Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
employee
Russian Federation
GRNTI 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
The article deals with the diagnostics of power transformers by different methods. Particular attention is paid to modern methods and diagnostic tools that maximally allow to determine the state of the transformer. Based on the statistical processing of the results of the research, the authors indicate that the most common failures are: damage to the windings of transformers with the possibility of regulation under load, without disconnecting power and leaving consumers without power supply (RPN) for any period of operation. The greatest number of damages for transformers with on-load tap-changers with a service life of 10-30 years, for high-voltage bushings after 10 years of operation. The most severe damage to the transformer is an internal short circuit (short circuit). These types of overvoltage cause damage to the windings in 80% of the total number of damage, high-voltage bushings - 89%, RPN - 25% and other elements - 36%. It is indicated that a serious consequence occurs when such defects develop, as: the reduction of the electrical strength of the oil channel of high-voltage hermetic bushings due to deposition of sediment on the inner surface of porcelain and on the surface of internal insulation; reduction of the electrical strength of paper-oil insulation of high-voltage leaky inlets due to moisture and pollution; humidification, contamination and wear (aging) of the insulation of the windings; burn-out of the coil insulation and windings of the windings because of the long non-operation of the through-current fault on the low-voltage side of the transformer; errors in installation, repair and operation. In the conclusions it is recommended to supply the manufacturers of power transformers with means for diagnosing the main elements of power transformers, which should be built-in. Particular mention was made of the need to focus in the future on improving existing and creating new methods for monitoring equipment of power transformers.
power transformer, winding, failure, methods, diagnostic tools, service life.
В настоящее время в эксплуатации большое количество силовых трансформаторов, отработавших свой нормативный срок службы. В России в ближайшие годы по экономическим и техническим причинам не ожидается существенного обновления парка этих силовых трансформаторов. В связи с этим все более актуальной становится проблема продления сроков службы и оценка возможности дальнейшей эксплуатации такого электрооборудования.
Решение о целесообразности и возможности продолжения эксплуатации силовых трансформаторов, отработавших свой нормативный срок службы, зависит, прежде всего, от состояния сердечника, обмоток и других элементов (вводы, устройства переключения ответвлений и др.).
В последние годы в энергетике наметилась тенденция к последовательному переходу от системы планово-предупредительных ремонтов (ППР) к ремонтам по техническому состоянию электрооборудования.
Указанный переход невозможен без оценки технического состояния силовых трансформаторов с использованием средств диагностирования. Однако технические средства диагностирования, используемые в настоящее время, не позволяют точно оценить состояние элементов силового трансформатора. Поэтому нужна разработка новых средств и методов диагностирования каждого элемента силового трансформатора.
Для оценки состояния элементов трансформатора широкое применение находят такие обследования, как инфракрасное, акустическое, вибрационное, однако на данный момент нормативов на эти виды обследований находятся в стадии разработки.
Опыт эксплуатации силовых трансформаторов, проведение ППР без их предварительного оценивания себя не оправдывает, так как приводит к существенным материальным затратам. Поэтому для оценки состояния силовых трансформаторов необходимо использовать современные методы диагностирования.
Условия, материалы и методы исследований. Для анализа надежности работы трансформаторов необходимо иметь представительную выборку эксплуатационных данных для однотипных трансформаторов в следующем виде:
Распределение повреждений по основным элементам трансформаторов разных классов напряжений.
Характеристики уровня повреждений.
Частота повреждений в зависимости от срока службы трансформаторов.
Причины и последствия повреждений.
Данные об отклонениях от требований нормативно-технических документов, инструкций заводов-изготовителей, противоаварийных и эксплуатационных циркуляров [1].
Анализ и обсуждение результатов исследования. На основе исследований и анализа 338 отказов, технических нарушений в силовых трансформаторах 110 кВ нами собран статистический материал в Среднем Поволжье, а результаты обработки представлены в табл. 1.
Как следует из табл. 1, наибольшую повреждаемость имеют: высоковольтные вводы – 23%, устройства РПН – 18%, обмотки – 12,7%, упуск трансформаторного масла – 22%, течь масла – 10 %, система охлаждения - 5%.
Ниже в табл. 2 приведено распределение повреждений силовых трансформаторов по элементам в зависимости от продолжительности их эксплуатации.
Как видно из табл. 2, повреждение обмоток имеет место у трансформаторов с любыми сроками эксплуатации, для РПН наибольшее число повреждений у трансформаторов со сроком эксплуатации 10-30 лет, для высоковольтных вводов после 10 лет эксплуатации.
Наиболее тяжелым повреждением трансформатора является внутреннее короткое замыкание (КЗ). Указанные виды перенапряжений вызывают повреждения обмоток в 80 % случаев общего числа повреждения, высоковольтных вводов – 89%, РПН – 25% и прочих элементов – 36% .
