Книга рассчитана на подготовленного читателя, знакомого с теорией трансформаторов, конструкцией высоковольтных трансформаторов, а также со стандартами, регламентирующими основные требования к трансформаторам и, в первую очередь, с гост 11677-85 «Силовые трансформаторы.

Скачать 1.39 Mb.

Название	Книга рассчитана на подготовленного читателя, знакомого с теорией трансформаторов, конструкцией высоковольтных трансформаторов, а также со стандартами, регламентирующими основные требования к трансформаторам и, в первую очередь, с гост 11677-85 «Силовые трансформаторы.
страница	1/11
Тип	Книга

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Книга

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

ПРЕДИСЛОВИЕ
В учебном пособии авторы излагают основные практические вопросы диагностики в эксплуатации современных высоковольтных трансформаторов, основываясь на многолетнем опыте работы ученых и специалистов Электрозавода, в ВЭИ, МЭИ, КГЭУ и на других энергетических предприятиях, а также на публикациях в отечественной и зарубежной периодической литературе.

В работе изложены рекомендации по наиболее эффективным методам диагностики в зависимости от предполагаемого дефекта. Рассмотрена концепция продления срока службы трансформаторов, что является в настоящее время одной из актуальных задач в области высоковольтного электрооборудования.

Подробно описаны условия возможного продления срока службы силовых трансформаторов.

Книга рассчитана на подготовленного читателя, знакомого с теорией трансформаторов, конструкцией высоковольтных трансформаторов, а также со стандартами, регламентирующими основные требования к трансформаторам и, в первую очередь, с ГОСТ 11677–85 «Силовые трансформаторы. Общие технические условия».

Книга предназначена для студентов и аспирантов энергетических вузов и инженерно-технического персонала трансформаторных заводов, а также персонала энергетических систем, связанного с эксплуатацией и диагностикой трансформаторов.

При подготовке рукописи этой работы были использованы труды таких видных ученых, как Алексеев Б.А., Калачева Н.И., Хренникова А.Ю., Шлегель О.А., Лизунов С.Д., Лоханин А.К., Михеев Г.М., Федоров Ю.А., Сенкевич Е.Д., Штерн Е.Н., Соколов В.В. и др.

Авторы также выражают благодарность руководству Электрозавода, ВЭИ, МЭИ за содействие в получении технической информации и руководству КГЭУ за финансовую поддержку издания.

ВВЕДЕНИЕ
Оценка фактического состояния силового электрооборудования по результатам диагностических измерений является на сегодняшний день очень сложной и актуальной задачей. Большая часть электрического оборудования станций, подстанций системы генерации, передачи и распределения электроэнергии выработала свой ресурс, но продолжает эксплуатироваться, так как требуются большие финансовые средства на его замену. Соответственно с каждым годом возрастают затраты на проведение комплексных обследований и диагностики.

В современных условиях эксплуатации парка силового трансформаторного оборудования на энергопредприятиях России следует выделить два момента:

1. Переход от нормативно-установленных сроков ремонта оборудования к ремонту в зависимости от технического состояния.

2. Значительное нарастание парка оборудования отработавшего установленный нормативный срок службы.

Так, около 50% блочных силовых трансформаторов, напряжением 110-500 кВ мощностью 63 МВА и выше, эксплуатируемых на тепловых и гидравлических электростанциях РАО «ЕЭС России», отработали установленный ГОСТ 11677-85 срок службы 25 лет, для аналогичного парка силовых трансформаторов и автотрансформаторов, эксплуатируемых на предприятиях электрических и межсистемных сетей, доля такого оборудования составляет 32% и в ближайшие годы очевидно будет увеличиваться.

Анализ повреждаемости парка блочных трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110 – 500 кВ мощностью 63 МВА и более, эксплуатируемых на тепловых и гидравлических электростанциях России показывает, что удельное количество технологических нарушений в работе указанных трансформаторов, приведших к отключению действием автоматических защитных устройств или вынужденному отключению персоналом по аварийной заявке, составляет 2,4% в год. При этом 27% от общего числа таких технологических нарушений сопровождалось возникновением внутренних коротких замыканий.

