До питання оцінки стану ізоляції ротора гідрогенератора тепловізійним методом
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2026-51-1-313-320Ключові слова:
ротор гідрогенератора, ізоляція обмоток, область підвищеної температури, тепловізійний метод, математична модель, пристрій.Анотація
Стаття присвячена актуальній задачі відтворення теплового портрету обмоток полюсів ротора гідрогенератора в процесі його роботи. Враховуючи конструкцію гідрогенератора, складно визначати температуру обмоток ротора, який обертається в процесі роботи, традиційними методами. В даній роботі пропонується підхід, яким передбачається встановлення вздовж радіусу ротора лінійки інфрачервоних сенсорів з фіксацією напруги на виході кожного з сенсорів, яка є пропорційною вимірюваній температурі. В кожен момент часу в поле зору інфрачервоних сенсорів потрапляє лише один сегмент поверхні обмоток ротора. При повертанні ротора в поле зору сенсорів потрапляє інша частина поверхні його обмоток. Скануючи всю поверхню обмоток ротора протягом його повного оберту отримуємо тепловий портрет всієї поверхні обмоток ротора гідрогенератора. У разі локального підвищення температури по кожному пікселю, що визначається відповідним інфрачервоним сенсором, можливо оцінювати загальний тепловий стан обмоток. Не менш цікавою є задача виокремлення витка або декількох витків, що мають підвищену температуру, що обумовлено їхнім нагріванням внаслідок погіршення або пошкодження ізоляції. Розроблена математична модель, яка дозволяє математично представити один виток обмотки з підвищеною температурою, декілька витків або декілька полюсів з підвищеною температурою. Також приділена увага оцінюванню швидкості зростання температури у певній області підвищеної температури. Запропонована структура пристрою, який дозволяє ідентифікувати один виток з підвищеною температурою, що дозволяє експлуатаційному персоналу оперативно приймати рішення щодо роботоздатності гідрогенератора. Передбачено передавання сигналу значень температури кожного пікселя обмоток ротора в комп’ютер експлуатаційного персоналу для подальшого додаткового аналізу та накопичення інформації.
Посилання
Kudrya S.O. Renewable energy sources. Monograph. Kyiv: Institute of Renewable Energy of the National Academy of Sciences of the Republic of Ukraine, 2020, 392 p.
Segeda М. S. (2015) Electrical networks and systems: a textbook, National university «Lvivska politechnika», 3rd edition revised and supplemented, Lviv: Lvivska politechnika, 540 p.
Biet M. Rotor faults diagnosis in synchronous generators using feature selection and nearest neighbors rule / M. Biet, A. Bijeire // IEEE Symposium on Diagnostics for Electrical Machines, Power Electronics and Drivers Conf., 2011, pp. 300–306.
Neti P. Stator inter-turn fault detection of synchronous machines using field current and rotor search-coil voltage signature analysis / P. Neti, S. Nandi // IEEE Transactions on Industry Applications, 2009, Vol. 45, No. 3, pp. 911–920.
Condition monitoring of rotating electrical machines / P. Tavner, L. Ran, J. Penman, H. Sedding. London, United Kingdom: The Institution of Engineering and Technology, 2008, 282 p.
ISO 19283:2020 Condition monitoring and diagnostics of machines – Hydroelectric generating units. ISO copyright office: Geneva, Switzerland, 2020, 70 p.
Levitsky A. S., Zaitsev E. O., Bereznichenko V. O. Features of measuring radial runout of cylindrical surfaces of a hydraulic unit shaft, Hydropower industry of Ukraine, № 1-2, р. 39–44, 2019.
Glenn Mottershead, Stefano Bomben, Isidor Kerszenbaum, Geoff Klempner Handbook of Large Hydro Generators: Operation and Maintenance (IEEE Press Series on Power and Energy Systems), John Wiley & Sons, 2021, 672 р.
Bezprozvannykh G. V. Structural and technological solutions for improving the electrical characteristics of a high-voltage composite electrical insulation system of electric machines: monograph / G. V. Bezprozvannykh, O. V. Roginsky. Kharkiv: Madrid Printing House, 2023, 137 p.
Khvalin D. I. Basic requirements for modern diagnostics systems for powerful turbogenerators, Nuclear Energy and Environment, No. 1 (23), pp. 28-38, 2022.
Lagutin V. M., Lesko V. O., Teptya V. V. Relay protection of small and medium power generators: a textbook. Vinnytsia: VNTU, 104 p., 2017.
Reimert D. Protective Relaying for Power Generation Systems. CRC Press, 592 p., 2017.
Pat. 159826 UA, MPK G01K13/08. Device for thermal imaging diagnostics of the hydrogenerator rotor / V.V. Grabko, V.V. Grabko, V.S. Oshchepkov, V.L. Polishchuk (Ukraine). - No. u202405991; appl. 17.12.2024; publ. 09.07.2025, Bull. No. 28/2025.
Kukharchuk, V.V., Pavlov, S.V., Holodiuk, V.S., et al. Information conversion in measuring channels with optoelectronic sensors, Sensors , 2022, 22(1), 271
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 0
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
