Статистические данные по диагностике силовых масляных трансформаторов на Восточно-Сибирской железной дороге

иркутским государственный университет путей сообщения

лезнодорожного транспорта. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2011. 130 с.

7. Крюков А.В., Закарюкин В.П., Буякова Н.В. Управление электромагнитной обстановкой в тяговых сетях железных дорог. Ангарск: Изд-во АГТА, 2014. 158 с.

8. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Multifunctional mathematical models of railway electric systems // Innovation and Sustainability of modern railway proceeding of ISMR 2008. China railway publishing house. Beijing, 2008. P. 504-508.

9. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Intelligent Traction Power Supply System // The power grid of the future/ Proceeding № 2. Otto-von-Guericke University Magdeburg. Magdeburg. 2013. pp. 44-48.

10. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Mathematical Model of Multiphase Power Transmission Line // The power grid of the future. Proceeding № 3. Ot-to-von-Guericke University Magdeburg. Magdeburg. 2013. pp. 70-74.

11. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Multifunzionale modellazione di sistemi di energia elettrica-energia // Italian science Review. 2014. 3(12). pp. 267-272.

12.Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Abramov N.A. Electro energetic technological control in Eastern Siberia Railway // JEPE Journal of energy and power engineering. v.6. # 2. 2012. pp. 293-299. (USA).

13.Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Buiakova N.V. Management of electromagnetic environment in railway electro traction systems. // Smart grid for efficient energy power system for the future. Proceeding. Vol. 1. Otto-von-Guericke University Magdeburg. Magdeburg. 2012. pp. 31-35.

14. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Buyakova N.V. Improvement of Electromagnetic Environment in Traction Power Supply Systems // The power grid of the future. Proceeding № 2. Otto-von-Guericke University Magdeburg. Magdeburg. 2013. pp. 39-44.

15.Свидетельство №2007612771 Рос. Федерация. «Fazonord-Качество - Расчеты показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения в фазных координатах с учетом движения поездов» / В.П. Закарюкин, А.В. Крюков. Федер. служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Зарегистр. 28.06.2007.

УДК 621.331:625.1 Худоногое Игорь Анатольевич,

д. т .н., профессор кафедры «Электроэнергетика транспорта», Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 8 (3952) 638342, e-mail: Hudonogovi@mail.ru Туйгуноеа Альбина Григорьевна, к. т. н., доцент кафедры «Системы обеспечения движения поездов», КрИЖТ, Иркутский государственный университет путей сообщения, тел 8(391) 2437306, e-mail:tuigunova@krsk.irgups.ru Балагура Анна Александровна к. ф.-м. н., доцент, Иркутский государственный университет, тел 8(3952) 242214, e-mail:irk25@rambler.ru

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПО ДИАГНОСТИКЕ СИЛОВЫХ МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ВОСТОЧНО-СИБИРСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ

I. A. Khudonogov, A. G. Tuygunova, A. A. Balagura

STATISTICAL DATA FOR THE DIAGNOSTICS OF POWER TRANSFORMERS

AT THE EAST-SIBERIAN RAILWAY

Аннотация, В статье представлены и проанализированы статистические данные по силовым маслонаполненным трансформаторам тяговых подстанций Восточно-Сибирской железной дороги (ВСЖД), предложены методы диагностики технического состояния посредством внедрения систем мониторинга поскольку, проведение планово-предупредительного ремонта (ППР) без предварительного комплексного обследования трансформатора себя не оправдывает, так как приводит не только к существенным материальным затратам, ной в значительном ряде случаев к ухудшению характеристик изоляции.

Приведены средние сроки эксплуатации силовых трансформаторов ВСЖД с расположением в границах дистанций электроснабжения, проанализирован срок их службы и выявленные дефекты в процессе эксплуатации.

Показано, что в настоящее время на тяговых подстанциях отсутствуют системы мониторинга, осуществляющие непрерывное измерение и регистрацию основных параметров трансформаторного оборудования в процессе эксплуатации, в том числе в предаварийном и аварийном режимах, а также не проводят анализ полученной информации с выдачей рекомендаций персоналу для осуществления оптимальной стратегии обслуживания и ремонтов.

Ключевые слова: силовой трансформатор, система мониторинга, диагностика, автоматизированная система контроля.

