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.
|
|
Диагностика частичных разрядов на линиях электропередач. Воздушные линии электропередачи — основное звено в процессе передачи электрической энергии потребителю. Контроль технического состояния линий электропередач, диагностирование наличия дефектов, прогноз развития выявленных дефектов, как и другого высоковольтного оборудования, является важной задачей, решение которой позволяет обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей, минимизировать затраты на обслуживание и ремонт и эффективно управлять ими. В настоящее время наиболее прогрессивным методом, применяемым для диагностики состояния линий электропередач, является регистрация или измерение параметров частичных разрядов. Наличие частичных разрядов - первый признак дефекта в изоляции. Их анализ позволяет выявить и локализовать место с ухудшающимися параметрами. Частичные разряды являются не только диагностическим признаком, но и причиной ещё большего ухудшения состояния изоляции. В конечном итоге их воздействие приводит к её пробою. Один из способов представления сигналов частичных разрядов изображён на рис. 3.4.: по оси ординат (Y) - амплитуда импульса; по оси абсцисс (X) - фаза питающей сети. Характерной особенностью частичных разрядов является то, что они появляются на полуволнах переменного напряжения.  Рис.3.4. Распределение частичных разрядов на амплитудно-фазовой плоскости. Частичные разряды представляют собой скользящий (поверхностный) разряд или пробой отдельных зон или элементов изоляции. Они возникают в оборудовании любого вида: проводах, изоляторах, высоковольтных вводах. Однако действие частичных разрядов не одинаково для изоляции различного типа. Особо опасны они для органической изоляции, которая при этом интенсивно разрушается и в конечном итоге выходит из строя. Частичные разряды имеют различные виды проявлений. Их энергия может преобразовываться в: оптическое излучение; тепловое излучение; ударную волну; радиоизлучение; электрический сигнал. Перечисленные проявления частичных разрядов могут быть использованы в качестве диагностического признака. Наиболее эффективны два из перечисленных проявления: оптическое излучение и электрический сигнал. Остальные признаки обладают малой диагностической ценностью: энергия ударной волны, проявляющаяся в виде ультразвукового сигнала в частотном диапазоне от 70 до 300 кГц, позволяет определить только место возникновения частичных разрядов без их градации по количественным признакам; регистрация радиоизлучения требует наличия специальных дорогостоящих антенн; тепловое проявление слишком мало для его успешного выявления. Локация и анализ частичных разрядов по оптическим признакам широко применяется для дистанционного контроля технического состояния линий электропередач. Наиболее информативен оптический спектр в ультрафиолетовом диапазоне, исследования которого позволяют определить повреждения изоляции в глубине пазов изоляторов без прямого доступа к ним. Излучения в ультрафиолетовом спектре связаны с выбросом ионизированного газа из области разряда в зону наблюдений и последующей рекомбинацией молекул. Описанный метод реализован в приборах "Филин-6", широко применяемых в передвижных лабораториях железных дорог для диагностики состояния подвесной изоляции. Анализ опыта применения этого прибора свидетельствует о том, что получаемая им информация не отражает количественных характеристик дефектов изоляции. Возможна только качественная оценка: "меньше", "больше", на основании которой могут быть сделаны выводы типа "требуется замена" или "эксплуатация допустима". Для локации места возникновения дефекта с точностью до одной опоры наиболее эффективным методом исследования частичных разрядов является регистрация электрических сигналов. Прямое измерение электрического сигнала от частичных разрядов в линии 110 кВ практически трудно реализуемо, но решаемо путём съёма информации со вторичных устройств. Для этих целей применяется потенциальный выход ПИН на вводах трансформатора, куда был установлен датчик со встроенным высокочастотным трансформатором тока. Такое решение позволяет применить измерительное устройство с максимальным напряжением 80 В. Принципиальная схема подключения датчика к ПИН-вводу и принципиальная схема самого датчика приведены на рис. 3.5 и 3.6.  Рис. 3.5. Принципиальная схема подключения датчика.  Рис.3.6. Принципиальная схема датчика. Для достоверного измерения электрического сигнала от частичных разрядов в условиях действующего объекта применяются устройства с несколькими видами селекции сигнала: амплитудной, частотной, временной (фазовой). Кроме того, хорошая помехозащищённость обеспечивалась за счёт применения балансной схемы измерения. Физическая координата возникновения частичных разрядов в воздушной линии определяется из скорости распространения электрического сигнала по проводам. Время поступления сигнала и его параметры фиксируются регистраторами, расположенными по обоим концам линии. На основании этих данных по разности времён прибытия сигнала к регистраторам устанавливается место возникновения частичных разрядов. Схема локации места возникновения частичных разрядов приведена на рис. 3.7.  