CC BY
10
во Автограф, 2010. - 232 с.
3. ГОСТ 16110-82 Трансформаторы силовые. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2005. - 41 с.
4. Паперный Л.Е., Алейникова М.В. Эксплуатация силовых трансформаторов. - Минск: БНТУ, 2015. - 148 с.
УДК 621.314
Багаутдинов И.З.
младший научный сотрудник НИЛ госбюджетных НИР
ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ДИАГНОСТИКА ТРАНСФОРМАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ АНАЛИЗА РАСТВОРЕННЫХ В МАСЛЕ ГАЗОВ
В статье рассматриваются вопросы диагностики дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле.
Ключевые слова: диагностика трансформаторного оборудования, хроматографический анализ газов.
Bagautdinov I.Z.
DIAGNOSTICS OF THE TRANSFORMER EQUIPMENT BY MEANS OF THE ANALYSIS OF THE GASES DISSOLVED IN OIL
In article questions of diagnostics of defects of the transformer equipment by results of chromatographic analysis of the gases dissolved in oil are considered.
Keywords: diagnostics of the transformer equipment, chromatographic analysis of gases.
Необходимость контроля за изменением состава масла в процессе эксплуатации трансформаторов ставит вопрос о выборе такого аналитического метода, который смог бы обеспечить надежное качественное и количественное определение содержащихся в трансформаторном масле соединений. В наибольшей степени этим требованиям отвечает хроматография, представляющая собой комплексный метод, объединивший стадию разделения сложных смесей на отдельные компоненты и стадию их количественного определения. По результатам этих анализов проводится оценка состояния маслонаполненного оборудования.
Хроматографический анализ газов, растворенных в масле, позволяет выявить дефекты трансформатора на ранней стадии их развития, предполагаемый характер дефекта и степень имеющегося повреждения. Состояние трансформатора оценивается сопоставлением полученных при анализе количественных данных с граничными значениями концентрации газов и по скорости роста концентрации газов в масле. Этот анализ для трансформаторов напряжением 110 кВ и выше должен осуществляться не реже 1 раза в 6 месяцев [1].
Основными газами, характеризующими определенные виды дефектов в
трансформаторе, являются: водород Н2, ацетилен С2Н2, этан С2Н6, метан СН4, этилен С2Н4, окись СО и двуокись СО2 углерода. Предел обнаружения определяемых в масле газов (МЛ^ должен быть не выше: 0,0005% (об.) для водорода; 0,0001% (об.) для метана, этилена, этана; 0,00005% (об.) для ацетилена; 0,002% для оксида и диоксида углерода [2].
С помощью анализа растворенных в масле газов (АРГ) в трансформаторах можно обнаружить две группы дефектов. В первую группу входят перегревы токоведущих соединений и элементов конструкции остова. Основные газы: С2Н4 - в случае нагрева масла и бумажно-масляной изоляции выше 600°С или С2Н2 - в случае перегрева масла, вызванного дуговым разрядом. Характерными газами в обоих случаях являются: Н2, СН4 и С2Н6.
Перегрев токоведущих соединений может определяться нагревом и выгоранием контактов переключающих устройств; ослаблением и нагревом места крепления электростатического экрана; обрывом электростатического экрана; ослаблением винтов компенсаторов отводов низкого напряжения (НН); ослаблением и нагревом контактных соединений отвода НН и шпильки проходного изолятора; лопнувшей пайкой элементов обмотки: замыканием параллельных и элементарных проводников обмотки и др.
Перегрев металлических элементов конструкции остова может определяться: неудовлетворительной изоляцией листов электротехнической стали; нарушением изоляции стяжных шпилек или накладок, ярмовых балок с образованием короткозамкнутого контура; общим нагревом и недопустимыми местными нагревами от магнитных полей рассеяния в ярмовых балках, бандажах, прессующих кольцах и винтах; неправильным заземлением магнитопровода; нарушением изоляции амортизаторов и шипов поддона реактора, домкратов и прессующих колец при распрессовке и др [3].
Во вторую группу входят электрические разряды в масле. Электрические разряды в масле могут быть разрядами большой и малой мощности. При частичных разрядах основным газом является Н2, характерными газами с малым содержанием - СН4 и С2Н2. При искровых и дуговых разрядах основными газами являются Н2 или С2Н2; характерными газами с любым содержанием - СН4 и С2Н4.
Превышение граничных концентраций СО и С02 может свидетельствовать об ускоренном старении или увлажнении твердой изоляции. При перегревах твердой изоляции основным газом является диоксид углерода.
