Современные средства и методы контроля оборудования в филиале ОАО «МРСК Центра Тамбовэнерго»

УДК 681. 335

СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ В ФИЛИАЛЕ ОАО «МРСК ЦЕНТРА - ТАМБОВЭНЕРГО»

© С.И. Чичёв, Е.И. Глинкин

Ключевые слова: региональная сетевая компания; современные методы; диагностика оборудования.

Проведен анализ дел по диагностике в региональной сетевой компании «Тамбовэнерго». Рассмотрены современные средства и методы контроля оборудования сетевой компании. Сделаны замечания и выводы по идеологии внедрения современных систем мониторинга и контроля оборудования.

Согласно технической политике, проводимой ОАО «Межрегиональная распределительная сетевая компания Центра» до 2015 г. [1], в филиале ОАО «МРСК Центра - Тамбовэнерго» для научно-технического совета авторами проведен анализ состояния дел по диагностике электрооборудования распределительного электросетевого комплекса 0,4-110 кВ, результаты которого приведены ниже.

Данный анализ проведен по четырем разделам.

1. Структура координации деятельности, функции и задачи подразделений и состав специалистов по диагностике.

2. Оснащенность измерительными приборами, их состав и техническое состояние в производственных отделениях электрических сетей (ПОЭС).

3. Основной парк контролируемого силового оборудования в региональной сетевой компании (РСК) «Тамбовэнерго».

4. Современные средства, приборы и методы контроля и диагностики оборудования, применяемые в электросетевом комплексе 0,4-110 кВ.

Раздел 1. Показано, что структура координации деятельности по диагностике в РСК «Тамбовэнерго» организована по вертикальной цепочке: служба технической эксплуатации РСК - лаборатория СТЭ - службы изоляции и защиты перенапряжений - службы подстанций - службы линий электропередач - районы электрических сетей.

Функции служб и РЭС в части диагностики оборудования определены следующим образом:

- лаборатория СТЭ осуществляет координацию служб: изоляции и перенапряжений (ИЗП), подстанций (ПС), линий электропередач (ЛЭП) и районов электрических сетей (РЭС) в производственных отделениях электрических сетей (ПОЭС) в части диагностических проверок, а также хроматографический и химический анализ трансформаторных масел;

- служба ИЗП проводит высоковольтные испытания силового оборудования ПС-35, 110 кВ и трансформаторного масла, измерения заземляющих устройств, тепловизионный контроль и отыскание мест повреждений оборудования кабельных линий и т. д.;

- служба ПС осуществляет измерение скоростных, временных характеристик и хода подвижных частей, одновременность замыкания и размыкания контактов выключателей, проверка опорно-стержневой изоляции и т. п.;

- служба ЛЭП проводит проверки, измерения на ЛЭП 35 и 110 кВ по перечню работ и техобслуживанию ЛЭП;

- РЭС - проверки, измерения на ЛЭП и КТП 0,410 кВ по перечню работ и техобслуживанию оборудования распредсетей.

Количественный состав персонала лаборатории и служб ИЗП в производственных отделениях электрических сетей РСК «Тамбовэнерго» составляет 31 человек, а парк основных приборов по диагностике и измерениям в РСК составляет 511 единиц.

Раздел 2. Анализ приборов по подразделениям показал, что более половины 57 %, как правило, не сложных приборов находятся на балансе в районах электрических сетей ПОЭС, 32 % наиболее сложных приборов в службах ИЗП, 9 и 2 % в службах ПС и ЛЭП, соответственно (табл. 1).

Состав наиболее употребляемых приборов (табл. 2) в службах и РЭС (без учета таких простейших приборов как амперметры, вольтметры, секундомеры и т. п.) определен в 14 позиций из 352 единиц, что составляет 70 % от общего их количества в 511 штук. Как видно из табл. 2, большая часть приборов данного состава, т. е. 259 шт., находятся на балансе в РЭС и представлены классом несложных измерительных средств, таких как измерители сопротивлений и цепи фаза-ноль, тестеры и мегаомметры, токоизмерительные клещи и приборы измерения расстояний.

