CC BY
18УДК 620.9
Антонов В.О.
студент 2 курса магистратуры факультета Теплоэнергетического Национальный исследовательский университет «МЭИ» (г. Волжский, Россия)
АНАЛИЗ СТАТИСТИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОТКАЗОВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УЗЛОВ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 35 КВ И ВЫШЕ
Аннотация: в работе составлено распределение по частоте повреждений функциональных узлов силовых трансформаторов с разделением по классу напряжения на основе данных собранной статистики отказов. Получено распределение по характеру и причинам выхода из строя части узлов.
Ключевые слова: отказ, повреждение, функциональный узел, распределение, трансформатор, класс напряжения, техническое состояние.
Надежность работы энергосистемы в значительной степени зависит от надежности работы трансформаторов. Внеплановые перерывы в их работе в связи с неудовлетворительным техническим состоянием какого-либо функционального узла недопустимы.
Информация об опыте эксплуатации трансформаторного оборудования и статистический анализ данных о случившихся отказах имеет серьезное значение для прогнозирования работы трансформаторов и расстановке приоритетов в применяемых методиках оценки технического состояния. Это позволит повысить надежность и безопасность эксплуатации энергосистем.
Данная статья посвящена анализу статистики повреждения силовых трансформаторов 35 кВ и выше с целью получения распределения по частоте отказов функциональных узлов и выявления, наиболее повреждаемых из них.
Изучены источники, проводящие исследование в данном направлении и предоставляющие статистику по отказам узлов силовых трансформаторов разных классов напряжения и разного срока эксплуатации. Для дальнейшего анализа отобраны 10 источников [1-10]. В [1] автор оценивает риск повреждаемости узлов трансформатора с учетом срока эксплуатации на основе анализа данных отказов от ФСК ЕЭС и отдельных авторов. Во [2] рассматриваются наиболее частые причины и характер повреждения узлов и выдаются рекомендации по совершенствованию диагностических испытаний и методики оценки технического состояния трансформатора. В [3] автор анализирует отказы узлов трансформаторов в России и за границей и получает распределение по характеру повреждений. В [4] формируется статистика отказов с распределением по узлам и классу напряжения трансформаторов на основе эксплуатационных данных из материалов рабочей группы СИГРЭ. В [5] рассматриваются причины повреждений трансформаторов 0,4/10 кВ с упором на комбинации повреждения обмоток. В [6] исследуется повреждаемость узлов в зависимости от срока эксплуатации трансформатора. В [7] автор представляет распределение причин отказов обмоток, переключающих устройств и магнитопровода. В [8] предлагается принципиально новая методика оценки технического состояния трансформатора на основе значительного опыта эксплуатации и, соответственно, повреждаемости. В [9] на основе 15-летнего опыта эксплуатации составлены распределения причин выхода из строя трансформаторов с более подробным рассмотрением характера повреждений конкретных узлов. В [10] интерес представляет представленная статистика причин отказов высоковольтных вводов.
Составлена сводная табл. 1, отражающая наличие 3 групп данных в [110]: распределение по отказавшим узлам, распределение по сроку эксплуатации отказавших трансформаторов и распределение по причине отказа. Численное указание класса напряжения в таблице свидетельствует об отсутствии распределения, но указывает диапазон классов напряжения, по которому собрана статистика.
Таблица 1. Наличие статистических данных распределения в источниках.
№ источника Распределение по отказавшим узлам Распределение по сроку эксплуатации отказавших тр а н сф орматоров Распределение по характеру и причинам отказа
наличие указано количество указан класс и наличие указано количество указан класс и
1 + - - - - - -
2 + - + - + -
3 - - - - - - -
4 + - + - - -
5 - - - - - - -
б + 35-110 - + 35-110 -
7 + 10-500 - - - -
8 - - - - + 10-500 -
9 - - - - - - -
10 - - - - - - -
По результатам анализа статистики технологических отказов силовых трансформаторов для различных классов напряжения составлена сводная табл. 2 по отказам узлов для классов напряжения 35-110, 220 и 330-500 кВ. На диаграммах на рис. 1 -3 представлено распределение по отказавшим узлам для трансформаторов различных классов напряжения.
Таблица 2. Статистика отказов узлов трансформаторов
различных классов напряжения.
Узлы Класс напряжения, кВ
35-110 220 330-5 [10
шт % шт % шт %
Обмотки 427 35,0 91 24,9 86 31,3
Магннтопровод 30 2,5 12 3,3 5 1,8
Система охлаждения 34 2,8 9 2,5 7 2,5
ПУ (переключающее устройство) 216 17,7 83 22,7 44 16,0
Вводы 137 11,2 60 16,4 30 10,9
Бак 57 4,7 21 5,8 9 3,3
У пуск масла 142 11,6 24 6,6 4 1,5
Другое 177 14,5 65 17,8 90 32,7
Всего 1220 100 365 100 275 100
17,7
Рис. 1. Распределение в % по отказавшим узлам на основе данных 1220 отказов для классов напряжения 35-110 кВ.
