Помощь студентам в учебе
Прогнозирование эксплуатационной надежности трансформаторов напряжением 6 - 35 кВ Республики Казахстан
|
Введение 9
Общая характеристика работы 11
1 Основные неисправности и причины выхода силового трансформатора
из строя 14
1.1 Состояние парка трансформаторного оборудования 14
1.2 Анализ повреждаемости трансформатора 16
1.3 Причины выхода трансформаторов из строя 16
1.4 Неисправности силовых трансформаторов 19
1.5 Жизненный цикл силовых трансформаторов 22
2 Разработка классификаций дефектов в трансформаторе и модели их
развития 24
2.1 Основные опасные воздействия на трансформатор 24
2.2 Анализ существующих классификаций дефектов
в трансформаторе 27
2.3 Анализ видов дефекта 29
2.4 Контроль состояния трансформатора. Виды диагностики 31
2.5 Эксплуатационная надежность трансформатора 34
3 Расчет эксплуатационной надежности силовых трансформаторов 41
3.1 Разработка алгоритма математической модели оценки
надежности 41
3.2 Обработка результатов наблюдения для трансформаторов типа
ТМ-250-10/0,4 43
3.3 Расчет показателей надежности трансформаторов типа ТМ-250-
10/0,4 47
3.4 Расчет долговечности 48
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 52
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования 53
4.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 54
4.3 Технология QuaD 55
4.4 Организация и планирование НИР 58
4.4.1 Расчет нарастания технической готовности работ 60
4.5 Расчет затрат на проведение НИР 61
4.5.1 Материальные затраты 62
4.5.2 Расчет затрат на электроэнергию 63
4.6 Расчет амортизационных расходов 65
4.7 Расчет прочих расходов 65
4.8 Оценка научно - технической результативности НИР 66
5 Социальная ответственность 74
5.1 Производственная безопасность 74
5.1.1 Анализ вредных факторов производственной среды 74
5.1.2 Анализ опасных факторов производственной среды 84
5.2 Экологическая безопасность 88
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 90
5.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 90
5.3.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и
разработка порядка действия в случае возникновения ЧС 91
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности 93
5.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства.... 93
5.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей
зоны 93
5.5 Разработка пожарной безопасности 94
Заключение 100
Список публикаций Калимбекова Р.Н 102
Список литературы 103
Приложение А 108
Общая характеристика работы 11
1 Основные неисправности и причины выхода силового трансформатора
из строя 14
1.1 Состояние парка трансформаторного оборудования 14
1.2 Анализ повреждаемости трансформатора 16
1.3 Причины выхода трансформаторов из строя 16
1.4 Неисправности силовых трансформаторов 19
1.5 Жизненный цикл силовых трансформаторов 22
2 Разработка классификаций дефектов в трансформаторе и модели их
развития 24
2.1 Основные опасные воздействия на трансформатор 24
2.2 Анализ существующих классификаций дефектов
в трансформаторе 27
2.3 Анализ видов дефекта 29
2.4 Контроль состояния трансформатора. Виды диагностики 31
2.5 Эксплуатационная надежность трансформатора 34
3 Расчет эксплуатационной надежности силовых трансформаторов 41
3.1 Разработка алгоритма математической модели оценки
надежности 41
3.2 Обработка результатов наблюдения для трансформаторов типа
ТМ-250-10/0,4 43
3.3 Расчет показателей надежности трансформаторов типа ТМ-250-
10/0,4 47
3.4 Расчет долговечности 48
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 52
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования 53
4.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 54
4.3 Технология QuaD 55
4.4 Организация и планирование НИР 58
4.4.1 Расчет нарастания технической готовности работ 60
4.5 Расчет затрат на проведение НИР 61
4.5.1 Материальные затраты 62
4.5.2 Расчет затрат на электроэнергию 63
4.6 Расчет амортизационных расходов 65
4.7 Расчет прочих расходов 65
4.8 Оценка научно - технической результативности НИР 66
5 Социальная ответственность 74
5.1 Производственная безопасность 74
5.1.1 Анализ вредных факторов производственной среды 74
5.1.2 Анализ опасных факторов производственной среды 84
5.2 Экологическая безопасность 88
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 90
5.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 90
5.3.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и
разработка порядка действия в случае возникновения ЧС 91
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности 93
5.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства.... 93
5.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей
зоны 93
5.5 Разработка пожарной безопасности 94
Заключение 100
Список публикаций Калимбекова Р.Н 102
Список литературы 103
Приложение А 108
Силовые трансформаторы являются критическими компонентами современных энергетических систем. Они используются для увеличения и снижения напряжения, чтобы обеспечить передачу и распределение электрической энергии. Хотя, как правило, они весьма надежны, в сегодняшнем обществе отказы, которые приводят к прекращению подачи энергии в жилые дома и в промышленные здания, становятся все менее приемлемыми для потребителей и регуляторов. Это дополняется высокими финансовыми затратами и вопросами безопасности, касающихся отказов и неожиданных отключений подачи энергии.
