Р Е Ц Е Н З И Я - Технически Университет - София

Р Е Ц Е Н З И Явърху дисертационен труд за придобиване на образователна и научнастепен „доктор”Автор на дисертационния труд: маг. инж. Николина Стефанова ПетковаТема на дисертационния труд: „Моделиране, изследване и анализ на частичниразряди в силови трансформатори”Рецензент: доц. д-р инж. Валентин Генов КолевДисертационният труд (ДТ) е оформен в увод, 3 глави, изводи и заключение в обем от154 страници включващи текст, 117 фигури, 7 таблица и приложение. Литературниятобзор обхваща 95 източника, от които 48 са на латиница и 47 на кирилица,включително публикациите свързани с ДТ. Представен е Автореферат и Списък с 6публикации, от които една самостоятелна.1. Актуалност на разработвания в дисертационния труд проблем в научно инаучноприложно отношение. Степен и нива на актуалността на проблема иконкретните задачи, разработени в дисертацията.В електроенергийната система на РБългария има 32 системни подстанции с общатрансформаторна мощност 15 888 MVA и 257 понижаващи подстанции с общатрансформаторна мощност 15 243 MVA. Броят на трансформаторите в тези подстанциизаедно с повишаващите трансформатори в производителите на ел.енергия надхвърля600, а цената на всички надхвърля 350 млн. €. Голяма част от тези трансформатори саамортизирани, а друга част са на края на експлоатационния си живот. В тази връзкадиагностиката и определянето на остатъчния ресурс на тези съоръжение е от огромнозначение за сигурността на работа на ЕЕС. Особено важно е откриването на зараждащисе дефекти (в ранен стадии), които биха могли да доведат до по-сериозни поражения натези съоръжения с висока капиталова стойност. Въпреки, че моделирането на частичниразряди (ч.р.) в силови трансформатори е твърде сложно считам, че изследването ианализът е актуална и значима за инженерната практика задача.2. Степен на познаване състоянието на проблема и творческа интерпретация налитературния материал.Използваната литература е дала възможност на докторантката да се запознаедостатъчно добре и на необходимото теоретично ниво с измерването и анализа начастичните разряди, както и с тяхното въздействие върху различните видове изолациии изолационни конструкции. Първа глава на ДТ е озаглавена „Преглед на проблемитепо определяне на частични разряди в силови трансформатори. Цели и задачи надисертацията”. Частичните разряди (ч.р.) в изолационните конструкции (масленобариерни)не се определят, а се измерва привидния заряд на ч.р., който в най-пълнастепен трябва да съответства на действителния. В т.1.1., където се описват видоветесилови трансформатори не са описани най-скъпите и важни силовиавтотрансформатори, които са изпълнени с волтодобавъчни намотки за надлъжнорегулиране на напрежението и потоците на реактивна мощност. В тази глава битрябвало силовите трансформатори да се класифицират по клас на напрежение ифункции. В частта (т.1.2.) изпитване на силовите трансформатори никъде не сепосочват изпитванията на проходните изолатори, които са важна конструктивна част оттрансформатора. В обема от изпитванията посочен в тази глава не е включеноизмерването на омическото съпротивление на намотките на трансформатора приразлично стъпало на янсеновия регулатор. Никъде не става дума за измервания катоСтр. 1 от 6

термовизия, акустична емисия и вибрации. Не се посочва интерпретация на резултатитеот измерване на един или друг показател. В литературната справка липсва описание наразвитието на този процес в България (единият от ръководителите на ДР е напълнонаясно с това). Не са цитирани и използвани утвърдените от НЕК ЕАД „Обем и нормина изпитванията на електрически съоръжения”, „Инструкция за контрол и експлоатацияна минерални изолационни масла” и “Обследване на маслото на системнитеавтотрансформатори (750/400, 400/220, 400/110 и 220/110 кV), разработване наинструкция за експлоатация и контрол на трансформаторните масла, създаване на базаданни с информация за състоянието на автотрансформаторите” (дог. между НЕК ЕАД иНИС при ТУ-София). Прави впечатление, че голяма част от литературните източнициса от преди повече от 40 г. Не е редно публикациите свързани с ДТ да се включват всписъка на използваната литература. На практика тези публикации възникват възоснова на използваната литература. Написаното в т. „1.3.