При этом наиболее тяжелое последствие имеет место при развитии таких дефектов, как:
– снижение электрической прочности масляного канала высоковольтных герметичных вводов из-за отложения осадка на внутренней поверхности фарфора и на поверхности внутренней изоляции;
– снижение электрической прочности бумажно-масляной изоляции высоковольтных негерметичных вводов из-за увлажнения и загрязнения;
– увлажнение, загрязнение и износ (старение) изоляции обмоток;
– выгорание витковой изоляции и витков обмоток из-за длительного неотключения сквозного тока КЗ на стороне низшего напряжения трансформатора;
– ошибки монтажа, ремонта и эксплуатации [2].
1. RD 153-34.3-46.304-00. Polozhenie ob ekspertnoy sisteme kontrolya i otsenki sostoyaniya i usloviy ekspluatatsii silovykh transformatorov, shuntiruyushchikh reaktorov, izmeritelnykh transformatorov toka i napryazheniya. (RD 153-34.3-46.304-00. Regulations on the expert system for monitoring and assessing the condition and operating conditions of power transformers, shunt reactors, current and voltage measuring transformers). - M.: SPO ORGRES. - 2000.
2. Obem i normy ispytaniya elektrooborudovaniya. / pod obsch. Red. B. A. Alekseeva, F. L. Kogana, L. G. Mamikonyantsa. - 6-e izd., s izm. I dop. [Scope and standards of testing electrical equipment]. - M.: Izd-vo NTS ENAS, 2004. - P. 256.
3. Damage of power transformers with a voltage of 110 - 500 kV in operation. [O povrezhdeniyakh silovykh transformatorov napryazheniem 110 - 500 kV v ekspluatatsii]. / Vanin B.V. and others // Elektricheskie stantsii. - Power stations. 2001. - № 9. - P. 53-58.
4. GOST 6581-75 (ST SEV 3166-81). Materialy elektroizolyatsionnye zhidkie. Metody elektricheskikh ispytaniy. (GOST 6581-75 (ST SEV 3166-81). Proceedings electrical insulating liquid. Methods of electrical tests]. - M.: IPK Izd-vo standartov. - 1998. - P. 15.
5. GOST 6370-83 (ST SEV 2876-81). Neft, nefteprodukty i prisadki. Metod opredeleniya mekhanicheskikh primesey. (GOST 6370-83 (ST SEV 2876-81). Oil, oil products and additives. Method for determination of mechanical impurities). - M.: Izd-vo standartov. - 1983. - P. 6.
6. GOST 6356-75. Metody opredeleniya temperatury vspyshki v zakrytom tigle. (GOST 6356-75. Methods for determining the flash point in a closed crucible). - M.: Izd-vo standartov. - P. 24.
7. Ivanova E. I., Osotov V. N. On the evaluation of the state of electrical equipment with a long service life. [Ob otsenke sostoyaniya elektrooborudovaniya s bolshim srokom sluzhby]. / E. I. Ivanova, V. N. Osotov // Energetik . - Power engineering. № 3. - 2009. - P. 37-39.
8. Davydenko I. V., Osotov V. N. Sistemy diagnostirovaniya vysokovoltnogo maslonapolnennogo silovogo elektrooborudovaniya. [Systems for diagnosing high-voltage oil-filled power electrical equipment]. / I.V. Davydenko, V.N. Osotov: textbook / Ekaterinburg: GOU VPO UGTU-UPI. - 2003. - P. 117.
9. Rybakov L. M. Metody i sredstva obespecheniya rabotosposobnosti elektricheskikh raspredelitelnykh setey 10 kV. [Methods and means of ensuring the efficiency of electrical distribution networks of 10 kV]. L. M. Rybakov: Nauchnoe izdanie. - M.: Energoatomizdat. - 2004. - P. 421.
10. Rybakov L.M. Obsluzhivanie elementov i oborudovaniya elektroustanovok po rezultatam diagnostirovaniya tekhnicheskogo sostoyaniya: monografiya. [Maintenance of elements and equipment of electrical installations based on the diagnosis of technical condition: monograph]. / L.M. Rybakov, Z.G. Ivanova, N.L. Makarova // Mar.gos. un-t. - Yoshkar-Ola, 2015. - P. 318.
11. Rybakov L.M. Diagnostika i nadezhnost v sistemakh elektrosnabzheniya: monografiya. ]Diagnostics and reliability in power supply systems: monograph]. / L.M. Rybakov, N.L. Makarova, V.P. Kalyavin // Mar. gos. un-t. - Yoshkar-Ola, 2016. - P. 319.