Оценка технического состояния приборов с целью определения дальнейшей их эксплуатации проведена по четырем периодам выпуска изделия: до 1980 г.; с 1980 по 1990 гг.; с 1990 по 2000 гг. и последний - после 2000 г. Определено, что состав в 214 шт., или 40 % приборов от их общего количества 511 шт., составляют приборы периода выпуска после 2000 г. Оставшиеся 237 шт. (60 %) составляют приборы выпуска до 2000 г., эксплуатационное состояние которых требует обновления.

Таблица 1

Оснащенность основными приборами по диагностике всех направлений РСК «Тамбовэнерго»

Производственное отделение электрических сетей СИЗП СПС СЛЭП РЭС Итого в ПОЭС

Тамбовские электрические сети

Мичуринские электрические сети

Моршанские электрические сети

Жердевские электрические сети

Кирсановские электрические сети

Всего

Таблица 2

Состав наиболее употребляемых приборов по диагностике в РСК «Тамбовэнерго»

Средства и приборы Лабо- рато- рия- СТЭ СИЗП СПС СЛЭП РЭС

1. Измерители сопротивления заземления 11 8 45

2. Измерители сопротивления цепи «фаза-ноль» 5 8

3. Приборы комбинированные и тестеры 4 1 4

4. Токоизмерительные клещи всех видов 1 4 103

5. Частотомеры 5

6. Мегаомметры 10 12 184

7. Мосты переменного тока 9

8. Мосты постоянного 5

9. Приборы контроля масляных выключателей 4

10. Кантактомеры 1 4

11. Приборы измерения расстояния 1 4 15

12. Приборы контроля изоляторов 1 1

13. Тепловизоры 1 1

14. Хроматографы 1

Всего по подразделениям: 2 52 35 4 259

Итого в РСК

Раздел 3. В данном разделе проведен анализ основного парка диагностируемого оборудования класса напряжения 110, 35 и 10 кВ РСК «Тамбовэнерго (табл. 3). Кроме того, в настоящее время в РСК «Тамбовэнерго» в классе напряжения 35 и 110 кВ по различным причинам в «зоне риска», а значит, на учащенном контроле по методикам [2-3] находятся 45 единиц оборудования.

Раздел 4. Согласно «Положению о технической политике в распределительном электросетевом комплексе», в период до 2015 г. в сетях РСК «Тамбовэнерго» по диагностике основного оборудования подстанций необходимо осуществлять:

1) внедрение неразрушающих методов контроля;

2) применение средств диагностики и мониторинга основного оборудования, обеспечивающих достоверность информации о состоянии оборудования;

3) диагностику состояния оборудования и мониторинг преимущественно без отключения напряжения;

4) внедрение единых информационно-диагностических систем для получения оперативного доступа к информации о техническом состоянии оборудования.

Вместе с тем, как показала практика, каждый вышеперечисленный пункт данного Положения применительно к региональным сетевым компаниям требует некоторого пояснения.

Например, по:

- п. 1. Внедрение неразрушающих методов контроля осуществимо, практически, для каждого производственного отделения электрических сетей в РСК, т. к. требует приобретения, относительно недорогих мобильных средств диагностики электрооборудования различными способами: акустическими, тепловзион-ными, безразборного контроля и др.;

- п. 2. Особое внимание необходимо уделять т.н. опытным образцам средств и приборов для РСК, которые некоторые фирмы-производители характеризуют положительно, что не всегда подтверждается на практике. Так, например, в результате опытной эксплуатации акустического прибора по диагностике ОСИ «МИК-1» производства НПО «Логотех» в РСК «Яр-энерго» выявлены факты не достоверных сведений о состоянии оборудования, диагностируемого данным прибором. В связи с этим применение данного прибора для целей диагностики в филиалах ОАО «МРСК

Таблица 3

Основное парк диагностируемого оборудования РСК «Тамбовэнерго»

352 единицы (70 % от общего количества основных приборов __________511 единиц)____________