Транспорт

Abstract. The article presents and analyzes statistical data on oil-immersed power transformers of traction substations of the East-Siberian railway (VSZD), proposes methods of diagnostics of the technical condition by introducing a system of monitoring as the conduct of preventive maintenance (PM) without prior comprehensive examination of the transformer is not justified, as it leads not only to significant material costs, but also in a significant number of cases to deterioration of the insulation characteristics.

The average operating life of VSZHD power transformers with location within the boundaries of the range of power supply is given, their lifespan and defects in the process of operation.

It is shown that currently traction substations are lack a monitoring system that continuously measures and registrates the basic parameters of the transformer equipment in the process of operation, including pre-emergency and emergency modes, as well as analyzes the information received and gives recommendations to staff to implement the optimal strategy for maintenance and repairs.

Keywords: power transformer, monitoring system, diagnostics, automated control system.

Введение

Система технического обслуживания и ремонта силовых трансформаторов по текущему состоянию электрооборудования (ЭО) является наиболее эффективной, однако требует детальной проработки и совершенствования организации технического обслуживания и ремонтов ЭО. Средства мониторинга и диагностики состояния ЭО, а также применение экспертных систем в организации производственных процессов позволяют изменить стратегию организации периодически проводимых профилактических работ на более эффективную систему обслуживания, зависящую от состояния объекта.

В настоящее время вопрос создания и применения на практике автоматизированных систем контроля состояния оборудования тяговых подстанций (ТП) достаточно актуален. В частности, данный вопрос остро касается силовых трансформаторов (СТ), так как около 50 % всех силовых трансформаторов Восточно-Сибирской железной дороги (ВСЖД) находится в эксплуатации уже более 30 лет, многие из них уже неоднократно подвергались ремонту.

Силовой трансформатор - один из самых дорогостоящих функциональных объектов железной дороги и в случае внезапного выхода его из строя может привести к большим непредвиденным экономическим затратам. Установка систем мониторинга позволит освободить часть персонала, сократить рабочий ресурс, уйти от обслуживания по регламенту и перейти к обслуживанию по состоянию, что даст значительный экономический эффект. Мониторинг позволит эффективно наблюдать за текущим техническим состоянием силового трансформатора, а также сообщать о возможности возникновения дефектов в дальнейшем. Все эти факторы в той или иной степени указывают на актуальность вопроса установки систем мониторинга за состоянием силовых трансформантов тяговых подстанций железных дорог.

Многообразие систем мониторинга (отечественного и зарубежного производства), представленных на рынке диагностики оборудования, велико и позволяет выбрать подходящий вариант

для любого конкретного случая [1-8]. Большинство современных систем выполнены в модульном исполнении, что позволит индивидуально подойти к проблеме каждого трансформатора и приобрести только те модули, которые необходимы для диагностики проблемных функциональных элементов конкретного трансформатора.

В настоящее время разработаны и внедрены системы контроля по принципу минимальной достаточности, например TDM-3F, включающие в себя все основные модули и датчики, необходимые для стандартного мониторинга и обеспечения нормального функционирования оборудования. Цена таких систем относительно цены самого трансформатора составляет около 2-5 %, что не так дорого, если в случае невыявленного дефекта трансформатор выйдет из строя и будет необходима покупка нового или долгий и дорогостоящий ремонт.

Поскольку системы мониторинга имеют очень высокую стоимость, применять их на каждом трансформаторе может быть экономически не выгодно. Также не предлагается установка систем мониторинга на трансформаторы, находящиеся в эксплуатации непродолжительное время. Данные системы самодиагностики целесообразно устанавливать на трансформаторы, находящиеся в эксплуатации сверх нормативного срока, а впоследствии не составит труда переподключить системы мониторинга на обновлённые трансформаторы. Такие системы целесообразно устанавливать в регионах, где наблюдается проблема с квалифицированными специалистами, или в отдаленных малонаселенных регионах. В случае установки систем мониторинга в регионах, где острой проблемы в кадрах не наблюдается, результат может быть не эффективен, так как это приведет к сокращению рабочих мест. Наилучший результат получается в случае установки системы мониторинга всего оборудования тяговой подстанции, при массовой реконструкции всей железной дроги, так как необходим более современный подход к организации функционирования всей отрасли в целом [9-15].