Основни понятия, схеми иметоди за измерване на частични разряди и 1.4.Действие на частичните разрядивърху различни видове диелектрици за високо напрежение.” в обем от 30 стр.представлява общодостъпни факти, които са включени в курсовете по дисциплината„Техника на високите напрежения”. Срещат се някои неточности като „електрическазаместваща схема на ч.р.”, „импедансът на връзката”, „кондензатор на връзката”,„частичните разряди, които се развиват вече не в масло, а в газови включвания” – ч.р.се развиват само в газови или механични включвания, не добре е изяснено понятието„начално напрежение на критични ч.р.”, „слаби ч.р.”(стр.37) и др. Най-вероятно е тезинеточности да са в резултат на превода.Анализът на Съществуващи системи за мониторинг на силови трансформатори вт.1.5. от същата глава е непълен, не е направен подробен анализ на предимствата инедостатъците на описаните системи. По принцип всички системи за мониторингизискват висока степен на квалификация, а твърдението, че някои от тях не отчитатразвитието на ч.р. не би трябвало да ги причислява към понятието мониторингови.3. Съответствие на избраната методика на изследване с поставената цел и задачина дисертационния труд.При избора на метод на изследване е изключително важно да се поставят правилно икоректно целите и задачите на ДТ. В т.1.6. на първа глава са формулирани задачите наДТ. Извън рамките на ДТ определени със заглавието, докторантката си поставяамбициозната задача „Да се изготвят критерии за определяне степента нанадеждност за изследвания трансформатор” и „Да се разработи експертна системаза диагностика на силов трансформатор, в която освен международните стандартиза частични разряди да се съчетаят и изготвените програмни решения за определянемястото на частичния разряд, визуализация на мястото, класификация и критериитеза определяне степента на надеждност на трансформатора”. Считам, че целитетрябва да се ограничат до разработване на методология за изследване и анализ на ч.р.каквото е и заглавието на дисертационния труд. Работата е насочена почти изцяло къмлокализиране на източника на ч.р. в обема на трансформатора като е използванатеорията за разпространение на вълните в проводима и изолационна среда. Товаразграничение, обаче не е направено и в резултат на това някои постановки не садостатъчно добре обосновани. Не са формулирани ясно задачите, които са решени слабораторните изследвания и последващите изследвания с метода на крайнитеелементи (МКЕ) в т.3.1. и 3.2. на ДР. В т.3.1. са описани направените в лабораторниусловия опити за развитие на ч.р. в масло и въздух. Считам, че с тази опитнапостановка се реализира физически модел за развитие на непълен разряд околоелектрод с висок интензитет на полето. Точно при тази постановка трябваше да сенаправи оценка на разпространението на импулсите, предизвикани от възникващиянепълен разряд през трансформаторното масло до хартията и заземената част. ТочкаСтр. 2 от 6

3.2.2. на ДР е озаглавена Формулиране на проблема. Проблемът е определен катоелектростатично и плоско-паралелно поле и е решен с МКС (вероятно МКЕ)? Ако приразглеждане на проблема става дума за възникващия обемен заряд при подаване нанапрежение на постановка острие-плоскост, то полето не е плоско-паралелно, а етримерно. Друг е въпросът, че при възникването на обемния заряд, полето вече не естационарно, а се променя непрекъснато до възникване на разряда. Моделиран епроцеса на възникване на разряд чрез свободно достъпния програмен продукт QuikField за изчисления на стационарни електрически полета по (МКЕ). В Таблица 5. сасистематизирани резултати от разрядни и пробивни напрежения при различнипостановки от физическия и математическия модел. Възниква въпроса как е моделиранпроцеса на възникване и развитие на ч.р. и каква задача е решена с това моделиране?Методът на изследване на състоянието на силовите трансформатори в ДТ се базираосновно на измерване и локализиране на ч.р. Това както стана ясно не е достатъчно.Считам, че самото измерване и локализиране на източниците на ч.р. представляваметод за локализиране на повредата и решаването на тази задача би била напълнодостатъчно за ДТ свързан с присъждането на образователна и научна степен „доктор”.