CC BY
59
УДК 621.311.42-047.36:620.169.1
Зорин Ю.А., магистрант, 8-920-270-7985, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ПАРКА МЕТОДАМИ РАЗЛИЧНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
Рассмотрены основные этапы прогнозирования срока службы трансформаторов понижающих и повышающих подстанций. Составлен комплекс функциональной диагностики различных дефектов, в основу которого заложена задача продления срока эксплуатации оборудования; рассмотрены меры по выявлению дефектов при анализе растворенного газа в трансформаторном масле.
Ключевые слова: трансформатор, дефект, диагностика, анализ, трансформаторное масло, хроматография.
Несмотря на политику энергосбережения и энергоэффективности, в ближайшем будущем количество затрачиваемой энергии будет расти, о чем свидетельствуют статистические данные [1]. Сейчас возникает необходимость в продлении срока службы различного силового оборудования, в частности, трансформаторов. Для этого должны применяться различные комплексы функциональной диагностики для получения диагностических показателей, регламентируемых основополагающими нормативными документами.
Основной задачей прогнозирования срока службы силовых трансформаторов понижающих и повышающих подстанций является диагностирование наиболее вероятных дефектов в трансформаторах и степень их опасности для данной конструкции с целью продления эксплуатации оборудования.
В результате научных изысканий составлена классификация трансформаторов по состоянию оборудования и спрогнозирован уровень риска отказа (табл. 1).
Таблица 1
Классификация трансформаторов по оборудованию
Классификатор оборудования Идентификатор
Исправное Новое или после кап. ремонта
Дефектное Уменьшение срока службы
Изношенное Устаревшее, выработавшее срок, возможный риск отказа
Крайне изношенное Риск отказа, развитие аварийной ситуации
Определены основные дефекты, влияющие на снижение запаса прочности и вероятность выхода из строя (аварийной ситуации) в реальных условиях эксплуатации (рисунок):
1) дефекты электрической изоляции;
2) электромагнитные дефекты;
3) механические дефекты;
4) дефекты устройств ввода и регулирования под нагрузкой;
5) дефекты системы охлаждения трансформатора.
Дефекты электрической изоляции
пузурьки газа водяной пар и высокая влажность свободная вода провод, частицы различные полупроводниковые отложения
Основные дефекты, оказывающие влияние на срок службы
трансформаторов
Немаловажно не только выявить дефект, но и предсказать скорость его развития. Например, различные шламы и гидропероскиды в масле могут вызвать декомпозицию и разрушение изоляции за очень короткий промежуток времени. Для оценки скорости разрушения применяется сравнительный метод контролируемых параметров по времени, но он является достаточно продолжительным для своевременного обнаружения и устранения дефектов.
В трансформаторном масле содержится около 70 % информации, необходимой для диагностирования. Масло можно разделить на 4 функциональные группы [2]:
1) показатели идентификации;
2) показатели электрической прочности;
3) показатели старения;
4) показатели продуктов аномальной деградации.
Эффективность выявления дефектов повышается посредствам изменения температуры и нагрузки перед отбором пробы, использование нескольких точек для отбора проб, тангенса угла потерь и температурной миграции влаги и газов. Разные масла образуют разные продукты окисления из них выделим основные [3]:
1) продукты, ускоряющие декомпозицию целлюлозы,
2) проводящие и полярные,
3) продукты аккумуляции связанной воды.
Использование трансформаторного масла в качестве диагностирующего инструмента подразумевает анализ микрочастиц в масле, образованных при ненормальном режиме работы: перенапряжениях, пиролизе, разрядах.
Анализ растворенного газа (АРГ) - лучший способ обнаружить неисправности в работе трансформаторов. Исходя из опыта, АРГ может выявлять и предупреждать 70 % самых частых случаев отказа силовых трансформаторов (табл. 2).
Таблица 2
Определение характера дефекта в трансформаторе по отношению
концентраций паров газов[4]
Кп/п Характер прогнозируемого дефекта Отношение концентраций характерных газов Типичные примеры
СЛ снг н2 ад С2Н(
1. Нормально < 0,1 0,1-1 < 1 Нормальное старение
2. Частичные разряды с низкой плотностью энергии < 0,1 < 0,1 < 1 Разряды в заполненных газом полостях, образовавшихся вследствие не полной пропитки или влажности изоляции.
