Помощь студентам в учебе
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
|
ВВЕДЕНИЕ 6
1 МИРОВОЙ И РОССИЙСКИЙ ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИЛОВЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ 9
1.1 Состояние парка трансформаторного оборудования в России 11
1.2. Аварийные ситуации и экономический ущерб 15
1.2.1. Повреждения по месту установки трансформатора 16
1.2.2. Повреждения по причине их возникновения 17
1.2.3. Повреждения по причине возраста трансформатора 19
1.3 Выводы по главе 20
2 ИНФОРМАТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ
СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 22
2.1 Факторы, воздействующие на изоляцию трансформатора в ходе
эксплуатации 23
2.2 Продукты деградации изоляционных материалов 25
2.2.1 Гидролитическое разложение 27
2.2.2 Окислительное разложение 28
2.2.3. Термическое разложение 29
2.2.4 Образование фурановых соединений 30
2.3 Существующие методы выявления дефектов и оценки состояния
изоляции по продуктам её разложения 33
2.3.1 Методика, принятая в России 36
2.3.2 Методика МЭК 39
2.3.3 Методика СОУ-Н 41
2.3.4 Методика CEGB 42
2.3.5 Методика Дорненбурга 44
2.3.6 Методика Дюваля 46
2.4 Программная и техническая реализация 47
2.5 Выводы по главе 52
3 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ
ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 54
3.1 Контроль изоляции с учётом возможности выявления малых и предельно
малых концентраций характерных веществ 54
3.2 Перспективные направления создания технических средств контроля
изоляции силовых трансформаторов 56
3.3 Оценка экономического эффекта повышения эффективности методов
оценки состояния изоляции силовых трансформаторов 65
3.5 Выводы по главе 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 70
ПРИЛОЖЕНИЕ А 81
1 МИРОВОЙ И РОССИЙСКИЙ ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИЛОВЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ 9
1.1 Состояние парка трансформаторного оборудования в России 11
1.2. Аварийные ситуации и экономический ущерб 15
1.2.1. Повреждения по месту установки трансформатора 16
1.2.2. Повреждения по причине их возникновения 17
1.2.3. Повреждения по причине возраста трансформатора 19
1.3 Выводы по главе 20
2 ИНФОРМАТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ
СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 22
2.1 Факторы, воздействующие на изоляцию трансформатора в ходе
эксплуатации 23
2.2 Продукты деградации изоляционных материалов 25
2.2.1 Гидролитическое разложение 27
2.2.2 Окислительное разложение 28
2.2.3. Термическое разложение 29
2.2.4 Образование фурановых соединений 30
2.3 Существующие методы выявления дефектов и оценки состояния
изоляции по продуктам её разложения 33
2.3.1 Методика, принятая в России 36
2.3.2 Методика МЭК 39
2.3.3 Методика СОУ-Н 41
2.3.4 Методика CEGB 42
2.3.5 Методика Дорненбурга 44
2.3.6 Методика Дюваля 46
2.4 Программная и техническая реализация 47
2.5 Выводы по главе 52
3 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ
ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 54
3.1 Контроль изоляции с учётом возможности выявления малых и предельно
малых концентраций характерных веществ 54
3.2 Перспективные направления создания технических средств контроля
изоляции силовых трансформаторов 56
3.3 Оценка экономического эффекта повышения эффективности методов
оценки состояния изоляции силовых трансформаторов 65
3.5 Выводы по главе 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 70
ПРИЛОЖЕНИЕ А 81
Современная электроэнергетика требует большого внимания к надежности и качеству работы всей энергосистемы в целом. Однако, старение и износ электрооборудования приводит к увеличению числа аварийных ситуаций, которые несут за собой неблагоприятные последствия. Ситуация усугубляется ростом энергопотребления во всём мире, в результате чего нагрузка на и без того изношенное оборудование возрастает.
Надежность работы энергосистемы в значительной степени зависит от надежности работы силовых трансформаторов и автотрансформаторов. Выход из строя данного оборудования приводит к весомым экономическим потерям, которые связаны, как со значительными затратами на покупку нового или восстановление повреждённого трансформатора, так и с ущербом от перерывов электроснабжения для конечного потребителя.
Надежная работа трансформатора определяется техническим состоянием всех его узлов и элементов. Основными причинами отказов в работе трансформаторного оборудования является: износ изоляции обмоток, низкое качество технического обслуживания и ремонта, несоблюдения периодичности и объема выполнения профилактических мероприятий, недостаточный уровень исполнения средств оценки технического состояния и диагностики, недостатки эксплуатации. Все, кроме первого из перечисленных пунктов, зависят от так называемого «человеческого» фактора, однако самой массовой причиной отказов трансформаторного оборудования является именно повреждения изоляции силовых обмоток.
Изоляция силовых трансформаторов представляет собой сложную систему, состоящую из различных как по значению, так и конструкции элементов и узлов. В процессе эксплуатации трансформатора, изоляция подвергается воздействию внешних и внутренних факторов. В результате чего, происходит загрязнение и увлажнение твердой изоляции и масла.
Старение изоляции - процесс изменения структуры, физико-химических и механических свойств изоляции. Когда изоляция стареет, она становится неспособной выполнять требуемые от неё функции, в результате чего, происходят сбои и отказы в работе трансформаторного оборудования.
Значительная часть отказов трансформаторов может быть предотвращена путем использования современных систем диагностики технического состояния и комплексного обследования. Данные системы опираются на действующие нормативные документы и обеспечивает не только комплексную оценку технического состояния силовых трансформаторов, но и принятие правильных решений по их дальнейшей эксплуатации. Они позволяют принимать решения по дальнейшей эксплуатации трансформатора и осуществлять техническую политику перехода к ремонту по фактическому состоянию оборудования в соответствии с правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей.
Таким образом, в современных условиях, когда потребность в надежной и качественной работе энергосистем непрерывно возрастает, вопрос совершенствование методов оценки состояния изоляции силовых трансформаторов весьма актуален. Он может быть решен за счёт поиска и применения новых технических решений, основанных на использовании лучших отечественных и импортных материалов, опыта передовых инофирм.
Объектом исследования - изоляция силовых трансформаторов, техническое состояние которой является решающим фактором отказов трансформаторного оборудования, влияющих на качество и надёжность работы энергосистемы.
Предмет исследования - факторы, воздействующие на изоляцию трансформатора в ходе его эксплуатации и определение существующих норм выявления дефектов по продуктам деградации изоляционных материалов.
Цель работы - разработка новых методов выявления дефектов по продуктам деградации изоляционных материалов и поиск возможных способов их реализации.
В соответствии с целью работы были поставлены и решены следующие задачи:
• анализ факторов, воздействующих на изоляцию трансформатора в процессе его эксплуатации;
• анализ продуктов деградации изоляционных материалов, формирование рабочего набора маркеров;
• анализ существующих методов выявления дефектов и оценки состояния изоляции по продуктам её разложения;
• разработка структурной схемы диагностического контроля технического состояния изоляции трансформатора;
• предложение возможной реализации разработанной схемы на базе используемого в мировой практике оборудования;
• прогнозирование экономического эффекта повышения эффективности методов оценки состояния изоляции силовых трансформаторов.
Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием теоретических исследований ведущих специалистов в данной области, методов математического моделирования, программно-технических средств, методов лабораторных испытаний.
Надежность работы энергосистемы в значительной степени зависит от надежности работы силовых трансформаторов и автотрансформаторов. Выход из строя данного оборудования приводит к весомым экономическим потерям, которые связаны, как со значительными затратами на покупку нового или восстановление повреждённого трансформатора, так и с ущербом от перерывов электроснабжения для конечного потребителя.
Надежная работа трансформатора определяется техническим состоянием всех его узлов и элементов. Основными причинами отказов в работе трансформаторного оборудования является: износ изоляции обмоток, низкое качество технического обслуживания и ремонта, несоблюдения периодичности и объема выполнения профилактических мероприятий, недостаточный уровень исполнения средств оценки технического состояния и диагностики, недостатки эксплуатации. Все, кроме первого из перечисленных пунктов, зависят от так называемого «человеческого» фактора, однако самой массовой причиной отказов трансформаторного оборудования является именно повреждения изоляции силовых обмоток.
Изоляция силовых трансформаторов представляет собой сложную систему, состоящую из различных как по значению, так и конструкции элементов и узлов. В процессе эксплуатации трансформатора, изоляция подвергается воздействию внешних и внутренних факторов. В результате чего, происходит загрязнение и увлажнение твердой изоляции и масла.
Старение изоляции - процесс изменения структуры, физико-химических и механических свойств изоляции. Когда изоляция стареет, она становится неспособной выполнять требуемые от неё функции, в результате чего, происходят сбои и отказы в работе трансформаторного оборудования.
Значительная часть отказов трансформаторов может быть предотвращена путем использования современных систем диагностики технического состояния и комплексного обследования. Данные системы опираются на действующие нормативные документы и обеспечивает не только комплексную оценку технического состояния силовых трансформаторов, но и принятие правильных решений по их дальнейшей эксплуатации. Они позволяют принимать решения по дальнейшей эксплуатации трансформатора и осуществлять техническую политику перехода к ремонту по фактическому состоянию оборудования в соответствии с правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей.
Таким образом, в современных условиях, когда потребность в надежной и качественной работе энергосистем непрерывно возрастает, вопрос совершенствование методов оценки состояния изоляции силовых трансформаторов весьма актуален. Он может быть решен за счёт поиска и применения новых технических решений, основанных на использовании лучших отечественных и импортных материалов, опыта передовых инофирм.
Объектом исследования - изоляция силовых трансформаторов, техническое состояние которой является решающим фактором отказов трансформаторного оборудования, влияющих на качество и надёжность работы энергосистемы.