В тази връзка се задава въпросът кой е използвания метод – метод за диагностика насъстоянието на трансформатори или метод за откриване на повреди?4. Кратка аналитична характеристика на естеството и оценка на достоверносттана материала, върху който се градят приносите на дисертационния труд.Точка 2.2. е озаглавена Диагностика на силови трансформатори. В тази част от ДР енаправено принципно описание на основните елементи на силов трансформатор,описани са по-голямата част от възможните дефекти в елементите на силовитетрансформатори като е обърнато специално внимание и на изолационната система. Припровеждането на комплексни диагностични мероприятия е направено групиране в петгрупи – вероятно това е решение на автора.В т.2.3. Изследване и моделиране на ч.р. се твърди, че „Един от начините да сенаправи точна диагностика за състоянието на силов трансформатор е да сереализира измерване и анализ на частичните разряди появили се в обема му”. Понататъксе казва, че основната цел на ДР е да се направи оценка наработоспособността на съоръжението, базирана на вида на измерения частиченразряд и мястото му на поява. Не мога да се съглася, че чрез вида на ч.р. може да сенаправи оценка на работоспособността на силов трансформатор.В т.3.4. се измерват характеристиките на ч.р. в експлоатационни условия. Обект наизследването е еднофазен АТ 400/220 kV. Показана е снимка на обекта и е описанасхемата на измерване. Основната ми забележка тук е, че няма схема на сензорите иначин на присъединяване. На фиг. 88 Измервателна верига 2-ри и 3-ти измервателенканал е написано ПИН 220kV/1 и ПИН 220kV/2. Тези АТ имат само един ПИН на извод220 kV. Очевидно, че сензорът описан като ПИН 220kV/1, както се вижда на снимката есвързан към фланеца на АТ. В тази част на ДР липсват обяснения на измервателнитесхеми, което щеше да помогне при оценката за достоверност на измерванията. Следкато претенциите са за нов метод, е необходимо описание и обосновка при избора наточките на измерване – цел, задачи, схема на сензорите.Основните приноси в ДР се състоят в разработването на софтуер за обработка насигнали получени при въздействие на ч.р. в силови трансформатори. Обработкатавключва измерване, разпознаване, локализиране и анализ в резултат, на която се правиопит за комплексно определяне на състоянието на силов трансформатор. На стр. 112 секазва „За определяне скоростта на частичния разряд в автотрансформатор 400/220кV, бе подаден сигнал от градуиращ импулсен генератор пуснат от един импеданс и беСтр. 3 от 6

отчетено времето за разпространение на електромагнитната вълна през обема натрансформатора до останалите измервателни датчици”. Изразът скорост на ч.р. енекоректен. Тъй като в ДР никъде не е обяснено как точно се свързват сензорите, къдесе подава калибриращия импулс и др., ще приема, че се подава на прехода за измерванена напрежение на изводите. Убедено мога да твърдя, че закъснението, което се отчитана останалите изводи и точки на измерване не е през обема на трансформатора както сетвърди, а е чисто галванично през намотката на автотрансформатора, казана и др.заземени части и към земя. Ако това е така, то възникват съмнения относно цялатапостановка на задачата. Локализирането на източника на ч.р. извън проводимите частина АТ би трябвало да се определя по друг начин – не чрез определяне на закъснениетона импулсите регистрирано по проводимите части. Сигурни ли сте, че използватеоптични кабели за пренасяне на сигналите от датчиците към осцилоскопа? Това налагавключването на преобразуватели, за които никъде не става дума.В Таблица 4 и в т.н. „заключителен модул” на експертната система се възприема(неаргументирано) две състояния на трансформаторното масло: добро и лошо. Трудноможе да се обясни въвеждането на такива понятия при извършване на сериознаизследователска дейност. Само физико-химичните показатели на трансформаторнотомасло са повече от 20, а съдържанието на газове и характеристичните отношения ощетолкова. Тук бих искал да добавя, че съгласно по-горе цитираната Инструкция заексплоатация на трансформаторните масла, при условие, че всички показатели намаслото са в допустими граници не се предприемат никакви допълнителни изпитванияили измерване на ч.