эквивалентных условиях, и определяют дефектность каждого K_j-ого внутреннего конструктивного элемента контролируемого оборудования, включая металлический корпус этого оборудования, на основании сравнения максимальных интенсивностей указанных пиков в одинаковых оптимальных информативных частотных полосах (Δf_Kj)_opt энергетических спектров излучений вертикальной поляризации от однотипного контролируемого и эталонного оборудования…» - предполагает:

1. Выполнение с применением известных соотношений и программ ЭВМ, например с помощью программы MATLAB (или программ CADGen, ANSYS и прочих), расчетов электрических добротностей (Q_Kj ^t)_m и резонансных частот (f_Kj ^t)_m добротных собственных K_j ^t-ых колебательных цепей, включающих в себя K_j-ый внутренний конструктивный элемент ЭЭО, и определение в энергетических спектрах излучений вертикальной поляризации от контролируемого и эталонного оборудования, измеренных в эквивалентных условиях (т.е. в одинаковых условиях эксплуатации и с применением единых метрических средств), для каждого K_j-ого внутреннего конструктивного элемента, включая металлический корпус оборудования, его оптимальной информативной частотной полосы (Δf_Kj)_opt, расположенной внутри одной или нескольких соседних информативных частотных полос излучений (Δf_νi)_n вышеуказанных антенн вертикальной поляризации и включающей в себя компактную серию из интенсивных пиков колебаний с добротностями и частотами, близкими к рассчитанным значениям электрических добротностей (Q_Kj ^t)_m и резонансных частот (f_Kj ^t)_m добротных собственных колебательных цепей этого конструктивного элемента с набором различных порядковых номеров t при минимальных номерах гармоник m (чего нет в способе-прототипе). При этом набор порядковых номеров t обеспечивает достаточную полноту снимаемой диагностической информации, а минимизация номеров гармоник m позволяет повысить качество диагностической информации за счет ослабления эффектов наложений резонансов колебательных цепей на гармониках;

2. Фиксацию максимальных интенсивностей пиков квазигармонических колебаний в пределах оптимальной информативной частотной полосы (Δf_Kj)_opt для каждого K_j-ого внутреннего конструктивного элементов в энергетических спектрах излучений вертикальной поляризации от однотипного контролируемого и эталонного ЭЭ оборудования, измеренных в эквивалентных условиях, разработку критериев (с использованием результатов фиксации максимальных интенсивностей указанных пиков колебаний) и определение с применением этих критериев дефектности каждого K_j-ого внутреннего конструктивного элемента в контролируемом оборудовании, включая металлический корпус оборудования, на основании сравнения максимальных интенсивностей вышеуказанных пиков колебаний в пределах одинаковых оптимальных информативных частотных полос (Δf_Kj)_opt конкретных внутренних конструктивных элементов K_j, включая металлический корпус, для однотипного контролируемого и эталонного оборудования (чего также нет в способе-прототипе).

Благодаря отмеченным обстоятельствам в заявляемом способе контроля технического состояния ЭЭО дополнительно определяют дефектность металлического корпуса оборудования и дефектность каждого из конструктивных элементов ЭЭО, находящегося внутри этого корпуса, чего нет в прототипе и что увеличивает глубину и надежность диагностирования дефектности контролируемого оборудования.

Отличительный признак «… заключение о слабой или повышенной полной дефектности контролируемого оборудования делают на основании полученных данных о дефектностях каждого из вводов напряжений, металлического корпуса этого оборудования и каждого из конструктивных элементов, расположенных внутри металлического корпуса электроэнергетического оборудования» - указывает путь к формированию критериев и к определению с применением этих критериев полной дефектности контролируемого ЭЭ оборудования.

Критерии для определения полных дефектностей формируют таким образом, чтобы с учетом имеющихся экспериментальных данных получить не менее трех-четырех различимых градаций дефектностей для однотипных образцов контролируемого ЭЭО, например градаций: слабая, умеренная и сильная полные дефектности, или слабая, умеренная, сильная и опасная полные дефектности. При этом в качестве эталона может быть выбран, например, слабо дефектный образец с минимальными интенсивностями излучений в информативных частотных полосах (Δf_νi)_n и (Δf_Kj)_opt, или новый образец в партии из однотипных образцов контролируемого ЭЭО, или сам контролируемый образец на начальной стадии его эксплуатации.

