CC BY
87
результате обмотки могут деформироваться, а твердая изоляция повреждаться. Поэтому особое значение приобретает диагностика обмоток, в том числе - в отключенном состоянии.
Строится простая математическая модель короткозамкнутых витков в обмотке. Для расчета разветвленных цепей с магнитными связями составляются уравнения по законам Кирхгофа. Рассматривается идеализированная катушка, содержащая тф витков, индуктивность одного витка ,
сопротивление одного витка Я0.
Рассматривается два случая замыкания одного витка: идеальный и неидеальный. Аналитически исследуется зависимость входного сопротивления катушки при наличии или отсутствии короткого замыкания в обмотке. Коэффициент связи между витками полагается равным I, при этом активное сопротивление всей катушки получается - , а индуктивность ее - м-2Ь0. При
замыкании одного витка индуктивность оставшейся части уменьшается до - (м-1 — I)21Л), а активное
сопротивление - до (Чф — 1)Я0 . На общее сопротивление всей цепи оказывает влияние
к ороткозамкнутый контур, размагничивающий основную катушку.
Математическая модель развивается в направлении исследования короткого замыкания произвольного количества витков. Не умаляя общности, предполагается, что возможны 2 группы замыканий — замыкание множества пх витков, и — отдельно - множества п2 витков. Даются аналитические выражения для активной и реактивной составляющих входного сопротивления.
Шамкин И.С.
К ВОПРОСУ О ДИАГНОСТИКЕ СОСТОЯНИЯ СИЛОВЫХ МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ В РОССИИ
В настоящее время в сфере предоставления услуг диагностики высоковольтного электроэнергетического оборудования (ВВЭО) успешно работают следующие комплексные системы: комплекс ООО «ДИАКС», «Альбатрос», «Диагностика+». В данной статье рассматривается система «Диагностика+» (г. Иваново). Отличительными особенностями этой системы являются:
- проведение оценки состояния функционирующего электрооборудования на основе результатов различных испытаний и измерений (по данным конкретного испытания или комплексную оценку по всем имеющимся данным);
- выдача рекомендаций по дальнейшей эксплуатации рассматриваемого объекта;
- отслеживание «линии жизни» электрооборудования;
- протоколирование результатов испытаний и предложенных рекомендаций;
- хранение паспортных данных оборудования, данных измерений и испытаний, а также данных обо всех существенных событиях в «жизни» объекта;
- обеспечение быстрого поиска актуальной информации в базах данных по запросам пользователей.
Рассматриваемая в данной статье версия системы «Диагностика^» 5.0 включает в себя все преимущества старых версий и позволяет проведение следующих видов испытаний трансформаторов
Ш:
- хроматографический анализ газов, растворённых в масле;
- измерение потерь холостого хода;
- измерение сопротивления короткого замыкания;
- испытание трансформаторного масла;
- измерение сопротивления изоляции;
- измерение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции обмоток;
- измерение сопротивления обмоток постоянному току;
- испытание изоляции вместе с вводами повышенным напряжением частоты 50 Гц;
- проверка группы соединения обмоток;
- проверка коэффициента трансформации;
- тепловизионный контроль состояния трансформатора;
- оценка состояния бумажной изоляции по наличию фурановых соединений в масле;
- периодический и внеочередной осмотр;
- проверка содержания кислорода в азотной подушке.
В новой версии добавлены:
- три новых испытания (проверка коэффициента трансформации, проверка группы соединения обмоток, испытание изоляции обмоток вместе с вводами повышенным напряжением частоты 50 Гц, оценка состояния бумажной изоляции по наличию фурановых соединений в масле, проверка содержания кислорода в азотной подушке);
- возможность построения и просмотра "линии жизни" трансформатора;
- периодический и внеочередной осмотр;
- генерация протоколов с помощью Word 2000.
По мнению специалистов работающих с системой «Диагностика^» в следующей версии они должны дополнить систему проведением следующих испытаний:
- акустического контроля;
- испытания изоляции цепей защитной и контрольно-измерительной аппаратуры;
- оценки состояния переключающих устройств;
- испытания бака на плотность;
- проверки устройств охлаждения;
- проверки предохранительных устройств;
- проверки и испытания газового реле, реле давления и струйного реле;
- проверки средств защиты масла от воздействия окружающего воздуха;
- испытания трансформаторов включением на номинальное напряжение;
- испытания вводов;
- испытания встроенных трансформаторов тока;
- испытания изоляции индуктированным напряжением.
Основное внимание в рассматриваемой комплексной системе уделено анализу данных полученных в результате хроматографического анализа масла, т.к. это испытание проводится наиболее регулярно и наиболее «чутко» позволяет следить за процессами, происходящими в маслонаполненном оборудовании.