Из имевших место случаев с внутренними КЗ 28% сопровождались взрывами и пожарами трансформаторов. При этом удельная повреждаемость блочных трансформаторов напряжением 110-500 кВ мощностью 63 MBА и более, сопровождавшихся внутренним коротким замыканием, составляет – 0,66% в год.

Анализ повреждаемости парка трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110-500 кВ мощностью 63 MB А и более, эксплуатируемых на предприятиях электрических и межсистемных сетей России показывает, что удельное количество технологических нарушений в работе указанных трансформаторов, приведших к отключению действием автоматических защитных устройств или вынужденному отключению персоналом по аварийной заявке, составляет 1,8% в год. При этом около 30% от общего числа таких технологических нарушений сопровождалось возникновением внутренних коротких замыканий.

Основными причинами технологических нарушений, сопровождавшихся внутренним коротким замыканием в трансформаторе, являются:

● пробой внутренней изоляции высоковольтных вводов;

● недостаточная стойкость при КЗ;

● износ изоляции обмоток;

● пробой изоляции обмоток;

● пробой изоляции отводов, нарушения контактного соединения отвода обмотки, обрыв части проводников гибкой связи, замыкание на ярмовую балку магнитопровода и корпус бака;

● повреждения РПН.

Из имевших место случаев с внутренними КЗ 24 % сопровождались возгораниями и пожарами трансформаторов. При этом удельная повреждаемость силовых трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110-500 кВ мощностью 63 МВА и более, эксплуатируемых на предприятиях электрических и межсистемных сетей, сопровождавшихся внутренними короткими замыканиями, составляет – 0,45 % в год.

В современных условиях роль диагностики при эксплуатации оборудования значительно увеличивается. При этом очевидно, что система диагностики трансформаторов, как в прочем и другого оборудования, должна иметь полноценное информационное, техническое, нормативное обеспечение, а также стратегию принятия решений о возможности и целесообразности дальнейшей эксплуатации оборудования или необходимости вывода в ремонт.

Оценка состояния силовых трансформаторов в эксплуатации, как известно, производится по комплексу контролируемых параметров и их нормативам. При этом основным документом, регламентирующим перечень испытаний трансформаторов при вводе в работу и в процессе эксплуатации, предельно-допустимые значения контролируемых параметров и периодичность контроля, является РД «Объем и нормы испытаний электрооборудования», позволяющий реализовывать принцип комплексного подхода к оценке состояния силовых трансформаторов и принятия решений по их дальнейшей эксплуатации.

В решении электротехнической секции НТС РАО «ЕЭС России» «О нормировании показателей для оценки износа изоляции обмоток силовых трансформаторов» отмечалось, что основой для принятия решений о возможности и целесообразности продолжения эксплуатации силовых трансформаторов, отработавших установленный срок службы, является состояние основных элементов: сердечника и обмоток, включая все элементы их твердой изоляции, замена которых требует значительных затрат. При их приемлемом для дальнейшей эксплуатации состоянии, остальные элементы, включая масло, вводы, переключатели ответвлений должны находиться в исправном состоянии (возможные в них дефекты должны устраняться или следует провести их замену).

Основным элементом силового трансформатора, наиболее подверженным развитию процессов старения и фактически определяющим его ресурс, является целлюлозная изоляция обмоток. При этом следует отметить, что значение срока службы 25 лет нормировано в ГОСТ 11677-85 исходя из представлений о возможном тепловом износе витковой изоляции обмоток за указанный срок эксплуатации. Однако, как показывает опыт эксплуатации, фактический износ, который достигается целлюлозной изоляцией обмоток за номинальный срок эксплуатации конкретных трансформаторов, существенно различается.

Существенное влияние на кинетику деструкции изоляции обмоток в процессе эксплуатации трансформатора оказывает нагрузка трансформатора, а также качество масла, тип защиты масла от окисления, наличие термосифонных фильтров, эффективность работы системы охлаждения трансформатора.

Необходимо отметить, что если провести сравнение распределения повреждений за последние годы, то прослеживается четкая тенденция: растет доля повреждений обмоток трансформаторов. Поэтому очевидно, что вопросам оценки износа изоляции трансформаторов необходимо уделять повышенное внимание.