Благодаря сравнению с эталоном, формируемые в заявляемом способе критерии для определения дефектностей отдельных внешних и внутренних конструктивных элементов и полной дефектности контролируемого ЭЭО, а также полученные с применением этих критериев выводы о дефектностях отдельных конструктивных элементов и полной дефектности контролируемого оборудования проявляют такую же слабую чувствительность к воздействию паразитных сторонних излучений, как и в способе-прототипе, т.е. все достоинства прототипа сохранены и умножены в заявляемом способе контроля технического состояния ЭЭО.

Из сказанного следует, что предложенная совокупность общих и отличительных существенных признаков заявляемого способа контроля технического состояния ЭЭО обеспечивает решение поставленной задачи и достижение желаемого технического результата. Именно такая совокупность существенных признаков заявляемого способа контроля технического состояния ЭЭО позволяет увеличить глубину и повысить надежность диагностирования дефектности этого оборудования.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявляемого изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретение решило поставленную задачу.

Следовательно, заявляемое изобретение является новым и обладает изобретательским уровнем, так как оно не следует явным образом из известных технических решений.

В основу заявляемого способа контроля технического состояния положена апробированная экспериментами развитая аналитическая излучающая модель ЭЭ оборудования (см. [3-5] и Приложение).

Реализацию заявляемого способа контроля состояния электроэнергетического оборудования продемонстрируем на примере диагностирования дефектности силового высоковольтного однофазного автотрансформатора типа АОДЦТН 16700/500/200, широко применяемого на электростанциях России.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 схематически изображено устройство автотрансформатора АОДЦТН 16700/500/200, показаны конструктивные элементы, расположенные снаружи и внутри металлического корпуса автотрансформатора: 1, 2 - высоковольтные вводы напряжений; 3, 4, 5 - низковольтные вводы напряжений; 6 - основной металлический бак автотрансформатора (металлический корпус); 7 - металлический бак регулятора напряжения; 8 - высоковольтная катушка S₁ (S₁₁*, S₁₁** - верхняя и нижняя половинки катушки S₁); 9 - высоковольтная катушка S₂ (основная); 10 - высоковольтная катушка S₃ (регулировочная); 11, 12 - низковольтные катушки S₄ (правая) и S₅ (левая); 13, 14 - высоковольтные линии электропередачи; 15 - низковольтная линия электропередачи; 16 - высоковольтный регулятор напряжения R.

На фиг.2, 3 представлены результаты измерений энергетических спектров излучений вертикальной поляризации для 3-х новых автотрансформаторов указанного типа (первичное включение под нагрузку), снятые в частотных диапазонах 5-33MHz и 30-205MHz.

На фиг.4, 5 изображены энергетические спектры излучений вертикальной поляризации для 4-х автотрансформаторов того же типа со сроком эксплуатации более 20 лет, снятые в частотном диапазоне 8-40MHz, и для 2-х автотрансформаторов этой партии, снятые в частотных диапазонах 40-110MHz и 110-195MHz.

В диагностируемом автотрансформаторе высоковольтные (ВВ) вводы 1, 2 с высотами H₁=h₁+h₁₁, Н₂=h₂+h₂₁ и низковольтные (НВ) вводы 3, 4, 5 с высотами Н₃=h₃+h₃₁, H₄=H₅=h₄+h₄₁=h₅+h₅₁, где h₁, h₂, h₃, h₄, h₅ - наружные и h₁₁, h₂₁, h₃₁, h₄₁, h₅₁ - внутренние части вводов 1, 2, 3, 4, 5, имеют внешнюю фарфоровую изоляцию, внутреннюю масляную изоляцию и твердую изоляцию, нанесенную на поверхность проводящего стержня.

ВВ вводы 1 и 2, герметичные, с масляным наполнением, изолированным от масляного наполнения основного металлического бака автотрансформатора 6, с помощью проводов снижения с вертикальными проекциями h₀₁ и h₀₂ подключены к внешним ВВ линиям передачи 13, 14, проходящим на 20-метровой высоте от поверхности земли.

НВ вводы напряжений 3, 4, 5 имеют общее с баком автотрансформатора 6 масляное наполнение. При этом вводы 4, 5 подключены к НВ линии передачи 15, а ввод 3 заземлен снаружи автотрансформатора с помощью металлического провода, длина которого более 10 м.

Основными рабочими вводами в данном автотрансформаторе являются ВВ вводы 1, 2 и НВ заземленный ввод 3, обеспечивающие ввод однофазного линейного напряжения U₁₃=500 kV (вводы 1, 2) и вывод фазы напряжения питания основного потребителя U₂₃=220 kV (вводы 2, 3).