Основное электрооборудование (ед.) 110 кВ 35 кВ 10 кВ

1.Силовые трансформаторы (СТ) 105 265

2.Трансформаторы тока (ТТ) 125 451

3.Трансформаторы напряжения (ТН) 67 420

4.Выключатели масляные (ВМ) 67 546 1828

5.Трансформаторные пункты (ТП 10/0,4 и 6/0,4 кВ) 5997

Центра» - региональных сетевых компаниях не рекомендуется. Далее, мост переменного тока СА-7100 российского производства, г. Зеленоград, в комплекте лаборатории ЛВИ-1, г. Ярославль, приобретенной для РСК «Тамбовэнерго» в 2009 г., показал невысокую надежность в эксплуатации, отказав в работе в гарантийный срок 2 раза. В результате была произведена замена на более надежный мост данного типа производства фирмы «Олтест», г. Киев, Украина;

- п. 3. Диагностика состояния оборудования и мониторинг преимущественно без отключения напряжения относится, в основном, к силовым трансформаторам узловых подстанций 110 кВ и требует организации целого направления диагностики с применением дорогостоящих стационарных систем мониторинга и контроля, внедрение которых требует техникоэкономического обоснования;

- п. 4. Внедрение единых информационно-диагностических систем подразумевает достижения достаточно высокого уровня информационной диагностической базы по оборудованию, разработки или приобретения соответствующего программного обеспечения, а также организации, по сути, нового направления работы в региональной сетевой компании.

Анализ раздела 4 проведен по двум блокам:

- блок 1 - «Современные средства и приборы диагностики электрооборудования»;

- блок 2 - «Современные методы контроля и диагностики электрооборудования».

Блок 1. К современным средствам диагностики и измерений относятся передвижные высоковольтные электролаборатории различных производителей, например, передвижные преобразовательные установки серии ППУ: испытательные 6-35 кВ, кабельные 610 кВ или универсальные. А также лаборатории высоковольтные испытательные ЛВИ-HVT (35 кВ) производства Ярославского механического завода. Данная лаборатория приобретена в 2009 г. в РСК «Тамбовэнерго» для ПОЭС Моршанские электрические сети и в 2010 г. планируется приобрести для ПОЭС Жердевские электрические сети.

К современным средствам диагностики стационарных лабораторий относятся различные приборы отечественного производства по определению качества трансформаторного масла: измерители проводимости; хроматографы, такие как «Кристалл», «Цветаналитик» или «Цвет-800», который установлен в лаборатории службы технической эксплуатации «Тамбовэнерго»; аппараты испытательного напряжения АИИ-70, АИМ-80 или АИМ-90, используемые практически во всех производственных отделениях электрических сетей, и т. д.

К современным стационарным средствам диагностики на подстанциях относятся сложные системы, как правило, зарубежного производства, например: непрерывного анализа растворенных газов в трансформаторе MINITRANS и измерения влажности изоляции трансформатора TRANSFIX. А также отечественные и зарубежные системы мониторинга и диагностики силовых трансформаторов 110 кВ и выше на основе датчиков температуры, давления, нагрузки и т. д.

Подобные системы мониторинга и диагностики, как правило, базируются на результатах тестов, выполняемых в автоматическом режиме датчиками, установленными на работающем трансформаторе, и позволяют

определить текущее техническое состояние и остаточный ресурс его работы.

Набор тестов (датчиков), используемых системой мониторинга для конкретного трансформатора, определяется еще на этапе ее создания (проектирования), и практически никогда, в процессе дальнейшей эксплуатации, не модернизируется, поэтому при создании системы мониторинга важно не допустить две крайности: упрощение и чрезмерное усложнение системы.

Упрощение приводит к получению ненадежной оценки технического состояния и невозможности определить остаточный ресурс, усложнение - к получению избыточной информации и неиспользуемых заключений о состоянии отдельных частей оборудования.

Глубина предлагаемых системой мониторинга рекомендаций может быть различной, от простой регистрации превышения параметрами пороговых значений до достаточно обоснованных предложений по проведению ремонтных работ. Чем более продуманной и совершенной является встроенная экспертная система, тем выше достоверность оперативной информации о текущем техническом состоянии контролируемого трансформатора, что полностью соответствует требованиям технической политики в распределительном электросетевом комплексе, проводимой в каждой региональной сетевой компании.

