Силовые трансформаторы являются самыми дорогим и критическим элементом оборудования в системе распределения электроэнергии. Методы обнаружения неисправностей предназначены служить предупреждением для развивающихся нарушений в трансформаторах, и эти методы имеют много параметров измерения и визуального осмотра.
Современные трансформаторы работают при номинальной нагрузке и, благодаря постоянно растущему спросу на мощность, все чаще перегружены. Поэтому возникает необходимость в регулярном мониторинге силовых трансформаторов на предмет нарушений и, при их выявлении, обеспечении оперативных превентивных или корректирующих действий. Мониторинг состояния также помогает в оценке остаточного ресурса трансформаторов, гарантируя, что электроэнергетическое предприятие не будет застигнутым врасплох внезапной аварией трансформатора, которая почти всегда приводит к большим потерям.
Существует множество факторов, ответственных за износ силового трансформатора. Контролируя следующие переменные, можно действительно продлить срок эксплуатации трансформатора:
Наличие воды в изоляции, которое может спровоцировать разрушение молекулярных цепей, способствовать старению целлюлозы и негативно сказаться на растяжении и диэлектрических свойствах изоляции.
Гидрокарбон, минеральные и силиконовые масла используются в качестве изоляционных жидкостей силовых трансформаторов из-за их высокой диэлектрической прочности, теплопроводности и химической стабильности.
При нормальных условиях эксплуатации происходит лишь незначительное разложение диэлектрической жидкости. Тем не менее, в случае возникновения электрических или температурных нарушений, изоляционная жидкость и твердая изоляция частично разрушаются. Вследствие разложения происходит образование газов с низкой молекулярной массой, как водород, метан, этан, ацетилен, окись углерода и двуокись углерода. Эти газы растворяются в диэлектрической жидкости. Проанализировав количество каждого из содержащихся в жидкости газов, можно установить наличие таких неисправностей, как коронарные и дуговые разряды, искрение, перегрев.
Имеются устройства непрерывного контроля над температурой, содержанием газов в масле и уровнем вибрации РПН. Частота проведения проверок зависит от вида тестирования, важности оборудования, а также от того, известно ли о существовании какой-либо проблемы, неисправности или о характерных для данной группы трансформаторов поломках.
Срок службы силового трансформатора можно определить по состоянию и степени устаревания изоляции. Трансформаторное масло и крафт-бумага являются основными изоляционными материалами трансформатора. Из-за тепловых и электрических нагрузок оба материала разрушаются, образовывая продукты реакции, которые можно использовать для контроля за степенью повреждения и незначительными неполадками. Дальнейшие темпы износа будут зависеть от условий эксплуатации.
Ниже представлены типичные диагностические исследования, которые используются для определения степени износа трансформатора:
Оценка состояния как нового, так и старого масла, имеет свою целесообразность. Тестирование нового масла проводится с целью проверки того, насколько оно подходит для конкретного трансформатора.
естирование использованного масла предусмотрено для контроля за состоянием трансформатора и определения его срока службы. Оценка состояния масла при помощи анализа фурановых соединений является надежным индикатором комплексного и кумулятивного старения целлюлозного материала, присутствующего в трансформаторе. Данные о фуране в трансформаторной жидкости позволяют измерить средний показатель разрушения всего объема изоляции.
Анализ растворенных в масле газов производится в соответствии с РД 153-34.0-46.302-00 “Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов растворенных в масле” и РД 34.46.303.-98 “Методические указания по подготовке и проведению хроматографического анализа газов растворенных в масле силовых трансформаторов”. К этому диагностическому исследованию обращаются намного чаще других и оно является самым важным, из тех, что проводятся на трансформаторном масле.
Когда изоляционные материалы силового трансформатора разрушаются от чрезмерной тепловой или электрической нагрузки, формируются газообразные побочные продукты. Эти побочные продукты характеризуют тип неисправности, вовлеченные материалы и серьезность состояния.
Именно способность выявлять такое множество проблем делает анализ растворенных в масле газов мощным инструментом для обнаружения неисправностей и исследования их первопричин после того, как произошел сбой. Растворенные газы можно выявить в малых концентрациях (миллионные доли или уровень мд). Благодаря этому возможно раннее вмешательство до того, как произойдет отказ электрической аппаратуры, а также проведение планового текущего ремонта.
Техника проведения анализа растворенных газов предусматривает извлечение газов из масла и введение их в газовый хроматограф (ГХ). Определение газовых концентраций обычно предполагает использование пламенно-ионизационного детектора (ПИД) и детектора теплопроводности (ДТ). В большинстве систем также применяется метанатор, который преобразует любую окись углерода и двуокись углерода в метан, чтобы их можно было сжечь и выявить с помощью ПИД, который является сенсором с внушительной чувствительностью.
Частота проверок зависит от использования и важности силового трансформатора. Это может быть ежедневный или еженедельный контроль, полугодовой или годовой контроль, трехгодичный или пятилетний контроль.
Ежедневное или еженедельное обследование позволяет выявить любые неполадки в процессе работы, а также повышение температуры масла и проблемы в РПН.
Решение о частоте проведения тестирования следует принимать исходя из ретроспективных данных и важности оборудования. Если же ретроспективных данных нет, оборудование новое или недавно отремонтированное, необходимо сделать плотную выборку – от нескольких недель до нескольких месяцев между каждым сбором данных. Убедившись в целостности устройства, можно снизить частоту проверок.
В энергосистеме, которая демонстрирует множество признаков преклонного возраста, инспекции силовых трансформаторов и мониторинг их состояния являются крайне важным заданием. С приходом Smart Grid и более новых технологий, многие из существующих систем будут либо вынуждены приспосабливаться, либо сильно устареют. В ближайшие несколько лет электроэнергетическим предприятиям необходимо много планировать и инвестировать для поддержания оптимальных условий эксплуатации оборудования до тех пор, пока большие перемены станут неизбежными.
Никто пока не комментировал эту страницу.