НВ вводы 4, 5 с напряжением между ними U₄₅=11 kV являются вспомогательными, обслуживающими потребности местного потребителя.

Внутри заполненного маслом основного металлического бака автотрансформатора 6 размещены следующие основные конструктивные элементы: три ВВ электрические катушки (последовательная - S₁, основная - S₂ и регулировочная - S₃), две НВ электрические катушки (правая - S₄, левая -S₅) и цилиндрический металлический бак 7, в котором находится ВВ регулятор напряжения R. Электрические катушки S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ попарно связаны между собой электромагнитными связями М₁₂, М₂₅, М₃₄.

Внутренние конструктивные элементы автотрансформатора, катушки S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ с основным баком 6 и регулятор напряжения R с его баком 7, вместе с частями вводов напряжений 1, 2, 3, 4, 5, расположенными снаружи и внутри бака 6, и отрезками соединительных проводников представляют собой совокупность внутренних и внешне-внутренних ВЧ и СВЧ колебательных цепей. При этом экраном для катушек S₁, S₃ и внутренних частей h₁₁, h₂₁, h₃₁, h₄₁, h₅₁ вводов напряжений 1, 2, 3, 4, 5 служит металлический корпус основного прямоугольного бака автотрансформатора 6. Экраном для катушки S₂ является катушка S₁ (катушка S₂ расположена внутри катушки S₁), экраном для катушки S₄ служит катушка S₃ (катушка S₄ расположена внутри катушки S₃), экраном для катушки S₅ является катушка S₂ (катушка S₅ расположена внутри катушки S₂). Экраном для ВВ регулятора напряжения R служит металлический корпус цилиндрического бака 7 с масленым наполнением, изолированным от масленого наполнения основного бака трансформатора 6.

На первом этапе реализации заявляемого способа контроля технического состояния диагностируемого автотрансформатора рассчитываем, применяя известные соотношения и программы ЭВМ (например, применяя программу «MMana») частоты основных (первых) резонансов излучающих антенн вертикальной поляризации (f_νi)₁ (в дальнейшем для упрощения записей будем обозначать их f_νi), их эквивалентные добротности (Q_νi)₁ (в дальнейшем для упрощения записей будем обозначать их Q_νi) и соответствующие им наиболее информативные (первые) частотные полосы излучений антенн (Δf_νi)₁.

Полученные с применением программы «MMana» расчетные значения частот основных (первых) резонансов f_νi и их эквивалентных добротностей Q_νi для излучающих антенн вертикальной поляризации, образованных наружными вертикальными частями вводов напряжений h₁, h₂, h₃, h₄, h₅, составили

He учтенные в [2] вертикальные части проводов снижения h₀₁, h₀₂ в сочетании с наружными частями ВВ вводов 1,2 с высотами h₁, h₂ образуют еще две антенны вертикальной поляризации с высотами (h₁+h₀₁), (h₂+h₀₂) и следующими расчетными значениями частот основных (первых) резонансов и добротностей

Из сравнения (2), (4) с результатами аналогичных расчетов, выполненных в прототипе, видно, что учет влияния вертикальных частей проводов снижения h₀₁, h₀₂, подключенных к верхним концам ВВ вводов 1, 2, привел в диагностируемых автотрансформаторах к заметному увеличению числа антенн вертикальной поляризации и основных (первых) резонансных частот излучений этих антенн.

Ширины наиболее информативных (с позиций диагностирования дефектности ЭЭ оборудования) частотных полос излучений антенн вертикальной поляризации (Δf_νi)₁ вблизи частот их основных (первых) резонансов f_νi оценим, используя соотношение (1), как и в [2] по минимуму, принимая во внимание, что рассчитанные значения добротностей для всех излучающих антенн (3), (5) на основных (первых) резонансных частотах f_νi не превышают величину Q_νmax≈3.5. При этом получим

Из (2-6) следует, что учет влияния проводов снижения h₀₁, h₀₂, подключенных к ВВ вводам 1, 2, привел к расширению частотной области излучений антенн вертикальной поляризации в исследуемых автотрансформаторов вниз по оси частот вплоть до минимального значения частоты f_min≈4.2 MHz. Максимальное значение частоты колебания в пределах наиболее информативных (первых) частотных полос излучений антенн вертикальной поляризации с учетом (2-6) равно f_max≈195.0MHz.