Рис.3.7. Схема локации места возникновения частичных разрядов. Аппаратное обеспечение диагностической системы Для целей диагностики воздушных линии электропередачи применяется прибор OVM-3 (рис. 3.8).  Рис. 3.8. Прибор OVM-3 Прибор OVM-3 предназначен для диагностирования технического состояния изоляции трёх фаз кабельных или воздушных линий под рабочим напряжением. Количество устанавливаемых приборов зависит от конфигурации сети, наличия отпаек, источников и приёмников энергии. Одновременность измерения времени прибытия импульсов частичных разрядов, то есть одновременность срабатывания цепей измерения на аналого-цифровом преобразователе прибора, осуществляется посредством синхронизации по каналам GPS. Прибор сам определяет количество спутников, находящихся в зоне доступа антенны GPS, выявляет наиболее мощные сигналы и проводит синхронизацию. Для отстройки от помех и измерения именно импульсов частичных разрядов, а не помех, необходима привязка к питающей фазе (рис. 3.4). Для этих целей в приборе предусмотрен специальный разъём, на который подключено напряжение от соответствующей фазы трансформатора собственных нужд подстанции. Выходные сигналы от ПИН-ввода каждой фазы силового трансформатора 110 кВ заводятся на соответствующий входной разъём прибора по ВЧ-кабелю типа RG-58 A/U с волновым сопротивлением 50 Ом. При прокладке кабеля предъявляются особые требования к его длине, разность которой до других фаз не должна превышать ±10 см. Такая точность необходима для исключения задержек по времени "прихода" импульсов частичных разрядов от разных фаз в прибор. Для организации оперативного мониторинга технического состояния линий электропередач (получение и анализ данных в течение 5-10 мин) приборы, находящиеся на разных сторонах линии, связаны единой локальной сетью. Передаваемые по сети данные с приборов и поступают на управляющий компьютер в единую систему управления базами данных. Данные с приборов запрашиваются с управляющего компьютера посредством специального программного обеспечения, поддерживающего несколько видов связи типа "точка-точка". Технологически локальная сеть представляет собой направленные приёмо-передающие антенны, установленные на крыше зданий ПС. Антенна подключается к модему, реализующему технологию WiMAX. Модем через обычный разъём RJ-45 посредством канала Ethernet (100 МБ/с) подключается к компьютеру рабочей станции. Канал связи удовлетворительно справляется с передачей файлов объёмом 200 кБ. Время перекачки данных с двух приборов при этом занимает не более 5-8 мин. Организация локальной сети позволяет предоставить инженерному персоналу удалённый доступ к системе, благодаря чему процесс мониторинга и диагностирования может наблюдаться на персональных компьютерах, включённых в корпоративную сеть предприятия. Проблема назначения IP-адресов для приборов, маски сети и т. п. решается администратором корпоративной сети предприятия в штатном режиме. В главном окне интерфейса пользователя отображается схема расположения линий электропередач с лампочками-индикаторами, которые цветом и миганием показывают состояние изоляторов на опоре по каждой фазе. Слева расположено окно погодных условий. Данные берутся от датчиков температуры и влажности, подключённых к приборам OVM. Окно событий, показывающее зарегистрированное аварийное состояние или сильное загрязнение изоляторов конкретной опоры и фазы. Пользователь системы может кликнуть на лампочку-индикатор состояния изоляторов, и программа покажет развитие событий (архив) по конкретному изолятору и фазе, зарегистрированные уровни мощности и интенсивности частичных разрядов. Технические характеристики прибора OVM-3
3.4. Переходные и частотные характеристики обмоток Для непрерывного или периодического контроля механического состояния обмоток трансформаторов в процессе эксплуатации с целью определения начального смещения элементов обмоток, пока деформации обмоток не привели к диэлектрическим или термическим проблемам, требуются специальные методы. Наиболее чувствительными методами диагностики механического состояния обмоток являются рекомендуемые СИГРЭ методы низковольтных импульсов (НВИ) и частотного анализа (FRA- Frequency Response Analysis). Метод низковольтных импульсов (НВИ) Даже при очень небольших механических перемещениях в обмотках могут существенно меняться емкости отдельных элементов (межвитковые и межкатушечные емкости, емкости на соседний концентр или магнитопровод), а при существенных деформациях – и индуктивности деформированных элементов. Это приводит к изменению собственных частот колебаний, что проявляется в осциллограммах импульсных токов и напряжений. Метод контроля с помощью НВИ обладает более высокой чувствительностью, чем измерение сопротивления КЗ. К недостаткам метода НВИ можно отнести то, что высокая воспроизводимость результатов измерений возможна только при обеспечении полной идентичности измерений, интервал времени между которыми может составлять годы: схема и процедура измерений, используемые кабели и соединители, их взаимное расположение при испытаниях. Интерпретация результатов измерений требует высокой квалификации обслуживающего персонала. Метод частотного анализа (FRA- Frequency Response Analysis) Метод основан на оценке электромагнитных частотных характеристик обмоток в широком диапазоне. Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) и фазово-частотные характеристики (ФЧХ) входного сопротивления обмотки в зависимости от частоты подаваемого на вход напряжения, измеренные для цепи с распределёнными параметрами емкости и индуктивности, позволяют судить о геометрии обмоток. Такой подход позволяет более просто и информативно производить оценку геометрии, основанную ясных физических явлениях, проходящих в обмотках при диагностике. Техническая реализация заключается в следующем. На вводы трансформатора подается тестирующее напряжение небольшого уровня и регистрируется значение величины отклика. По которому в зависимости от схемы измерений затем определяется комплексная проводимость или сопротивление. Данный метод достаточно широко используется за рубежом и носит название FRA (анализ частотного отклика), однако его техническая реализация весьма дорога, поскольку предполагается использование генератора синусоидальных колебаний с плавной развёрткой по частоте в диапазоне от 0 до 2 МГц, при этом оценивается комплексная проводимость. 3.5. Вибрационные характеристики Целью вибрационного обследования трансформаторного оборудования является оценка состояния механической системы, выявление и последующее устранение дефектов внешних устройств (например, резонансных вибраций трубопроводов, износа подшипников маслонасосов и вентиляторов и др.) и внутренних систем (распрессовки обмоток, магнитопровода, вибрационных перемещений магнитных шунтов и др.). Вибрации трансформаторов имеют вид полигармонических колебаний с частотами, кратными 100 Гц. Источником вибрации являются магнитопроводы, что обусловлено явлением магнитострикции. Кроме того, электродвигатели маслонасосов и вентиляторов являются самостоятельными источниками вибраций, но их энергия гораздо меньше. Частоты воздействий со стороны навесного оборудования связаны с частотами вращения электродвигателей (720 – 1440 об/мин). Вибрации от источников передаются на другие узлы и элементы трансформатора. При обследовании прежде всего измеряются вибрации бака. Наиболее важными характеристиками являются следующие. Виброскорость – характеризует энергию вибрации. Значение виброскорости используют для оценки состояния бака и воздействия трансформатора на фундамент, навесное оборудование. Виброускорение – характеризует инерционные силы, действующие на бак в результате перемещения внутренних элементов трансформатора. Виброперемещение – характеризует вибрационные нагрузки, от которых зависит состояние бака, сварных швов и других элементов. Частотный спектр виброскорости позволяет идентифицировать источники вибрации. Измерения проводятся обычно в диапазоне частот до 1000 Гц, в котором сосредоточено более 90 % всей энергии колебаний трансформатора. При общей оценке состояния трансформатора необходимость дополнительного анализа возникает при следующих значениях параметров: ● виброускорение – более 10 м/с2; ● виброскорость – более 20 мм/с; ● виброперемещение – более 100 мкм. Оценка состояния вентиляторов и маслонасосов зависит от конструкции системы охлаждения, но в среднем может основываться на следующих критериях: ● симптомом дефектного состояния вентилятора обдува является виброскорость на подшипниках выше 7,1 мм/с; ● дефектному состоянию маслонасоса соответствует виброскорость выше 4,5 мм/с. Определение качества прессовки обмоток и магнитопровода может быть выполнено на основании анализа спектрального состава вибрации на поверхности бака трансформатора. Измерения проводятся в двух режимах – холостого хода и нагрузки. Предполагается, что в режиме холостого хода вибрации вызываются магнитострикцией в магнитопроводе, а в режиме нагрузки добавляется влияние электромагнитных сил обмоток. При ослаблении прессовки магнитопровода возникают частоты 300 – 500 – 700 Гц. Уменьшение силы прессовки обмотки приводит к уменьшению составляющей 200 Гц.  Рис. 3.9. Спектр напряжения наведенного в обмотке трансформатора ТЦ-630000/500, при различных условиях прессовки Уровень прессовки обмоток может быть оценен также путем измерения собственных частот колебаний обмоток при ударном механическом воздействии. В основу метода положен эффект индуцирования на обмотках отключенного трансформатора при импульсном механическом воздействии ЭДС, которую можно зарегистрировать на вводах расшинованного трансформатора. Процесс имеет вид затухающих колебаний. Спектр этих колебаний при различных усилиях прессовки обмоток различен (рис. 3.9). |
Похожие:
 |
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 |
|
Инструкция по эксплуатации трансформаторов дата введения 2012-03-02 Гост 5-2001, правила построения, изложения, оформления и обозначения национальных стандартов Российской Федерации, общие требования... |
|
Межгосударственный стандарт трансформаторы напряжения измерительные лабораторные Разработан открытым Акционерным Обществом «Свердловский завод трансформаторов тока» |
|
Контроль за состоянием трансформаторов Различное назначение, нередко связанное с различиями в конструкции, разнообразные условия работы и другие особенности требуют различного... |
|
Межгосударственный стандарт трансформаторы тока измерительные лабораторные Разработан открытым Акционерным Обществом «Свердловский завод трансформаторов тока» |