Следует отметить, что исчерпание ресурса изоляции обмоток длительно работающих трансформаторов наблюдается, прежде всего, в парке блочных трансформаторов, имеющих сравнительно высокие нагрузки и соответственно более быстрое исчерпание ресурса изоляции, чем это, как правило, имеет место для сетевых трансформаторов.

Опыт эксплуатации трансформаторного оборудования показывает, что тяжелые повреждения трансформаторов с внутренними короткими замыканиями могут иметь место ранее достижимой критической деструкции целлюлозной изоляции. Возникновение внутренних коротких замыканий в процессе эксплуатации связано с развитием физико-химических процессов, ухудшающих изоляцию трансформаторов и высоковольтных вводов, недостаточной электродинамической стойкостью обмоток к токам короткого замыкания, нарушением контактных соединений.

К числу основных причин, которые могут приводить к возникновению внутренних коротких замыканий в силовых трансформаторах из-за развития физико-химических процессов следует выделить:

● загрязнение и увлажнение твердой изоляции, обуславливающее перераспределение напряжения на ее участках;

● загрязнение и увлажнение масла, снижающее его электрическую прочность;

● газовыделение из изоляции;

● развитие коллоидно-дисперсных процессов в высоковольтных герметичных вводах, что ведет к снижению прочности масляного канала.

И в этой части еще есть вопросы, связанные с развитием и применением ряда методов и средств диагностики и совершенствованием нормативно-. технической базы, которые необходимо решать.

Следует отметить, что маслонаполненное электрооборудование, например, силовые трансформаторы с дефектами в активной части могут нормально эксплуатироваться еще в течение многих лет, хотя в месте дефекта идут процессы развития нагрева, частичных разрядов (ЧР) в изоляции и, как следствие, ухудшение результатов диагностических измерений и анализов масла. В дальнейшие годы эксплуатации, а также в случае следующего серьезного короткого замыкания (КЗ), вероятен аварийный выход из строя трансформатора с тяжелыми последствиями.

Ситуация в мировой энергетике, связанная с либерализацией рынка электроэнергии и усилением конкурентной борьбы, потребовала перехода к более эффективной стратегии эксплуатации оборудования, в том числе силовых трансформаторов. Такой стратегией является переход к обслуживанию и ремонтам оборудования не по графику, а в зависимости от его состояния и далее к эксплуатации с допустимой степенью риска аварии.

Существенные темпы старения парка электрооборудования в свою очередь потребовали оценки его работоспособности и продления срока службы. Расчеты показывают, что в нынешней ситуации экономически целесообразно продление срока службы на 20 – 30 лет.

В большинстве развитых стран имеются программы обследования оборудования с целью поддержания его надежности на нужном уровне.

Отличия отечественной энергетики – особенно быстрый рост объема оборудования, вышедшего за определенные стандартами сроки службы, при крайней степени экономии средств на обслуживание и замену оборудования на новое.

За последнее время в российских сетях опасным фактором стали значительные длительные повышения напряжения. Постоянный рост мощности КЗ в системе привел к проблеме динамической стойкости конструкции обмоток.

На первый план выходит контроль и оценка состояния работающего оборудования, выявление дефектов на ранних стадиях их развития, когда стоимость ремонта еще не велика, предупреждение аварийных выходов из строя. В зависимости от скорости развития выявляемых дефектов контроль ведется периодически или непрерывно, наибольший охват контролируемых параметров происходит при полном обследовании трансформатора, имеющем целью определить его работоспособность.

Практика обследования отечественных трансформаторов подтверждает эффективность массовой оценки работоспособности. Для машин со сроком службы 25 лет и более показано, что срочного вывода из работы требуют не более 2 % трансформаторов, а половина трансформаторов вообще могут работать без ограничений и ремонта в ближайшие годы.

Большое разнообразие возможных дефектов трансформаторов, развивающихся в работе, требует широкого спектра методов и направленности контроля, в первую очередь, на выявление наиболее частых и опасных дефектов. Необходимость высокой оперативности принятия решения привела к широкому внедрению автоматизированных систем контроля и оценки состояния оборудования.

К настоящему времени число автоматизированных систем контроля трансформаторов в мире исчисляется сотнями. Наиболее совершенными являются комплексные автоматизированные системы непрерывного контроля по многим параметрам, применяемые за рубежом на самых крупных, особенно ответственных трансформаторах.