Быстрый рост спроса на электрическую энергию в 1960-х и 1970-х годах создал предпосылки для значительных инвестиций в энергетическую инфраструктуру, включая и трансформаторы для существовавших и более высоких уровней напряжения для экономичной передачи постоянно увеличивающихся объемов энергии, требуемой потребителям. Большое количество этих трансформаторов сегодня имеют возраст, превышающий 40 лет. Со старением трансформаторов появляется обеспокоенность по поводу их способности продолжать надежную работу. Некоторые трансформаторы способны работать долгое время (более 50 лет после начальной установки), а другие могут быть подвержены отказам через относительно небольшой период времени. Хронологический возраст трансформатора и величина его старения за это время не всегда хорошо коррелируют друг с другом. К релевантным факторам, оказывающим влияние на реальный период работы трансформатора, относятся его конструкция, обслуживание, воздействие на него внешних скачков напряжения и отказов, нагрузка, температура, в которой он функционирует, периодичность работы, окружающая среда, и многое другое. Все энергоснабжающие организации и производители электрической энергии, парк трансформаторов которых достаточно стар, должны, в какой-то момент времени, задуматься о перспективах очень затратных проектов по замене старого оборудования с тем, чтобы
гарантировать высокую надежность и качество работы. Оценки всех эти активов должны включать в себя затраты, связанные с отказом устройств, с неожиданными отключениями, с последующими повреждениями, с восстановлением напряжения, с выплатой штрафов, а также операционные затраты, относящиеся к исправлению создавшейся ситуации.
Эти стареющие трансформаторы работают в условиях увеличенной операционной температуры в связи с более высоким спросом и пониженными возможностями для его удовлетворения. Чтобы обеспечить более высокую надежность стареющего парка оборудования, необходим способ оценки, позволяющий идентифицировать трансформаторы с высоким риском отказа. К счастью, сегодня существуют проверенные средства, позволяющие смягчить эти риски. К более устойчивым, надежным электрическим системам приводят превентивные действия с хорошими диагностическими программами, процедуры обслуживания, и планы замены и обновления оборудования, а также стратегии нагрузки и экономии.
Быстрый рост спроса на электрическую энергию в 1960-х и 1970-х годах создал предпосылки для значительных инвестиций в энергетическую инфраструктуру, включая и трансформаторы для существовавших и более высоких уровней напряжения для экономичной передачи постоянно увеличивающихся объемов энергии, требуемой потребителям. Большое количество этих трансформаторов сегодня имеют возраст, превышающий 40 лет. Со старением трансформаторов появляется обеспокоенность по поводу их способности продолжать надежную работу. Некоторые трансформаторы способны работать долгое время (более 50 лет после начальной установки), а другие могут быть подвержены отказам через относительно небольшой период времени. Хронологический возраст трансформатора и величина его старения за это время не всегда хорошо коррелируют друг с другом. К релевантным факторам, оказывающим влияние на реальный период работы трансформатора, относятся его конструкция, обслуживание, воздействие на него внешних скачков напряжения и отказов, нагрузка, температура, в которой он функционирует, периодичность работы, окружающая среда, и многое другое. Все энергоснабжающие организации и производители электрической энергии, парк трансформаторов которых достаточно стар, должны, в какой-то момент времени, задуматься о перспективах очень затратных проектов по замене старого оборудования с тем, чтобы
гарантировать высокую надежность и качество работы. Оценки всех эти активов должны включать в себя затраты, связанные с отказом устройств, с неожиданными отключениями, с последующими повреждениями, с восстановлением напряжения, с выплатой штрафов, а также операционные затраты, относящиеся к исправлению создавшейся ситуации.