Т а б л и ц а 1

Силовые трансформаторы ВСЖД и их средний срок эксплуатации_

Дистанция электроснабжения Границы тяговых подстанций Кол-во СТ, шт. Средний срок эксплуатации СТ, лет

1 2 3 4

Главный ход

ЭЧ-1 Тайшет Тайшет Запад - Ук 10 27,4

ЭЧ-2 Нижнеудинск Нижнеудинск - Зима 14 29,9

ЭЧ-5 Иркутск сорт. Делюр - Андриановская 25 20

ЭЧ-6 Мысовая Ангасолка - Послольская 6 34,3

ЭЧ-7 Улан-Удэ Селенга - Кижа 2 27,4

Северный ход

ЭЧ-1 Тайшет Невельская - Новочунка 14 20,3

ЭЧ-8 Вихоревка Чуна - Кежемская 14 43

ЭЧ-9 Коршуниха Видим - Карапчанка 26 34

ЭЧ-10 Северобайкальск Таюра - Уоян 33 29,2

ЭЧ-11 Таксимо Янчукан - Таксимо 14 26,6

Нетяговые трансформаторы

ЭЧ-2 5

ЭЧ-5 9

ЭЧ-8 2 36,1

ЭЧ-10 5

Та б ли ц а 2

Распределение силовых трансформаторов ВСЖД в зависимости от срока эксплуатации_

Количество трансформаторов по сроку эксплуатации, шт.

до 10 лет от 10 до 20 лет от 20 до 30 лет от 30 до 40 лет более 40 лет

8 29 84 35 33

4% 18%  до 10 лет

15%

от 10 до 20 лет

от 20 до 30 лет

19%  от 30 до 40 лет

44%  больше 40 лет

Рис. 1. Срок эксплуатации силовых трансформаторов ВСЖД

Стоит заметить, что данные системы необходимо применять в концепте, так называемых необслуживаемых тяговых подстанций на ВСЖД.

По состоянию на 2016 год эксплуатационная длина Восточно-Сибирской железной дороги составляет 3876 км. ВСЖД разделена на «главный ход» и «северный ход». Также ВСЖД поделена на разные дистанции электроснабжения (ЭЧ-1 - ЭЧ-11).

В границах каждой дистанции электроснабжения имеется определенное количество тяговых

подстанций с установленными на них силовыми трансформаторами. В табл. 1 приведены сведения о количестве трансформаторов, находящихся в эксплуатации в границах ЭЧ-1 - ЭЧ-11 ВСЖД, данные о среднем сроке эксплуатации силовых трансформаторов.

На ВСЖД имеется 168 тяговых трансформаторов и 21 нетяговый, что в сумме составляет 189 силовых трансформаторов, ни на одном трансформаторе не установлена система мониторинга.

Транспорт

оо оо I

ш

В табл. 2 и на рис. 1 показано распределение трансформаторов на группы по срокам эксплуатации.

Из табл. 2 и рис. 1 видно, что около 37 % всех трансформаторов ВСЖД имеет эксплуатационный срок более 30 лет, именно такие трансформаторы чаще подвержены поломкам, возникновению дефектов и неисправностей. За этой долей трансформаторов рекомендуется установить непрерывный контроль посредством систем мониторинга. Также видно, что на ВСЖД установлено 4 % новых силовых трансформаторов, что говорит о затруднении процесса перехода на новое оборудование. Оптимальным решением будет установка системы мониторинга на небольшую часть самых ответственных новых силовых трансформаторов из этой доли, чтобы выполнить анализ их состояния, посмотреть, как они себя проявят в дальнейшем, проследить за этапами старения трансформатора, выполнить сбор статистических данных для сравнения.

Средний срок эксплуатации трансформаторов в зависимости от типа и участка ВСЖД приведен в табл.3.

Учитывая тот факт, что нормированный срок службы силовых трансформаторов составляет 25 лет, можно сказать, что средний срок эксплуатации силовых трансформаторов составляет 30 лет.

Количество силовых трансформаторов ВСЖД, имеющих срок службы сверх нормированного, составляет три четвертых части от всего числа эксплуатируемых на дороге (рис. 2):

- выше нормативного срока службы (25-30 лет) - 144 трансформатора;

ниже нормативного срока службы (менее 25 лет) - 45 трансформаторов.

По результатам полученных данных можно сказать, что около 76 % всех силовых трансформаторов ВСЖД имеет срок службы более 25 лет. Это не значит, что данные трансформаторы необходимо срочно заменить на новые, однако за техническим состоянием этой части трансформаторов необходимо установить эффективный контроль, контроль по состоянию, а не по регламенту, как посредством применения новейших методов диа-

гностики технического состояния, так и внедрением систем мониторинга.