р. на трансформаторите.5. Научни и/или научноприложни приноси на дисертационния труд.В заключението на ДТ фигурират седем претенции на авторката. Първите три сасвързани с разработените модули от експертната система. В първата от тях се казва, чее разработен нов метод за локализиране на мястото на ч.р. в обема на АТ. Ако ставадума за нов метод кои са старите (изключвам акустичните методи)? В литературнатасправка липсва информация за международните достижения по този въпрос. Считам, чее неправилно да се твърди, че се локализира източника на ч.р. в обема натрансформатора (претенция №2). Намотките и магнитопровода са в обема натрансформатора, но ако източника на ч.р. е в обема на маслото извън проводимитечасти на трансформатора, то разпространението на импулса предизвикан от наличиетона ч.р. ще бъде друго. Приемам разработените софтуерни приложения (модул заизчисление, модул за визуализация, модул за класификация и модул за определяне насъстоянието на обекта) като оригинални при условие, че се отчетат направенитезабележки.Претенция №4 „Направена е експериментална проверка на класификацията навидовете частични разряди, която се използва в разработения „модул закласификация”. Изготвени са модели и са тествани в лабораторни условия. Доказаное, че направената класификация отговаря на описаните случаи”. Какви видове ч.р. саизследвани с тези модели? Какви задачи са решени с физическия модел иматематическия, реализиран с програмния продукт Quik Field.Претенция №5, в която се твърди, че са изготвени критерии за степента на надеждностна изследвания силов трансформатор не приемам. Не са формулирани такива критериив ДТ.Претенция №6 приемам при условие, че отпадне „за диагностика на трансформатор” –експертната система е за определяне на вида и мястото на източника на ч.р. впроводимата част на АТ.В ДТ се поставя въпроса за разпространение на импулсите предизвикани от възникванеСтр. 4 от 6

на ч.р. в елементите на силов трансформатор, което определям като научно-приложенпринос. Препоръчвам при по-нататъшните изследвания да се подходи диференциранокато се разграничи средата, в която се разпространяват импулсите – изводи, намотки,магнитопровод, казан, янсенов регулатор, хартиено-маслена изолация, масленобариернаизолация, масло и т.н. или да се докаже, че не оказва влияние прилокализирането на източника. Откриването на вида и мястото на повредата в дватаизследвани АТ определям като приложни приноси. Локализирането на повредите всиловите трансформатори преди вземане на решение за отваряне на казана (визуалнаревизия и ремонт) имат смисъл единствено за насочване на вниманието наспециализирания екип при огледа на активната част на трансформатора. При всичкислучаи в рамките на допустимото време за престой на активната част на открито сеизвършва внимателен оглед на всички части на трансформатора и се предприематсъответните действия. Така, че приносите свързани с локализирането на източника нач.р. определям като приложни.Позволявам си да добавя един научно-приложен принос, който докторантката епропуснала, а аз считам, че той е най-съществен, а именно самата схема на измерване,начина на разпознаване на полезните сигнали с обикновен цифров осцилоскоп.Измерването на ч.р. в експлоатационни условия е сложен въпрос и изискваскъпоструваща измервателна апаратура. Не мога да не отбележа, че това е заслуга наекипа на Лабораторията по ТВН и на единия от ръководителите на ДТ, а докторанткатае имала удоволствието да участва в този екип.6. Оценка за степента на личното участие на дисертанта в приносите.Личното участие на дисертанта в приносите определям като определящо приразработването на софтуерните програми за обработка на сигналите. Цялостнотооформяне и използваните понятия в ДТ ми дава основание да считам, че е лично делона докторантката. Електрическите измервания са извършени под ръководството и сучастието на научните ръководители.7. Преценка на публикациите по дисертационния труд:Представени са 6 бр. публикации, в които дисертантката е описала основните моментиот работата си като с това резултатите от ДР са станали достояние на научнатаобщественост. Публикациите са реализирани на Енергиен форум 2007, сп.