На втором этапе выбираем стандартный промышленный приемник, позволяющий измерять энергетические спектры электромагнитных излучений вертикальной поляризации в определенных нами наиболее информативных частотных полосах (6), т.е. приемник, минимальная и максимальная частоты анализы которого составляют

Требования к селективности измерительного приемника, с учетом многочастотного и квазигармонического характера наблюдаемых в экспериментах излучений от ЭЭ оборудования (см. фиг.2, 3, 4, 5), обычные

где Δf_rec - полоса селекции приемника, (Q_Kj ^t)_max≈60 - максимальное значение электрической добротности собственной колебательной системы исследуемого ЭЭ оборудования, в нашем случае исследуемого автотрансформатора, см. (18).

Подставляя в (8) значения f_min=4.2MHz и (Q_Kj ^t)_max≈60, получим

Требованиям (7, 9) удовлетворяет, например, управляемый персональным компьютером стандартный переносной измерительный приемник типа AR-8000 с диапазоном рабочих частот f_rec=0,5-1900MHz, регулируемой полосой селекции Δf_rec>0,05MHz и относительной статистической погрешностью измерения спектральной плотности электромагнитного излучения β при времени усреднения τ=0,01 сек, равной

На третьем этапе в измеренных с помощью выбранных измерительных средств энергетических спектрах излучений вертикальной поляризации от диагностируемых автотрансформаторов (см. фиг.2, 3, 4, 5) выделяем определенные ранее расчетным путем наиболее информативные (первые) частотные полосы (Δf_νi)₁, центры которых соответствуют значениям частот основных (первых) резонансов излучений антенн f_νi, и информативные частотные полосы (Δf_νi)₂, (Δf_νi)₃, …, центры которых соответствуют резонансам антенн на частотах ближайших высших гармониках основных (первых) тонов излучений 2f_νi, 3f_νi и т.д.

На фиг.2, 3 представлены экспериментальные спектры излучений вертикальной поляризации для 3-х новых диагностируемых автотрансформаторов АТ-1 фаза А ТН, АТ-1 фаза В ТН, АТ-1 фаза С ТН (первое включение под нагрузку), снятые в частотных диапазонах 5-33MHz и 30-205MHz. На фиг.4, 5 изображены экспериментальные спектры излучений вертикальной поляризации для 4-х диагностируемых автотрансформаторов того же типа АТ-1 фаза A FE, АТ-1 фаза В FE, АТ-1 фаза С FE, АТ-2 фаза A FE со сроком эксплуатации более 20 лет, снятые в частотном диапазоне 8-40 MHz для всех 4-х автотрансформаторов и в диапазонах 40-110MHz и 110-195MHz для 2-х автотрансформаторов этой партии АТ-1 фаза А FE и АТ-2 фаза А FE.

В верхних частях фиг.1а, 3а, 4а и 5а, b нанесены следующие информативные частотные полосы излучений антенн вертикальной поляризации:

Отметим, что в выражении (11) информативные частотные полосы (Δf_ν0)₁, (Δf_ν0)_2,3 и (Δf_ν1)_3-6+(Δf_ν2)_2-4 являются гибридными, составленными из наложений близких и потому трудно различимых информативных частотных полос. Кроме того, размеры информативных частотных полос (Δf_ν1)₁, (Δf_ν2)₁, (Δf_v1)₂, (Δf_ν1)_3-6+(Δf_ν2)_2-4 выбраны шире рассчитанных минимальных значений (6) с тем, чтобы убрать интервалы между информативными частотными полосами и при анализе полнее учесть имеющиеся экспериментальные данные.

На четвертом этапе определяем значения интегральных мощностей электромагнитных колебаний вертикальной поляризации, излучаемых в каждой из выделенных наиболее информативных (первых) частотных полос (Δf_νi)₁, исключая самую низкочастотную информативную частотную полосу (Δf_ν0)₁, образование которой связано с влиянием проводов снижения h₀₁, h₀₂ (эта полоса несет в себе информацию о суммарных дефектностях вводов 1, 2 и только дополняет информацию, содержащуюся в наиболее информативных частотных полосах), формируем критерии и устанавливаем дефектность каждого "i"-ого ввода напряжения в диагностируемых автотрансформаторах.

Процедуру определения значений интегральных мощностей электромагнитных колебаний вертикальной поляризации, излучаемых в каждой из выделенных наиболее информативных (первых) частотных полос (Δf_νi)₁ (исключая частотную полосу (Δf_ν0)₁), можно выполнить различными способами, например, как в прототипе [2], путем регистрации числа пиков излучений с интенсивностями, равными и выше граничного уровня γ_al, характеризующего в указанных наиболее информативных (первых) частотных полосах (Δf_νi)₁ опасное развитие дефектов в проводе "i"-ого вв