Рис. 2. Распределение в % по отказавшим узлам на основе данных 365 отказов для класса напряжения 220 кВ.
32,
1,
• Обмотки
М аг ннтопр овод Система охлаждения ПУ
* Вводы ■Бак
■ Упуск масла ■Другое
10.9
16,0
Рис. 3. Распределение в % по отказавшим узлам на основе данных 275 отказов для классов напряжения 330-500 кВ.
Наиболее полная статистика по характеру и причинам отказа определенных функциональных узлов, а именно: обмоток, переключающего устройства (ПУ) и вводов описана в [7] и [10]. Данные сведены в табл. 3. Рассмотрены наиболее часто встречающиеся отказы. Нерассмотренный процент отказов отнесены к категории «другое».
Таблица 3. Распределение отказавших функциональных узлов по характеру и причинам отказа.
Обмотки ПУ Вводы
Характер % Характер % Причина %
Механический (динамические процессы, износ межвптковой изоляции, ослабление соединения с отводами п ошиновкой, увлажнение изоляции) 49 Механический, в том числе: 55 Перекрытие по низу фарфора 44
Электрический, в том числе: 32 нарушение контакта 43
пробой вптковой изоляции 28 смешение деталей 21
пробой главной изоляции 30 другое 36
повреждение отводов 23 Тепловой (подгар п подпл явление контактов) 25
другое 19 Перегрев контактов 14
Другое 19 Перекрытие остова 12
Пробой остова 10
Течь масла 5
Другое 20 Другое 15
Таким образом, на основе анализа статистики отказов множества трансформаторов составлены распределения по отказавшим узлам с разделением по классу напряжения. Наиболее часто повреждаемым узлом вне зависимости от класса напряжения являются обмотки. Также представлены распределения по характеру/причинам отказа для обмоток, ПУ и вводов. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшей расстановки приоритетов в контроле и оценке технического состояния трансформаторного оборудования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Халикова Е. Д., Давиденко И. В. Анализ рисков повреждения масляных трансформаторов // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. - Екатеринбург, 2012. -С. 200-203;
2. Ванин Б. В. О повреждениях силовых трансформаторов напряжением 110500 кВ в эксплуатации // Электрические станции. - 2001. - № 9. - С. 53;
3. Марков Е. В. Анализ повреждаемости силовых трансформаторов электроэнергетических систем // Исследования молодых ученых. - 2023. - С. 1114;
4. Жматов Д. В. Идентификация риска отказов силовых трансформаторов в электроэнергетике // Энергобезопасность и энергосбережение. - 2017. - № 6. -С. 47-49;
5. Рыбаков Л. М., Канюгин О. И., Ласточкин С. В. К вопросу однофазных повреждений обмоток силовых трансформаторов в системе «распределительная сеть-трансформатор» и разработка средства предотвращения их отказов // Вестник Чувашского университета. - 2019. - № 3. - С. 206-218;
6. Давиденко И. В., Овчинников К. В., Халикова Е. Д. Вопросы анализа надежности трансформаторного оборудования 35-110 кВ // ЭнергоМАэ. - 2013. -№ 9. - С. 60-63;
7. Давиденко И. В., Овчинников К. В. Алгоритм анализа повреждаемости силовых трансформаторов и примеры его реализации // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. -2014. - № 4. - С. 13-17;
8. Давиденко И. В., Халикова Е. Д. Учет рисков при выборе очередности мероприятий технического обслуживания силовых трансформаторов // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. -2014. - № 6. - С. 32-37;
9. Руденко Д. С., Грибанов А. А. Статистика отказов и причины выхода из строя силовых трансформаторов на подстанциях 110-500 кВ // Инновации. - № 81. - С. 23-29;
10. Игнатенко И. В. Диагностика состояния высоковольтных вводов силовых трансформаторов // Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. - 2020. - № 4. - С. 68-73
Antonov V.O.
National Research University "MEI" (Volzhsky, Russia)
ANALYSIS OF STATISTICS OF TECHNOLOGICAL FAILURES OF FUNCTIONAL UNITS OF POWER TRANSFORMERS 35 KV AND ABOVE
Abstract: in this paper the distribution by frequency of damage offunctional units ofpower transformers with division by voltage class on the basis of the collected statistics of failures is compiled. The distribution on the nature and causes offailure ofpart of the units is obtained.
Keywords: failure, damage, functional unit, distribution, transformer, voltage class, technical condition.
