Vibration Model for the Detection of Mechanical Faults Within Windings and Magnetic Core of Power Transformers

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.