Все основное оборудование системы мониторинга располагается рядом с трансформатором, которое монтируется в защитном контрольном шкафу и состоит из модулей, к которым подключаются датчики. Количество датчиков может быть различным, в зависимости от контролируемых системой мониторинга параметров, например:

- температуры (верхних и нижних слоев масла, окружающей среды и т. п.);

- вибрации;

- напряжения и тока;

- контроля изоляции высоковольтных вводов;

- газосодержания и влагосодержания в масле;

- давления масла во вводах;

- уровня масла в расширителе трансформатора и РПН;

- контроля состояния РПН и др.

К современным мобильным или переносным средствам диагностики электрооборудования относятся различные приборы неразрушающего принципа действия, например:

- отечественный прибор акустического контроля ПАК-3М с универсальным нагружающим устройством УКИ-1 для контроля опорно-стержневой изоляции, единственный экземпляр которого находится в службе подстанций Тамбовских электрических сетей;

- тепловизионные камеры для обследования нагрева контактных соединений оборудования в инфракрасном диапазоне. Например, совместная американошведская разработка Flir I 50. Данная модель используется в ПОЭС Моршанские электрические сети или китайского производства SAT 280 используется в лаборатории службы технической эксплуатации РСК «Тамбовэнерго»;

- безразборного контроля, т. н. приборы контроля выключателей серии ПКВ для измерения скоростных характеристик высоковольтных выключателей.

Например, ПКВ/М используются в службе подстанций Тамбовских и Моршанских электрических сетей;

- измерители для измерения сопротивления цепи «фаза-ноль», например «Поиск» и «Квант», которые применяются в различных службах и РЭС всех ПОЭС или более современный ИФН-200 применяется в службе ИЗП МоЭС.

Мобильные средства в составе передвижных электролабораторий. К данным средствам относятся, прежде всего, современные высоковольтные блоки измерения тангенса диэлектрических потерь и емкости, например БВН-2П, МЭП-4СА и др. А также высоковольтные автоматические мосты переменного тока для измерения сопротивления параметров твердой высоковольтной изоляции, например «Вектор-2.0М», Тангенс-2000 и СА-7100. Мост СА-7100 применяется в составе передвижных электролабораторий в ПОЭС ТЭС и МоЭС.

Блок 2. В настоящее время существует ряд традиционных методов определения качества трансформаторного масла по его влагосодержанию в лабораторных условиях: гидрид-кальциевый, кулонометрический, хроматографического анализа и химический.

Кратко о каждом.

Гидрид-кальциевый метод. Реагент взаимодействует с водой, образуя газообразные соединения, объем которых измеряется. На моль воды выделяется моль водорода.

Кулонометрический, или электрохимический метод. Это окислительно-восстановительная реакция взаимодействия йода с сернистым газом в присутствии воды и в избытке пиридина. Является простым методом титрования, но применим для содержания воды в достаточно узком диапазоне измерения от 2 до 100 г/т.

Хроматографический метод. Ввод масла в испаритель хроматографа при 250-300 °С позволяет определить всю содержащуюся в образце воду вне зависимости от ее состава.

Химический метод определения массовой доли растворенной воды является наиболее простым и точным методом с небольшим количеством применяемых индикаторов и реагентов.

Наиболее простым и точным методом с небольшим количеством применяемых индикаторов и реагентов является химический метод определения влагосодер-жания масла. Данный метод применяется в ПОЭС Тамбовские электрические сети и в 2009 г. организован в лаборатории службы технической эксплуатации «Там-бовэнерго».

Вместе с тем следует учесть, что процесс внедрения современных средств и приборов и методов контроля электрооборудования в региональной сетевой компании требует организации подготовительных работ в три этапа.

1. Определение перечня диагностируемого оборудования и контролируемых параметров.

2. Определение используемых и необходимых средств диагностики в зависимости от критичности состояния оборудования.

3. Подготовка квалифицированного персонала.