Специалисты, работающие над совершенствованием и дальнейшим развитием системы «Диагностика+» представляют свой продукт как «открытую» комплексную систему диагностики ВВЭО, предусматривая возможность сотрудничества со сторонними разработчиками в сфере опыта перехода от планово-предупредительных ремонтов к системе текущего и непрерывного контроля.
Необходимо отметить, что в концепции диагностики электротехнического оборудования подстанций и линий электропередачи электрических сетей ОАО «ФСК ЕЭС» за 2004 год [3] указывается на неэффективность проведения ряда испытаний, заложенных в [2].
Например, измерение сопротивления изоляции пассивных частей трансформатора относительно обмоток и магнитопровода. по мнению специалистов, малоинформативно и трудозатратно при начальной стадии дефекта. Проведение проверки коэффициента трансформации -неэффективно, исходя из опыта эксплуатации (не выявляется ни одного отклонения от первоначальных значений), имеет смысл проводить измерения при вводе в эксплуатацию нового оборудования. Оценка состояния бумажной изоляции обмоток - после 20 лет эксплуатации по фурановым соединением и степени полимеризации (оценка по степени полимеризации производится при капремонте со вскрытием).
Действительно, проведение постоянной проверки коэффициента трансформации не является необходимостью. Это связано с увеличением стоимости проводимой диагностики и малой вероятностью изменения коэффициента трансформации при эксплуатации масляного трансформатора. Проведение оценки состояния бумажной изоляции обмоток в первые годы эксплуатации трансформатора не обязательно. Считается целесообразным проведение данного испытания в момент ввода оборудования в эксплуатацию для снятия эталонных характеристик состояния бумажной изоляции обмоток и спустя период (15-20 лет) для оценки изменения эталонных характеристик и характеристик проработавшего оборудования, с принятием необходимых действий по дальнейшей эксплуатации оборудования. Также малоинформативно и трудозатратно проведение
измерения сопротивления изоляции пассивных частей трансформатора при начальной стадии возникновения дефекта.
Предварительные оценки показывают [3], что до 80% дефектов, обуславливающих выход из строя оборудования подстанций и линий электропередачи, могут быть своевременно выявлены современными методами и аппаратурой для диагностирования и мониторинга, поскольку связаны с ростом электротермических процессов. Одним из методов, позволяющих фиксировать дефекты электротермического характера, является электромагнитный способ контроля ВВЭО, который в настоящее время рассматривается как перспективный способ раннего обнаружения факта появления и развития дефектов [4].
Этот способ, основанный на анализе спектров электромагнитного излучения (ЭМИ) в информативных частотных диапазонах позволяет получать информацию о наличии дефектов во вводах, внутренней изоляции и элементах конструкций силового трансформатора. В качестве критериев оценки технического состояния используются квалификационные характеристики спектров, такие как: уровень спектральных линий, интегральная мощность электромагнитного излучения, коэффициент интегральной мощности, его эффективное значение и т.д. Сравнение на текущий момент значений интегральных мощностей излучения (или уровней спектральных линий) с соответствующими величинами, полученными при предыдущих обследованиях, позволяет получить информацию о факте появления и темпах развития дефектов как для отдельных узлов, так и для единицы оборудования в целом.
Включение электромагнитного способа в комплексную систему «Диагностика+» позволило бы в полной мере использовать его достоинства, а именно:
- информация о появлении локальных дефектов немедленно появляется в спектральном составе собственного ЭМИ, причем она проявляется в изменении уровня спектральных линий как на отдельных частотах, так и в пределах информативных частотных полос,
- обследование проводится дистанционно, без вмешательства в технологический процесс;
- фиксацию факта появления дефекта можно считать ранней, поскольку в этом случае имеется резерв времени для оценки степени опасности дефекта и принятия соответствующих мер.
Благодаря вышеперечисленным достоинствам электромагнитный способ контроля ВВЭО в дальнейшем может эффективно дополнить, а в некоторых случаях и заменить ряд испытаний проводимых системой «Диагностика-!-», указывающих на наличие дефекта электротермического характера в силовом трансформаторе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Диагностика силовых масляных трансформаторов. Иваново: 2000. -88с.
2. РД 34.45-51.300-97. Объем и нормы испытаний электрооборудования. М.: ЭНАС, 1998.
3. Концепция диагностики электротехнического оборудования подстанций и линий электропередачи электрических сетей ОАО «ФСК ЕЭС». М.: 2004. -172 с.
4. Силин Н.В. Контроль состояния электроэнергетического оборудования по спектральным характеристикам его электромагнитного излучения / Н.В. Силин // Энергетика. 2008. №3. С.86-91.