Характерные черты современного развития техники контроля состояния силовых трансформаторов:

● создание комплексов различных методов для контроля в работе, периодических проверок и полного обследования. Задача таких комплексов – стремление выявить максимально возможное число видов дефектов, опасных для эксплуатации трансформатора;

● использование при контроле новейших технологий в области измерительной техники: волоконно-оптических устройств, газохроматографического анализа, жидкостной хроматографии, термографии, вибрационных и акустических датчиков высокой чувствительности, газоотделяющих молекулярных мембран, полупроводниковых датчиков газо- и влагосодержания масла и пр.;

● широкое применение вычислительной техники для обработки данных, включая спектральный и частотный анализы, системы защиты от помех, логические системы для анализа полученных данных, сравнения с нормативами, определения тенденций изменения контролируемых параметров. Сбор, передача и отображение данных в удобном для оперативного персонала виде;

● использование «интеллектуальных» систем для анализа результатов измерений, учета условий работы оборудования, в том числе, предыстории его эксплуатации, для постановки диагноза, выдачи рекомендаций оперативному персоналу, решения о дальнейшей работоспособности трансформатора.

В последнее время начали применять анализ развития дефектов и оценку состояния оборудования с применением аппарата нечеткой логики и искусственных нейронных сетей.

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ДИАГНОСТКИ
1.1. Техническая диагностика электрооборудования
Задачи диагностики
В ходе эксплуатации из-за процессов старения материалов и внешних воздействий надежность оборудования снижается, поэтому необходимо проведение работ по поддержанию требуемого технического состояния. Задачами диагностики трансформаторного оборудования являются: выявление дефектов и повреждений, оценка функциональной исправности оборудования, определение возможности продолжения эксплуатации без ремонта, определение объема ремонта в случае его необходимости, оценка остаточного срока службы и мер по продлению срока службы.
Виды технического состояния
Основные виды технического состояния: исправность и неисправность, работоспособность и неработоспособность, правильное и неправильное функционирование. Исправным является объект, полностью отвечающий всем техническим требованиям. Работоспособным является объект, у которого техническим требованиям соответствуют лишь свойства, характеризующие способность выполнения заданных функций. Несоответствие между реальными и требуемыми свойствами объекта является дефектом. При возникновении дефекта исправный объект становится неисправным; при этом возможны два состояния – работоспособное и неработоспособное. Переход в работоспособное состояние называется повреждением; переход в неработоспособное – отказом.

В условиях эксплуатации необходимо обеспечивать как минимум работоспособное состояние. Это возлагается на систему технического обслуживания (ТО) и ремонтов. Основное содержание ТО – контроль над состоянием оборудования и собственно обслуживание, т.е. поддержание исправности или работоспособности (чистка, смазка, регулировка и т.п.). Задача ремонта – восстановление исправности или работоспособности.

Исследование технического состояния оборудования является предметом технической диагностики, цель которой – изучение проявлений (признаков) различных технических состояний, разработка методов их определения, а также принципов построения систем диагностирования. Основной задачей диагностирования является своевременное обнаружение и поиск дефектов, т.е. определение их наличия, характера и местонахождения. Это производится путем соответствующих испытаний (проверок).

Алгоритм диагностирования, определяющий объем, последовательность и взаимосвязь испытаний объекта, устанавливается исходя из его диагностической модели. Модель строится на основании изучения конструкции оборудования данного типа и опыта его эксплуатации. При этом классифицируются выявленные и возможные дефекты, устанавливайся необходимые признаки их появления и методы выявления этих признаков. Признаки дефектов, как правило, проявляются в изменениях наблюдаемых параметров (характеристик) объекта.

Поэтому необходимо установление диагностических параметров и их количественной или качественной связи с наличием и степенью развития дефекта.

Значение диагностических параметров, определенные при испытаниях, характеризуют техническое состояние объекта в данный момент времени. Для отнесения объекта к соответствующей группе состояний необходимо установить предельные значения параметров; эти значения и являются признаками дефекта. При периодическом контроле необходимо также учитывать скорость развития дефекта, чтобы неработоспособное состояние не наступило ранее следующего контроля. Поэтому браковочное значение параметра обычно ниже предельного, устанавливаемого как граница работоспособного состояния объекта.