Кроме того, для эффективного внедрения и использования современных средств и систем диагностики необходимо менять идеологию их построения и требования, предъявляемые к данным системам. Например, большинство российских производителей разработали

системы диагностики и мониторинга силовых трансформаторов с учетом того, что оперативный персонал имеет квалификацию эксперта-диагноста и способен по текущей диагностической информации от системы делать какие-то заключения о состоянии силовых трансформаторов для последующего принятия решения.

В действительности получается так, что на оперативный персонал ложится лишь дополнительная нагрузка по непрерывному контролю текущих параметров контролируемого трансформатора, не представляющих для него диагностическую ценность в связи с отсутствием соответствующей квалификации.

Стоимость системы мониторинга и ее монтажа такова, что на деньги, затрачиваемые на поставку и установку одной системы мониторинга, можно выполнить комплексное обследование до 4-8 трансформаторов.

По этой причине системами диагностического мониторинга целесообразно оснащать трансформаторы мощностью свыше 25 МВА с загрузкой более 50 %, установленные на крупных узловых подстанциях питающих ответственных потребителей. В этом случае стоимость установки системы мониторинга будет составлять не более 3-7 % от стоимости трансформатора.

Замечания по тепловизионному контролю электрооборудования. Для оценки состояния электрооборудования тепловизионный контроль не получил еще широкого распространения, в основном из-за неотра-ботанности технологии получения информационных и достоверных результатов. Однако по мере оснащения ПОЭС современными тепловизорами проведение этого вида испытаний будет оправданным, поскольку не требует останова и отключения оборудования, является нетрудоемким и помогает выявлять дефекты на ранних стадиях их развития согласно [4].

Вместе с тем для обеспечения эффективности теп-ловизионной диагностики оборудования электросетевого комплекса необходимо объединение трех составляющих:

1) методической базы по организации тепловизи-онного контроля, позволяющей надежно и достоверно оценивать состояние электрооборудования;

2) технических средств, имеющих необходимые характеристики для проведения тепловизионного обследования;

3) квалифицированного персонала с необходимой базой знаний в области физических процессов нагревания металлов и термографии и освоившего методику проведения тепловизионного обследования и обработки его результатов.

В итоге, проведенный анализ дел по диагностике электрооборудования в региональной сетевой компании «Тамбовэнерго» показал:

1. В настоящее время структура координации деятельности подразделений производственных отделений электрических сетей в РСК «Тамбовэнерго» в части диагностики электрооборудования соответствует «переходной» модели управления.

2. Приборы и средства измерений достаточно изношены, 60 % из них со сроком эксплуатации свыше 10 лет, и требуется их обновление. Передвижные электролаборатории требуют замены в ПОЭС Жердевские и Кирсановские электрические сети.

3. Электросетевой комплекс 35 и 110 кВ имеет 45 единиц оборудования, находящегося по различным

контролируемым параметрам в «зоне риска» на учащенном контроле.

4. Внедрение современных систем контроля и мониторинга электрооборудования требует большой подготовительной работы и экономического обоснования; средств тепловизионного контроля и методов анализа трансформаторного масла - организации рабочих мест и специального обучения персонала.

Таким образом, для эффективного внедрения и использования современных средств и методов контроля основного оборудования электросетевого комплекса в РСК «Тамбовэнерго» необходима организация единого комплексного подхода к технической диагностике на основе апробированных при эксплуатации и методически обоснованных технологических решений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Положение о технической политике в распределительном электросетевом комплексе до 2015 г. М.: ОАО «РОСЭП», 2006. 73 с.

2. Объем и нормы испытаний электрооборудования. М.: ЭНАС, 1998. 254 с.

3. Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования. М.: АО «Фирма ОРГРЭС», 1998. 493 с.

4. РАО ЕЭС РФ «Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. 85 с.

Поступила в редакцию 23 февраля 2010 г.

Chichyov S.I., Glinkin E.I. The modern facility and methods of checking the equipment in branch OAO “MRSK Centre -Tambovenergo”

The analysis of the deals of diagnostics in regional network company “Tambovenergo” is organized. Modern facilities and methods of the checking of equipment of network company are considered. Remarks and findings of ideologies of the introducing the modern systems of monitoring and checking of equipment are made.

Key words: regional network company; modern methods; diagnostics of the equipment.