МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОТВЕТВЛЕНИЙ ОБМОТКИ ТРАНСФОРМАТОРА ПО ЗАВОДСКИМ ПАРАМЕТРАМ

DOI: 10.47026/1810-1909-2025-2-31-42

УДК 621.314

ББК 31.264-08

А.А. ДИМИТРИЕВ, Г.М. МИХЕЕВ, Х.У. КАЛАНДАРОВ

Ключевые слова

силовой трансформатор, регулятор напряжения под нагрузкой, техническое диагностирование, язык программирования Python.

Аннотация

В энергосистемах продолжают эксплуатироваться механические устройства регулирования напряжения под нагрузкой, разработанные в XX в. Данные переключающие устройства устанавливаются преимущественно в нейтралях обмоток силовых трансформаторов 110 кВ и выше, что позволяет снизить класс их изоляции до 35 кВ. Технологические ограничения не позволяют создать полупроводниковые устройства с эквивалентными механическим переключателям характеристиками по номинальному току и количеству коммутационных циклов, что объясняет широкое применение устройств с подвижными контактами. Актуальность разработки новых методов диагностики обусловлена выработанным ресурсом большинства таких устройств. Перспективы развития диагностики силовых трансформаторов связаны с активным внедрением технологий искусственного интеллекта. Представленное исследование вносит значимый вклад в решение этой задачи, предлагая метод сравнительного анализа осциллограмм токов контактной системы переключающих устройств, полученных в эксплуатационных условиях и при пусконаладочных испытаниях. Реализация данного подхода требует проведения дополнительных исследований и применения современных методов программирования.

Цель исследования – разработать и верифицировать метод моделирования переходных процессов при коммутации ответвлений обмотки трансформатора с регулятором напряжения под нагрузкой, основанный исключительно на паспортных данных оборудования, с последующим созданием программного обеспечения для генерации типовых осциллограмм токов контактной системы контактора переключающего устройства.

Материалы и методы. Исследования проводились на основе заводских параметров силового трансформатора и переключающего устройства типа РНТА-35/200. В работе были использованы математические методы и основы теории электрических цепей для расчетов индуктивного и полного сопротивления высоковольтной обмотки преобразователя напряжения, ее индуктивности рассеяния на каждом ответвлении на основе заводских параметров, а также методы функционального программирования для проведения моделирования осциллографируемых токов в процессе переключения переключающего устройства.

Результаты. Представлен инновационный подход к воспроизведению осциллограмм токов контактной системы устройства регулирования напряжения под нагрузкой, основанный на компьютерном моделировании переходных процессов коммутации исключительно по паспортным данным оборудования. Предложенная методика позволяет воспроизводить типовые характеристики осциллографируемых токов, подобных тем, которые получаются во время пусконаладочных работ.

Выводы. Исследование подтвердило возможность достоверного моделирования переходных процессов токов при переключении ответвлений регулятора напряжения на основе заводских параметров силового трансформатора и переключающего устройства. Для переключающего устройства типа РНТА-35/200 получена осциллограмма тока переходных процессов, которая может быть типовой для диагностики состояния оборудования методом сравнения с реальными кривыми токов осциллографирования, полученными эксплуатационным персоналом. Разработанная методика позволяет своевременно выявлять износ контактной системы и прогнозировать остаточный ресурс электрооборудования, а также открывает новые перспективы для создания интеллектуальных систем мониторинга состояния устройства регулирования под нагрузкой.

Литература

1. Галков А.А., Худоногов И.А., Голдобина Е.Р. Классификация устройств РПН // Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание его квалификации. 2024. № 6(111). С. 4–11.
2. Галков А.А. Моделирование процесса переключений РПН трансформатора в программном комплексе SimInTech с оценкой достоверности модели путем проведения натурного эксперимента // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2024. № 4(64). С. 104–114. DOI: 10.20291/2079-0392-2024-4-104-114.
3. Галков А.А. Анализ интенсивности износа устройств РПН серии rs9/rs9.3 в системах тягового электроснабжения // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Иркутск: Иркут. нац. исслед. техн. ун-т, 2024. С. 22–25.
4. Худоногов И.А., Галков А.А.Сравнение износоустойчивости устройств «РПН» с гашением дуги в масле и в вакууме // Молодая наука Сибири. 2024. № 2(24). С. 86–92.
5. Худоногов И.А., Галков А.А.Системы мониторинга и диагностирования состояния устройств регулирования напряжения под нагрузкой силовых маслонаполненных трансформаторов // Образование – наука – производство: материалы VII Всерос. науч.-практ. конф. (с междунар. участием). Чита: Иркут. гос. ун-т путей сообщения, 2023. С. 311–316.
6. Лысогор С.Г., Хамитов Р.Н.Проблемы регулирования напряжения силовыми трансформаторами в сетях промышленных предприятий // Инновации. Интеллект. Культура: материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. Тюмень: Тюмен. индустриальный ун-т, 2024. С. 81–84.

Сведения об авторах

Димитриев Антон Анатольевич – аспирант кафедры электроснабжения и интеллектуальных электроэнергетических систем имени А.А. Федорова, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (Meterling21@mail.ru).

Михеев Георгий Михайлович – доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения и интеллектуальных электроэнергетических систем имени А.А. Федорова, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (mikheevg@rambler.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2208-9723).

Каландаров Хусейджон Умарович – кандидат технических наук, доцент кафедры транспортно-энергетических систем, Чебоксарский институт (филиал) Московского политехнического университета, Россия, Чебоксары (huseinjon.86@mail.ru).

Формат цитирования

Димитриев А.А., Михеев Г.М., Каландаров Х.У. Моделирование процессов переключения ответвлений обмотки трансформатора по заводским параметрам // Вестник Чувашского университета. 2025. № 2. С. 31–42. DOI: 10.47026/1810-1909-2025-2-31-42.

Загрузить полный текст статьи