Диагностирование может быть функциональным (на объект поступают только рабочие воздействия) и тестовым (при подаче специальных воздействий). Соответственно строятся и средства диагностирования: для функционального диагностирования это в основном измерительные устройства; для тестового диагностирования необходим также источник тестовых воздействий.

Эксплуатационный контроль оборудования является системой определения его технического состояния. На основании полученных при контроле данных принимается решение о допустимости дальнейшей эксплуатации оборудования или о необходимости и объеме ремонта.

Система эксплуатационного контроля должна обеспечить выявление и идентификацию дефектов (собственно диагностирование). Объем испытаний определяется исходя из конструкции оборудования и его возможных дефектов. Основным источником информации при этом является опыт эксплуатации. Периодичность контроля определяется скоростью развития дефектов.

Результаты диагностирования и прогнозирования определяют решение о дальнейшей эксплуатации объекта, так как содержат информацию о характере дефекта и опасности его развития.

Под термином контроль будем понимать всю совокупность процедур, необходимых для принятия решения по нормальной эксплуатации оборудования.

Создание системы контроля оборудования, основанной на прогнозе надежности, возможно лишь в случае, если для каждого вида оборудования будут выявлены прогнозирующие параметры, определены их допустимые значения и разработаны методы их измерения в условиях эксплуатации. Пока таких данных еще нет.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

	Инструкция по эксплуатации трансформаторов рд 34. 46. 501 Требования Инструкции распространяются на силовые трансформаторы (отечественные и импортные) и автотрансформаторы, регулировочные...		Обслуживание силовых трансформаторов Предисловие Силовые трансформаторы широко распространены и используются в различных отраслях народного хозяйства
	Российской Федерации Руководящий нормативный документ типовая технологическая... Инструкция предназначена для персонала электростанций, предприятий электрических сетей, ремонтных предприятий и организаций Минэнерго...		Российской Федерации Руководящий нормативный документ типовая технологическая... Инструкция предназначена для персонала электростанций, предприятий электрических сетей, ремонтных предприятий и организаций Минэнерго...
	Типовая технологическая карта монтаж силовых трансформаторов с естественным... Елены инструкцией "Транспортирование, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию силовых трансформаторов напряжением до 35 кВ включительно...		Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов. Методические указания. 2000г с. 12
	Инструкция по проверке трансформаторов напряжения В инструкции приведены программа и методы проверки трансформаторов напряжения (ТВ) и их вторичных цепей. Даны основные сведения о...		Руководящий документ трансформаторы силовые РД) распространяется на силовые масляные трансформаторы, автотрансформаторы и реакторы (в дальнейшем именуемые трансформаторами)...
	Трансформаторы силовые сухие серии тсн, тсзн Трансформаторы силовые сухие серии тс(З)Н с обмотками, изготовленными из проводов с изоляцией «nomex» класса нагревостойкости н (180...		Учебного курса, содержание лекции Проверка силовых трансформаторов перед включением в работу Способы сушки изоляции трансформаторов
	С. Д. Лизунов сушка и дегазация трансформаторов высокого напряжения В предлагаемом обзоре зарубежной литературы последних лет рассматриваются вопросы сушки и вакуумной обработки изоляции трансформаторов...		Инструкция по монтажу и эксплуатации сухих трансформаторов с литой... Сухие распределительные трансформаторы ctr производятся в соответствии с E2 – C2 – F1, une-21. 538, une-20. 178y cenelec hd-464
	Межгосударственный стандарт трансформаторы напряжения измерительные лабораторные Разработан открытым Акционерным Обществом «Свердловский завод трансформаторов тока»		Инструкция по эксплуатации трансформаторов дата введения 2012-03-02 Гост 5-2001, правила построения, изложения, оформления и обозначения национальных стандартов Российской Федерации, общие требования...
	Контроль за состоянием трансформаторов Различное назначение, нередко связанное с различиями в конструкции, разнообразные условия работы и другие особенности требуют различного...		Техническое задание на ремонт силовых трансформаторов 110/35кВ со... Капитальный ремонт трансформаторов тдн-16000/110/6 с приобретением нового привода мз-2 и его монтажом, тмт-6300/110/35/10, тмн-2500/110/35/,...

Похожие: