Эксплуатация трансформаторов

Опубликовано: 31 Декабрь 2015

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Традиционный подход к техническому обслуживанию трансформаторов, проводимый по календарному графику, заключается в проведении запланированных профилактических испытаний и ремонтов через заданные интервалы времени. Исправным считался трансформатор, характеристики которого соответствовали нормам. Однако многолетний опыт эксплуатации показывает, что существующая Система периодического профилактического контроля не обеспечивает достаточной надежности трансформаторов, особенно силовых.
Усовершенствование эксплуатации трансформаторов возможно при переходе к ремонтам по результатам контроля. Для этого необходимы создание и развитие соответствующих методов и средств технической диагностики, причем перспективным является развитие методов мониторинга и контроля оборудования под рабочим напряжением Системы контроля и диагностики состояния трансформаторов развиваются на основе анализа наблюдавшихся в эксплуатации отказов. Так, у трансформаторов 110-750 кВ мощностью 16 MBA причинами 50% отказов явились повреждения внешних систем трансформаторов в 25 – загрязнение и старение изоляции, 16 – другие износовые повреждения. За последние 5 лет до 51 % аварий произошло в трансформаторах с наработкой 15-25 лет. Основными причинами отказов были снижение электрической прочности главной изоляции в результате ее увлажнения, загрязнения и старения; повреждение обмоток в результате воздействия токов КЗ или из-за распрессовки обмоток; повреждение вводов из-за понижения электрической прочности внутренней изоляции, в частности перекрытие по внутренней поверхности нижней фарфоровой покрышки.
Отказы трансформаторов мощностью более 100MB-A, вызванные внутренними повреждениями, приведены в табл. 4.

Таблица 4
Отказы мощных трансформаторов, вызванные внутренними
повреждениями

Компонент

Вид повреждения

Доля отказов к общему числу, %

Обмотки

Электрический пробой

14

Механические деформации

10,7

Термический износ

1,6

Всего

26,4

Главная изоляция обмоток и отводов

Диэлектрический пробой, частичные или ползущие разряды

14

Остов, электромагнитные шунты

Перегрев, искрение в масле

8,3

Отводы РПН

Повышенный нагрев, механические повреждения

4,1

Перегрев контактов

8,3

Повреждение или ЧР в изоляции

5,0

Механические нарушения

0,83

Всего

14

Вводы

Пробой внутренней изоляции

2*

Перегрев контактных соединений

5

Всего

33

Итого

100

Было рассмотрено более 120 отказов, связанных только с внутренними (скрытыми) повреждениями. Не учтены отказы и вынужденные отключения, обусловленные внешними причинами: вытеканием масла из трансформаторов и вводов; низким или завышенным уровнем масла; перекрытием внешней изоляции, отказами приводов РПН; отказами элементов систем охлаждения и контрольно-измерительной аппаратуры, составляющие более половины случаев вынужденных отключений.

Анализ повреждаемости показывает:

  1. Примерно 50 % отказов произошло после 15 лет эксплуатации, в том числе 23,3 % – после 25 лет.
  2. Несмотря на значительное постарение парка трансформаторов, отсутствует заметная повреждаемость вследствие термоокислительного старения изоляции обмоток – 1,6 %. 3.60% отказов обусловлено нарушением электрической изоляции обмоток, отводов, вводов и устройств РПН.
  3. 70 % электрических повреждений витковой и межкатушечной изоляции произошло в обмотках высокого напряжения, которые более чувствительны к загрязнению и увлажнению, и после сравнительно длительной эксплуатации (более 19 лет), 6 отказов изоляции произошло при воздействии грозовых перенапряжений.
  4. 16,7% отказов вызвано повреждениями токоведущих соединений устройств РПН.
  5. 10,3% отказов (преимущественно повреждения обмоток НН) произошло при воздействиях сквозных коротких замыканий.

К катастрофическим отказам (взрывы, пожары, разливы масла и др.) приводили случаи повреждений вводов, КЗ в баках устройств РПН, пробои междуфазной изоляции и изоляции промежутка обмотка ВН – бак.
Возможно, 90 % отказов трансформаторов после 15 лет работы могло быть предупреждено при совершенствовании методов и систем диагностики.
Анализ отказов позволяет определить следующие приоритетные задачи системы контроля и диагностики:
выявление опасного ухудшения изоляционных свойств и начальных повреждений в главной и продольной изоляции обмоток (особенно ВН), изоляции отводов и узлов РПН;
обнаружение механических деформаций обмоток и ослабление их прессовки;
перегрев изоляции обмоток и отводов, контактов РПН;
выявление дефектов во вводах и предупреждение пробоя их изоляции;
выявление (особенно в сверхмощных трансформаторах) местных перегревов в остове, его креплениях в баке и пр.;
предупреждение механических повреждений устройств РПН.
Система контроля состояния изоляции трансформаторов и диагностика развивающихся повреждений, разработанная с учетом классификации отказов, представлены в табл. 5.

Анализ отказов позволяет выделить три направления мониторинга:

  1. Контроль нормальных режимов работы трансформатора.
  2. Контроль и ограничение аномальных режимов, вызывающих повышенные или недопустимые воздействия на оборудование.

Опыт показывает, что в зависимости от назначения и места установки трансформаторов виды аномальных воздействий, влияющих на техническое состояние, различны. Например, для блочных трансформаторов характерны КЗ на генераторной стороне и несинхронные включения; перевозбуждения; коммутационные перенапряжения при включениях со стороны ВН; грозовые перенапряжения, особенно в случаях перекрытия внешней изоляции. Для сетевых автотрансформаторов существенными воздействиями являются сквозные КЗ; перевозбуждения при работе в понижающем режиме с нагруженной третичной обмоткой; перенапряжения при включениях – отключениях холостых линий и автотрансформаторов.
Выявить очевидные аномалии можно по следующим признакам: общее или местное повышение температуры, появление посторонних звуков и иных акустических сигналов, необычная вибрация и особенно обнаружение в масле газов – явление, которое практически однозначно связано с процессами аномальной деградации материалов.

  1. Контроль и диагностика состояния оборудования, предупреждение отказов и опасного развития начальных повреждений. Всю необходимую информацию без отключения оборудования от сети возможно получить посредством установки постоянных датчиков, периодического или ситуационного контроля путем подключения или установки временных датчиков и периодического контроля без вмешательства в оборудование.

Таблица 5
Методы контроля и диагностики состояния изоляции

Методы контроля и диагностики состояния изоляции

Окончание табл. 2.2.

Ещё по теме:

написано в рубрике: Статьи
Метки: , ,

Оставить отзыв