В табл. 4 приведен список трансформаторов, подвергавшихся ремонту начиная с 2008 года.

Опираясь на данные табл. 4, можно определить проблемные силовые трансформаторы, на которые установка систем мониторинга приведет к повышению эффективности работоспособности трансформаторов. Из данной таблицы видно, что наиболее часто выводы в ремонт трансформаторов связаны с причиной выхода из строя вводов или выводов трансформаторов, а также часты проблемы с изоляцией и РПН.

Заключение

Современные системы мониторинга позволяют эффективно отслеживать работоспособность этих узлов, грамотно проводить обслуживание и ремонт трансформаторов. Следует заметить, что в статистических данных приведены наиболее проблемные силовые трансформаторы с опасными дефектами, но есть и такие трансформаторы с дефектами, на ремонт которых не достаточно ни средств, ни времени. Существует вероятность того, что некоторая доля трансформаторов с имеющимися в них в настоящее время дефектами невысокой степени опасности в дальнейшем может привести к непредвиденным последствиям, в частности полному выходу их из строя. Установка систем мониторинга позволит выявить дефект на ранней стадии, спрогнозировать его развитие, а также подсчитать остаточный ресурс работы трансформатора.

По нашему мнению, системы мониторинга весьма целесообразно внедрять для силовых трансформаторов напряжением 220 кВ и выше, выработавших свой нормативный ресурс - обычно 25 лет, а на некоторые, например особо ответственные, следует устанавливать с самого начала эксплуатации. Для трансформаторов напряжением 110 кВ и ниже системы непрерывного мониторинга состояния необходимо разрабатывать тогда, когда имеются проблемы с их состоянием.

Т а б л и ц а 3

Средний срок эксплуатации силовых трансформаторов ВСЖД

Общее кол-во эксплуатации СТ, лет Тип и участок ВСЖД СТ Средний срок эксплуатации, лет

2070 Главный ход 27

2905 Северный ход 32

759 Нетяговые трансформаторы 36

5734 Все трансформаторы 30

24% - ниже нормативного срока, службы;

76% - выше нормативного срока службы

Рис. 2. Количество силовых трансформаторов ВСЖД, находящихся в эксплуатации сверх нормативного срока

Т а б л и ц а 4

Силовые трансформаторы, подвергавшиеся ремонту с 2008 г._

№ Тип тр-ра Характеристики, кBA/Uн Тяговая подстанция ВСЖД Неисправность

1 2 3 4 5

2008 год

1 тдтн 40000/110 РПТ-1, ТП Жаргон Ремонт ПБВ-35 кВ

2 тдгнж 40000/110 Т2, ТП Зима РПН-110

2009 год

3 АДЦТНГ 63000/220 АТ-2, ТП Слюдянка Ремонт вывода 35 кВ

2010 год

4 тдтнж 40000/110 Т1 ТП Зима Ремонт РПН-110

5 тдтнж 40000/110 Т2, ТП Жаргон Ремонт вывод 27,5 кВ

6 тдтнж 40000/110 Т3, ТП Слюдянка Ремонт РПН-110

7 тдтнж 40000/110 Т2, ТП Нижнеудинск Ремонт выводы 10 кВ

8 тдтн 40000/220 ТП Кижа Низкая изоляция ВН

2011 год

9 тдтнгэ 31500/110 Т4, ТП Слюдянка Ремонт РПН-110

10 тдтнж 40000/110 Т1, ТП Половина Ремонт выводов 27,5 кВ

11 тдтн 40000/220 Т1, Байкальск Течи

12 тдтнж 40000/110 ТП Залари Течи

13 ОРДТНЖ 25000/220 ТП Кичера Ремонт в Братске, пробой изоляции. Выведен в работу в 2013г.

2012 год

14 ОРДТНЖ 25000/220 ТП Ангоя Ремонт в Братске, пробой изоляции. Выведен в работу в 2013г.

15 тдтнж 40000/110 ТП Зима Ремонт выполнен, ремонт обм.