Основные газы - наиболее характерные для определенного вида дефекта электрического характера: водород - частичные разряды, искровые и дуговые разряды; ацетилен - электрическая дуга, искрение;
Дефекты термического характера: этилен - нагрев масла и бумажно-масляной изоляции выше 600°С; метан - нагрев масла и бумажно-масляной изоляции в диапазоне температур 400-600°С или нагрев масла и бумажно-масляной изоляции, сопровождающийся разрядами; этан - нагрев масла и бумажно-масляной изоляции в диапазоне температур 300-400°С; оксид и
диоксид углерода - старение и увлажнение масла или твердой изоляции; диоксид углерода - нагрев твердой изоляции.
Определение основного и характерных газов по результатам хроматографического анализа растворенных в масле газов производится следующим образом. Рассчитываются относительные концентрации газов (ш) по формуле: ai= Ai/Агрi, где Ai - измеренное значение концентрации i -го газа; А^ - граничные концентрации ьго газа [4].
По расчетным относительным концентрациям максимальное значение amaxi соответствует основному газу (кроме С02; С02 - основной газ, если Ш2> 1);
ai> 1 - характерный газ с высоким содержанием;
0,1 <ш< 1 - характерный газ с малым содержанием;
ai < 0,1 - нехарактерный газ.
Перед включением в работу новых или прошедших ремонт трансформаторов необходимо определить начальные концентрации растворенных газов (Aoi) и последующие результаты анализов оценить по сравнению с этими значениями.
Рассмотрим примеры влияния эксплуатационных факторов на результаты АРГ. В случае отказа системы охлаждения происходит активное газовыделение с превышением метана над всеми остальными газами и резким ростом содержания СО2.
При сгорании двигателя маслонасоса может появиться весь состав газов, включая ацетилен. Одним из косвенных подтверждений этого дефекта может быть резкий рост их концентраций с последующим быстрым убыванием в случае трансформатора со свободным дыханием и стабилизация этих концентраций у трансформаторов с азотной и пленочной защитами масла
[5].
Одной из причин появления газов в масле может быть предшествующее повреждение. Если при этом масло после аварии долго находилось в трансформаторе, то целлюлозная изоляция могла абсорбировать значительное количество газов разложения. После устранения повреждения и смены масла при включении трансформатора в работу из пор целлюлозной изоляции в масло будут выделяться ранее поглощенные газы, состав которых будет соответствовать предшествующему повреждению (кроме водорода, который просто улетучивается). Этот процесс зависит от нагрузки трансформатора. Если нагрузка значительна, то газы активно выделяются в масло, а затем либо сравнительно быстро исчезают у трансформаторов со свободным дыханием, либо стабилизируются у трансформаторов с азотной и пленочной защитой.
Использованные источники:
1. Хроматографический анализ газов. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://leg.co.ua/instrukcii/pidstanciyi/ekspluataciya-silovyh-transformatorov-5.html.
2. СТО 56947007-29.180.010.094-2011. Методические указания по
определению содержания газов, растворенных в трансформаторном масле. 2011. - 35 с.
3. Алексеев Б.А. Крупные силовые трансформаторы: контроль состояния в работе и при ревизии. - М.: Энергопрогресс, 2010. - 88 с.
4. Состав газов в масле трансформаторов с возможными развиващимися дефектами. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://transform.ru/sst/$rd/34.46.302-89/Gl2.html
5. Паперный Л.Е., Алейникова М.В. Эксплуатация силовых трансформаторов. - Минск: БНТУ, 2015. - 148 с.
УДК 621.314
Багаутдинов И.З.
младший научный сотрудник НИЛ госбюджетных НИР
ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА И ХАРАКТЕРА РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ В ТРАНСФОРМАТОРЕ ДЕФЕКТА
В статье рассматриваются возможности определения вида и характера развивающегося в трансформаторе дефекта по критериям отношений концентраций пар газов.
Ключевые слова: трансформаторное оборудование, диагностика масла, отношение концентраций пар газов.
Bagautdinov I.Z.
DEFINITION OF A LOOK AND NATURE OF THE DEFECT DEVELOPING IN THE TRANSFORMER
In article the possibilities of definition of a look and nature of the defect developing in the transformer by criteria of the relations of concentration of couples of gases are considered.
Keywords: transformer equipment, oil diagnostics, relation of concentration of couples of gases.
В настоящее время результаты диагностики масла принято считать основными при анализе технического состояния силовых трансформаторов и прогнозировании причин имеющихся дефектов. Прогнозирование причин дефектов осуществляется на основании обширных экспериментальных исследований и построенных на их основе эмпирических зависимостей. На физические характеристики масла оказывают влияние вода и присутствующие в нем газы, а также продукты распада твердой изоляции и примеси.
Вид и характер развивающихся в трансформаторе повреждений может быть определен по отношению концентраций следующих газов: водорода (H2), предельных углеводородов - метана (СН4) и этана (C2H6), и непредельных - ацетилена (C2H2) и этилена (C2H4) [1].
