Zinātniskās darbības atbalsta sistēma
Latviešu English

Publikācija: Vibrāciju modelis mehānisko defektu noteikšanai lieljaudas transformatoru aktīvajā daļā

Publikācijas veids Promocijas darbs
Pamatdarbībai piesaistītais finansējums Valsts budžeta finansējums izglītībai
Aizstāvēšana: 19.12.2019 11:00, Rīgas Tehniskās universitātes Enerģētikas un elektrotehnikas fakultātē, Āzenes ielā 12 k-1, 212. auditorijā
Publikācijas valoda Latviešu (lv)
Nosaukums oriģinālvalodā Vibrāciju modelis mehānisko defektu noteikšanai lieljaudas transformatoru aktīvajā daļā
Nosaukums angļu valodā Vibration Model for the Detection of Mechanical Faults Within Windings and Magnetic Core of Power Transformers
Pētniecības nozare 2. Inženierzinātnes un tehnoloģijas
Pētniecības apakšnozare 2.2. Elektrotehnika, elektronika, informācijas un komunikāciju tehnoloģijas
Pētniecības platforma Enerģija un apkārtējā vide
Autori Jānis Mārks
Atslēgas vārdi Transformatori, bojājumu diagnostika, skaitliskā simulācija
Anotācija Promocijas darbā izstrādātais vibrāciju modelis ir balstīts uz transformatora elektrodinamisko spēku iespaidā radīto vibrāciju tinumos un magnetostrikcijas efekta dēļ radīto vibrāciju magnētvadā matemātisko modelēšanu. Modelī tiek izveidota lieljaudas transformatora aktīvās daļas mehāniska konfigurācija, kura rada ekvivalentas vibrāciju vērtības iegūtajiem rezultātiem uz transformatora tvertnes virsmas. Tādejādi iespējams izmantojot tvertnes virsmas vibrāciju datus, simulēt un lokalizēt radušos mehāniskos defektus transformatora aktīvā daļā. Transformatora vibrāciju modeļa sekmīgai darbībai ir izstrādāts attiecīgo transformatoru magnētiskā lauka modelis, kas ir īstenots COMSOL programmatūrā. Tas sniedz informāciju par transformatora magnētiskā lauka magnētiskās indukcijas vērtībām tinumos un magnētvadā, kā arī strāvas blīvuma vērtībām transformatora tinumos. Izstrādātā vibrāciju modeļa ietvaros ir izveidota masu un atsperu sistēma, kas ir nepieciešama, lai modelētu transformatora tinumu un magnētvada mehāniskas kustības elektrodinamisko spēku un magnetostrikcijas efekta iespaidā. Šī sistēma ir radīta, lai tā varētu simulēt vibrācijas gan divdimensionālā telpā, kas ir vajadzīga, lai simulētu tinumu radītās vibrācijas, gan trīsdimensionālā telpā, kas ir izveidota magnētvada radīto vibrāciju simulācijai. Transformatora tinumu un magnētvada vibrāciju simulācijas ekvivalentu vērtību atrašanai tiek piemērots dinamisks ģenētisks algoritms. Tā darbības iespaidā tiek mainīti masu un atsperu sistēmas atsperu stinguma koeficienti, lai atrastu šīs sistēmas konfigurāciju, kas rada vienlīdzīgas vērtības reģistrētajām uz transformatora tvertnes virsmas. Šī algoritma darbība ir balstīta uz nejaušu sistēmas konfigurācijas izmaiņu ieviešanu, kuru pozitīva ietekme uz rezultātu tiek atbalstīta, bet izmaiņas ar negatīvu ietekmi, dzēstas. Dinamisks ģenētiskais algoritms ir vajadzīgs, jo izveidotai masu un atsperu sistēmas konfigurācijai nav noteiktas korelācijas ar simulēto vibrāciju vērtībām, un iespējamo variāciju skaits ir pārāk liels, lai būtu iespējams tās visas simulēt. Izstrādātais vibrāciju modelis ir izmantots, lai iegūtu rezultātus 5 lieljaudas transformatoriem, kuros ietilpst slēdzieni atsevišķiem to aktīvo daļu reģioniem un vibrāciju aproksimācijas vizualizācija. Šie transformatori ir izvēlēti ar atšķirīgām tvertnes virsmas vibrāciju vērtībām, kur vairākos gadījumos tās pārsniedz uzdotās robežvērtības vai ir tuvas tām. Šāda pieeja ļauj pārliecināties par transformatora vibrāciju modeļa pareizu darbību atšķirīgos gadījumos.
Anotācija angļu valodā A vibration model is developed in the doctoral thesis that is based on the mathematical modelling of vibrations caused by the transformer due to electrodynamic forces existing in the windings and magnetostrictive effects occurring in the magnetic core. A mechanical configuration of the active part of a large transformer is created within this model, which creates equivalent vibration values for the obtained results on the surface of the transformer tank. Therefore, it is possible to simulate and localize the existing mechanical defects within the active part of the transformer by using the vibration data on the tank surface. Magnetic field model of the corresponding transformers is developed and implemented in COMSOL software for successful operation of the transformer vibration model. It provides information about the values of magnetic induction of the transformer magnetic field in the windings and the magnetic core as well as the current density values in the transformer windings. A system of masses and springs is created within the developed vibration model, which is required to simulate the mechanical movements of the transformer winding and the magnetic core under the influence of electrodynamic forces and the magnetostrictive effect. This system is created for it to be possible to simulate vibrations in both the two-dimensional space needed to simulate vibrations caused by windings and the three-dimensional space designed to simulate vibrations generated by the magnetic core. A dynamic genetic algorithm is applied to find the equivalent vibration values of transformer windings and magnetic core simulation. The stiffness coefficients of the springs of mass and spring system are altered to find the configuration of this system as a result of this algorithm, which produces equivalent values to those recorded on the surface of the transformer tank. The operation of this algorithm is based on introduction of random changes to the system configuration. The positive effects of this process are supported, but changes with negative effects are deleted. A dynamic genetic algorithm is needed because the configuration of the created mass and spring system does not have any correlation with the simulated vibration values and the number of possible variations is too large to simulate them all. The developed vibration model is used to obtain results for 5 large power transformers. These results include conclusions for individual regions of their active parts and visualization of vibration approximation. These transformers are selected with different vibration values on tank surface, which in many cases exceed or are close to the specified limits. This approach allows to verify the correct operation of the transformer vibration model in different cases.
Atsauce Mārks, Jānis. Vibrāciju modelis mehānisko defektu noteikšanai lieljaudas transformatoru aktīvajā daļā. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2019. 117 lpp.
Pilnais teksts Pilnais teksts
Kopsavilkums Kopsavilkums
ID 30001