16 тдтнж 40000/110 ТП Огневка Ремонт выводов 110 кВ

17 тдтн 40000/220 ТП Заиграево Превышение этилена

2013 год

18 тдтнж 40000/110 ТП Заиграево Замена вводов

19 тдтнж 40000/110 ТП Хребтовая

20 тдтнж 40000/110 ТП Зима Замена РПН

21 тдтнж 40000/110 УК Замена РПН

Ангоя, Кичера введены в работу, Кижа повторное, Тубинская в Братске

2014 год

Тубинская ремонт окончен, введен в работу

2015 год. План

Заудинск Т7, Андриановская Рхх, Нюра Roбм., Якурим (ввода, течи), Н.Уоян (замена ввода). Кижа Т2 замена вводов

2016 год. План

Кижа Т1 замена масла и вводов. Тыреть Т1, Т2. Забитуй Т2, замена масла и вводов

178 Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (54) 2017

24:0%

76:0%

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Технические средства диагностики: Справочник / под общ. ред. В.В. Клюева. М. : Машиностроение, 1989. 310 с.

2. СТО РЖД 29.200.10.011-2008 Системы мониторинга силовых трансформаторов и автотрансформаторов общие технические требования. Введ. 2008-04-18. М. : ВНИИЭ: Департамент систем передачи и преобразования электроэнергии ОАО «ФСК ЕЭС», 2008. 21 с.

3. СТО РЖД 1.09.010-2008. Устройства электрификации и электроснабжения. Порядок продления назначенного срока службы. М. : ПКБ ЭЖД-филиал ОАО «РЖД». 2008. 28 с.

4. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки. М. : Изд-во стандартов, 1985. 38 с.

5. ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91). Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. М. : Изд-во стандартов, 2002. 81 с.

6. Инструкции по техническому обслуживанию и ремонту оборудования тяговых подстанций электрифицированных железных дорог (ЦЭ-936) / Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. М. : Трансиздат, 2003. 70 с.

7. Оценка предельного состояния силовых трансформаторов и автотрансформаторов / М.Ю. Львов и др. // Электрические станции. 2008. №1. С. 44-49.

8. Еременко Ю.И., Халапя С.Ю. Обслуживание оборудования по фактическому состоянию,

основанное на ретроспективном анализе диагностической информации // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. М. : Энергия, 2007. № 1. С. 43-47.

9. Алексеев Б.А. Продление срока службы изоляции силовых трансформаторов // Электро. 2004. № 3. С. 25-29.

10. Киреева Э.А. Диагностика силовых трансформаторов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2008. № 9. С. 59-64.

11. Эксплуатация силовых трансформаторов при достижении предельно допустимых показателей износа изоляции обмоток / Б.В. Ванин и др. // Электрические станции. 2004. № 2. С. 63-65.

12. Савченко Е.А., Туйгунова А.Г. Опыт диагностики технического состояния трансформаторов тяговых подстанций для повышения надежности и продления срока службы // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2009. № 1. С. 275-277.

13. Старение целлюлозной изоляции обмоток силовых трансформаторов в процессе эксплуатации / М.Ю. Львов и др. // Электрические станции. 2004. № 10. С. 26-29.

14.Цырук, С.А., Киреева Э.А. Повышение эксплуатационной надежности силовых трансформаторов, отработавших нормативный срок службы // Промышленная энергетика. 2008. № 3. С. 11-16.

15. Туйгунова А.Г. Совершенствование содержания изоляции трансформаторов с учетом климата. LAP Lambert Academic Publishing GmbH & CO, 2012. 122 с.

УДК 65.015.1 Молчанова Елена Дмитриевна,

к. т. н., доцент, заведующий кафедрой, Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 8(3952)638-399 доб. 0286, e-mail: mailto:mlchnv@irgups.ru

Баттогтох Батнасан,

аспирант, Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 8(9767)724-44-05, e-mail: nirunstan.mn@gmail.com

ИНТЕГРАТИВНЫЙ ПОДХОД К СИСТЕМЕ МОНИТОРИНГА ПРОВЕДЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ МЕРОПРИЯТИЙ АУДИТОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО КОМПЛЕКСА В МОНГОЛИИ

E. D. Molchanova, Battogtokh Batasan

INTEGRATIVE APPROACH TO THE MONITORING SYSTEM OF IMPLEMENTATION OF AUDITS AT THE ENTERPRISES OF THE RAILWAY COMPLEXIN MONGOLIA

Аннотация. Приведена общая структура системы мониторинга и контроля движения поездов в Монголии. Рассмотрены основные аспекты состояния системы мониторинга и контроля движения поездов на железных дорогах разных видов собственности с учетом характерных особенностей. Обозначено направление дальнейшего развития систем мониторинга и контроля движения поездов в сторону самодиагностируемости и прогнозирования возможных угроз безопасности движения поездов. Предложенный подход раскрывает интеграцию к системе мониторинга проведения аудиторской проверки эффек-