К вопросу о диагностике состояния силовых масляных трансформаторов в России

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.