3. Частичные разряды с высокой плотностью энергии 0,1-3 < 0,1 < 1 То же, что и в п. 2, но ведет к оставлению следа или пробою твердой изоляции.
4. Разряды малой мощности > 0,1 0,1-1 1-3 Непрерывное искрение в масле между соединениями различных потенциалов или плавающего потенциала. Пробой масла между твердыми материалами.
5. Разряды большой мощности 0,1-3 0,1-1 > 3 Дуговые разряды; искрение, пробой масла между обмотками или катушками или между катушками на землю.
6. Термический дефект низкой температуры (< 150 °С) < 0,1 0,1-1 1-3 Перегрев изолированного проводника
Окончание табл. 2
Отношение концен-
Ш/п Характер прогнозируемого дефекта трации характерных газов Типичные примеры
С]Н2 СЛ сн2 н2 С2Н| С2Н(
7. Термический дефект в диапазоне низких температур (150-300 °С) < 0,1 > 1 < 1 Местный перегрев сердечника из-за концентрации потока. Возрастание температуры «горячей точки»
Термический дефект в диапазоне средних температур (300-700 °С) То же, что и в п 7, но при даль-
8. < 0,1 > 1 1-3 нейшем повышении температуры
«горячей точки»
9. Термический дефект высокой температуры (> 700 °С) < 0,1 > 1 > 3 Горячая точка в сердечнике; перегрев меди из-за вихревых токов, плохих контактов; циркулирующие токи в сердечнике или баке
Основным методом выявления дефектов при АРГ является хроматография.
Хроматография газа - это вспомогательный метод для анализа растворенного газа. Как правило, хроматографы нужно настраивать с учетом стандартов растворенных газов в масле, которые являются доступными для приобретения или подготавливаются в рамках собственного производства; эти стандарты учитывают некоторые, но не все возможные источники погрешностей, которые могут повлиять на качество конечного результата. К сожалению, не существует абсолютного метода, который бы позволял выполнять такую настройку со стандартами абсолютно известных концентраций газа.
Качественное прогнозирование срока службы трансформаторов зависит от своевременного диагностирования, содержанием которого являются объективная оценка, обнаружение отклонений и установление степени нарушения функции различного оборудования и систем подстанции на основе измерения физических, химических или иных объективных показателей с помощью инструментальных или лабораторных методов исследования, представленных самостоятельной организационной структурой в виде оснащенных соответствующими аппаратами, лабораториями и специально подготовленными специалистами.
Список литературы
1. Зорин Ю.А., Крылов А.И.. ТЭК России: сегодня и завтра // 2-я Международная научно-практическая конференция молодых ученых и
112
студентов «Опыт прошлого-взгляд в будущее» Тула, 2012. с. 505-508.
2. Transformer fluid:a powerful tool for the life management of an ageing transformer population / V. Sokolov [at al.] // Proceedings of the TechCon Asia-Pacific, 2003
3. Липштейн Р.А., Шахнович М.И. Трансформаторное масло. 3-е изд., переработанное. М: Энергоатомиздат, 1983. 297 с.
4. РД 153-34.0-46.302-00. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле. М., 2001.
Y.A. Zorin
PREDICTION OF LIFE TRANSFORMER PARK BY DIFFERENT DIAGNOSIS The main stages of life prediction step-down transformers and substations increase. Complex is composed of functional diagnostics of various defects, which laid the basis for the task extend the life of equipment considered measures to detect defects in the analysis of the dissolved gas in transformer oil.
Key words: transformer defect diagnosis, analysis, transformer oil, chromatogra-
phy.
Получено 19.06.12
УДК 519.876.5
П.Ю. Каратеев, асп., (4872) 40-39-75, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ ТОПОЛОГИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДСТАНЦИЙ
Рассмотрена актуальность проблемы функциональной надежности топологии систем электроснабжения и электрических подстанций, возможные пути решения и моделирования.
Ключевые слова: надежность, моделирование, топология.
Надежность систем электроснабжения в настоящее время имеет первостепенную важность в условиях модернизации и развития электросетей. Особенно серьезно проблема надежности проявляется, когда оборудование с различающимися показателями надежности устанавливается на одних и тех же объектах, например в ходе модернизации, и эксплуатируется не в соответствии со своими техническими требованиями, без учета взаимной зависимости. Таким образом, одно слабое звено может поставить
113