Енергетика2007, IV-ти международен научен симпозиум по Електроенергетика в Стара Лесна –Словакия, Лятна школа – Созопол 2007(самостоятелна), Международен семинар надокторантите в София – 2010.8. Използване на резултатите от дисератционния труд в научната практика.Резултатите от направените анализи и препоръки са потвърдени след визуална ревизияна двата обекта на изследване: еднофазен АТ 400/220 kV в АЕЦ „Козлодуй” итрифазен трансформатор 400/110/31,5 kV.9. Оценка на съответствието на автореферата с изискванията за изготвянето му.Авторефератът е изготвен с съответствие с изискванията по обем и съдържание иотразява резултатите от извършената в дисертационния труд работа. Не съм съгласен спретенциите на авторката описани в т.4. и т.5 на заключенията.10. Мнения, препоръки и бележки.10.1. Процесът на диагностика на всяко едно съоръжение би трябвало да започва систория на съоръжението – година на въвеждане в експлоатация, заводскиизпитвания, аварии, к.с., извършени ремонти и др. Диагностиката катопоследователност от технически мероприятия и измервания не е еднократенакт (изпитване или измерване на дадена характеристика или параметър). Тяпредставлява последователност от необходими осъзнати високоСтр. 5 от 6

интелектуални дейности за окачествяване на състоянието и ресурса на скъпоструващи съоръжения каквито са силовите трансформатори.10.2. Измерването, локализирането и анализът на ч.р. в изолацията на силовитетрансформатори представлява елемент (част) от процеса на диагностициранена съоръжението. Препоръчвам в бъдещата си работа докторантката даизползва коректно тези понятия.10.3. В ДР са използвани неправилно понятия като „начални ч.р.” (стр.33), настр.15 се казва „методите за диагностика на частичните разряди ....” - ч.р.се измерват, а самото измерване е една не голяма част от диагностичнияпроцес на състоянието на силовите трансформатори. На стр. 55 се казва, чесензорите за измерване на частични разряди измерват напрежение или ток.Може ли да обясните кога се използват сензори за ток и кога за напрежение?Каква е разликата между измервателен импеданс и сензор (датчик), тъй катосензор и датчик е едно и също нещо? Срещат се и други неточности катосензорът на прекъсвача (стр.58), близки контурни токове (стр. 75) - каквоозначава това?10.4. Приетата средна скорост на разпространение на електромагнитната вълна0,12.10 -8 m/s за каква среда е – проводима или в обема на трансформатора. Поначина, по който е определена считам, че тази скорост се отнася заразпространение на импулса в проводима среда.10.5. Обяснението на алгоритъма на софтуера за обработка на данните е прекаленораздут – 31 стр., има много повтаряща се информация като екранни менюта идр. Каква платформа е използвана при реализирането на софтуернитепрограми?10.6. Какво е личното участие на автора на ДР при съставянето на Таблица 4?Какво означава разделителна способност на измервателния датчик (случайN) в същата таблица?10.7. Какви датчици използвате за измерване на ч.р. в различните точки на силовиятрансформатор в т.3.4.? В първия абзац на т.3.4.1.2. се казва, чеизмервателните импеданси се присъединяват към изводите. Първо товаизмервателни импеданси ли са или са сензори и как се присъединяват?10.8. Какво е съдържанието на понятието възбуден и невъзбуден трансформатор?10.9. Какви критерии сте заложили при определяне на състоянието натрансформаторното масло като лошо и добро.10.10. Каква е разликата между разряд и пробив, непълен разряд и частичен разряд?11. Заключение.Направените забележки и препоръки отразяват интереса към поставената тема и катоимам предвид, че решаваните задачи са сложни, представеният ДТ е за даване наобразователна и научната степен, както и това, че са изпълнени минималнитеизисквания в Приложение 1 на „П Р А В И Л Н И К за условията и реда за придобиванена научни степени в Технически университет – София” си позволявам да препоръчамна научното жури да вземе решение на инж. Николина Стефанова Петкова да бъдеприсъдена научната и образователна степен „ДОКТОР” по професионалнонаправление 5.2. “Електротехника, електроника и автоматика” и научната специалност“Теоретична електротехника”.Дата: 14.9.2012 г. РЕЦЕНЗЕНТ: ....................................................Доц. д-р инж. Валентин КолевСтр. 6 от 6