Предмет исследования - факторы, воздействующие на изоляцию трансформатора в ходе его эксплуатации и определение существующих норм выявления дефектов по продуктам деградации изоляционных материалов.
Цель работы - разработка новых методов выявления дефектов по продуктам деградации изоляционных материалов и поиск возможных способов их реализации.
В соответствии с целью работы были поставлены и решены следующие задачи:
• анализ факторов, воздействующих на изоляцию трансформатора в процессе его эксплуатации;
• анализ продуктов деградации изоляционных материалов, формирование рабочего набора маркеров;
• анализ существующих методов выявления дефектов и оценки состояния изоляции по продуктам её разложения;
• разработка структурной схемы диагностического контроля технического состояния изоляции трансформатора;
• предложение возможной реализации разработанной схемы на базе используемого в мировой практике оборудования;
• прогнозирование экономического эффекта повышения эффективности методов оценки состояния изоляции силовых трансформаторов.
Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием теоретических исследований ведущих специалистов в данной области, методов математического моделирования, программно-технических средств, методов лабораторных испытаний.
Работы в области диагностики состояния высоковольтного маслонаполненного трансформаторного оборудования ведутся около пятидесяти лет. Основными объектами контроля являются силовые трансформаторы и автотрансформаторы. Резко возросшие в последние годы требования к надёжности электроснабжения потребителей, высокая стоимость оборудования, снижение уровней изоляции и увеличение в энергосистемах доли оборудования, проработавшего 20-30 лет и требующего непрерывного контроля его состояния, стимулировали процесс разработки в данной области.
В результате многолетних усилий разработчиков и служб эксплуатации создано несколько поколений систем диагностики. К системам наиболее низкого уровня можно отнести такие, в которых контроль состояния оборудования осуществляется обслуживающим персоналом подстанций путём периодических замеров определённых параметров на работающем оборудовании, а также при его плановом отключении или путём отбора проб.
Следующим шагом в развитии методов контроля явилось создание непрерывно действующих систем, реагирующих на отклонение измеряемых параметров от заданных значений и выдающих при этом соответствующие сигналы. При наличии сигналов обслуживающий персонал, как правило, проводит дополнительные измерения с использованием более точной аппаратуры (ХАРГ), а затем принимает решение.
В настоящее время разрабатываются, а в ряде стран уже применяются системы диагностики более высокого уровня. Это системы непрерывного действия, включающие одновременное измерение большого числа параметров, характеризующих состояние объекта, их обработку и анализ, сопоставление с базами данных, выработку рекомендаций и решений. Приборы физико-химического мониторинга являются их неотъемлемой частью.
Непрерывный мониторинг во время работы трансформатора даёт возможность выявить как быстро, так и медленно развивающиеся дефекты. Такой контроль позволяет повысить надежность эксплуатации и избежать аварийных ситуаций и их последствий. Хотя для выявления многих дефектов часто требуется сложная и дорогая аппаратура, расходы на нее всегда окупаются эффективным контролем состояния трансформатора. На сегодняшний день существует большой производственный спрос на решение этого вопроса, в связи с чем дальнейшие исследования, разработки и опыт в эксплуатации являются очень актуальными и перспективными видами деятельность в электроэнергетике.
В результате многолетних усилий разработчиков и служб эксплуатации создано несколько поколений систем диагностики. К системам наиболее низкого уровня можно отнести такие, в которых контроль состояния оборудования осуществляется обслуживающим персоналом подстанций путём периодических замеров определённых параметров на работающем оборудовании, а также при его плановом отключении или путём отбора проб.
Следующим шагом в развитии методов контроля явилось создание непрерывно действующих систем, реагирующих на отклонение измеряемых параметров от заданных значений и выдающих при этом соответствующие сигналы. При наличии сигналов обслуживающий персонал, как правило, проводит дополнительные измерения с использованием более точной аппаратуры (ХАРГ), а затем принимает решение.
В настоящее время разрабатываются, а в ряде стран уже применяются системы диагностики более высокого уровня. Это системы непрерывного действия, включающие одновременное измерение большого числа параметров, характеризующих состояние объекта, их обработку и анализ, сопоставление с базами данных, выработку рекомендаций и решений. Приборы физико-химического мониторинга являются их неотъемлемой частью.
Непрерывный мониторинг во время работы трансформатора даёт возможность выявить как быстро, так и медленно развивающиеся дефекты. Такой контроль позволяет повысить надежность эксплуатации и избежать аварийных ситуаций и их последствий. Хотя для выявления многих дефектов часто требуется сложная и дорогая аппаратура, расходы на нее всегда окупаются эффективным контролем состояния трансформатора. На сегодняшний день существует большой производственный спрос на решение этого вопроса, в связи с чем дальнейшие исследования, разработки и опыт в эксплуатации являются очень актуальными и перспективными видами деятельность в электроэнергетике.