Эти стареющие трансформаторы работают в условиях увеличенной операционной температуры в связи с более высоким спросом и пониженными возможностями для его удовлетворения. Чтобы обеспечить более высокую надежность стареющего парка оборудования, необходим способ оценки, позволяющий идентифицировать трансформаторы с высоким риском отказа. К счастью, сегодня существуют проверенные средства, позволяющие смягчить эти риски. К более устойчивым, надежным электрическим системам приводят превентивные действия с хорошими диагностическими программами, процедуры обслуживания, и планы замены и обновления оборудования, а также стратегии нагрузки и экономии.
Данная магистерская диссертация посвящена вопросам исследования работы силовых трансформаторов, которые включают оценку эксплуатационной надежности по данным наработки на отказ, классификацию и исследование дефектов, аварийных процессов в силовых трансформаторах, а также разработка рекомендаций при проектировании и ремонте.
Проектирование силовых трансформаторов должно осуществляться с учетом взаимосвязи и взаимодействия всех этапов его жизненного цикла. Проведен расчет надежности на всех этапах жизненного цикла трансформатора и дано четкое представление, какие этапы требуют тщательного внимания. Исследование работы трансформаторов, а именно полного жизненного цикла и оценки эксплуатационной надежности является важной задачей при проектировании, эксплуатации и совершенствовании системы технического обслуживания и ремонта. Это позволяет повысить качество, надежность трансформаторов, а также существенно снизить затраты, связанные с устранением внезапных отказов и постановкой на внеплановые ремонтновосстановительные работы.
При анализе вероятностной характеристики интенсивности отказов силового трансформатора до 125000 кВА можно дать рекомендацию по ограничению эксплуатации трансформатора сроком, когда на интервале деградации интенсивность отказов не будет превышать интенсивности отказов периода приработки. Тогда максимальный срок эксплуатации будет ограничен 37,418 годами с целью повышения надежности работы и обновления эксплуатируемого парка трансформаторов.
Среднее же время безотказной работы силового трансформатора равно 20,12 года.
В результате полученных расчетных данных построен график зависимости вероятности безотказной работы от времени первого P(t) =
трансформатора типа ТМ-250-10/0,4. Сделан вывод о том, что с увеличением времени эксплуатации трансформатора вероятность безотказной работы будет снижаться согласно кривой рис. 3.3
Полученные результаты будут использованы при проектировании, изготовлении и эксплуатации трансформаторов, а также для принятия решения при работе с оборудованием, исчерпавшим свой нормативный ресурс.
Проектирование силовых трансформаторов должно осуществляться с учетом взаимосвязи и взаимодействия всех этапов его жизненного цикла. Проведен расчет надежности на всех этапах жизненного цикла трансформатора и дано четкое представление, какие этапы требуют тщательного внимания. Исследование работы трансформаторов, а именно полного жизненного цикла и оценки эксплуатационной надежности является важной задачей при проектировании, эксплуатации и совершенствовании системы технического обслуживания и ремонта. Это позволяет повысить качество, надежность трансформаторов, а также существенно снизить затраты, связанные с устранением внезапных отказов и постановкой на внеплановые ремонтновосстановительные работы.
При анализе вероятностной характеристики интенсивности отказов силового трансформатора до 125000 кВА можно дать рекомендацию по ограничению эксплуатации трансформатора сроком, когда на интервале деградации интенсивность отказов не будет превышать интенсивности отказов периода приработки. Тогда максимальный срок эксплуатации будет ограничен 37,418 годами с целью повышения надежности работы и обновления эксплуатируемого парка трансформаторов.
Среднее же время безотказной работы силового трансформатора равно 20,12 года.
В результате полученных расчетных данных построен график зависимости вероятности безотказной работы от времени первого P(t) =
трансформатора типа ТМ-250-10/0,4. Сделан вывод о том, что с увеличением времени эксплуатации трансформатора вероятность безотказной работы будет снижаться согласно кривой рис. 3.3
Полученные результаты будут использованы при проектировании, изготовлении и эксплуатации трансформаторов, а также для принятия решения при работе с оборудованием, исчерпавшим свой нормативный ресурс.