Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

transform.ru ::Лурье А.И. процесс включения трансформатора на холостой ход и короткое замыкание. Электротехника. - 2008, № 2. - С. 2-18.
 

Оценка состояния изоляции силовых трансформаторов на основе исследования поляризационных процессов

Чернышев В.А., д.т.н., профессор, Чернов В.А., ассистент, Кисляков М.А., аспирант

Филиал ГОУ ВПО "МЭИ (ТУ)" в г. Смоленске

 

 
Разработка методов высокоэффективного профилактического контроля и обслуживания систем распределения и передачи мощных энергетических потоков наталкивается на проблему создания современных методологических приёмов и методик оценки текущего состояния работающего длительное время оборудования. Решение проблемы требует не только высокоточного приборного обеспечения и наличия хорошо подготовленного инженерного персонала, но и глубокого понимания процессов, протекающих в действующем оборудовании.

Хорошо теоретически обоснованные и экспериментально подтверждённые физические модели процессов, ответственных за изменение состояния контролируемого объекта во времени, определяют структуру и методологию разрабатываемых методов профилактического контроля и обслуживания энергетического оборудования. Компьютерная увязка всех стадий получения информации, её хранения и обработки, выбор оптимального варианта оценивания с помощью эффективного программного обеспечения делают получаемую информацию о состоянии контролируемого объекта доступной для восприятия и принятия обоснованного решения.

В настоящее время существует большое количество методов контроля состояния высоковольтных трансформаторов, так и не обеспечивших, однако, широкое повсеместное внедрение профилактического контроля. В каждом таком методе используется своя физическая модель, раскрывающая характер энергетического воздействия определённого вида на объект контроля и свои принципиально различные подходы аппаратурного оформления. Таких энергетических воздействий оказывается довольно много: это волны электрического перенапряжения, термические пики, области повышенных температур, процессы, связанные с развитием частичных разрядов, импульсные механические нагрузки, звуковые и ультразвуковые колебания, процессы старения и многое другое.

Все существующие методы контроля состояния можно разделить на несколько принципиально различных групп.

  1. Традиционные измерения параметров выполняют на отключённом оборудовании, они регулярно проводятся обслуживающим персоналом. Такими параметрами являются: тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, сопротивление изоляции Rиз обмоток и вводов, омическое сопротивление обмоток постоянному току, потери холостого хода и др.
  2. Измерения проводят на трансформаторах при рабочем напряжении в режиме наибольших нагрузок и (или) холостого хода. К таким методам отнесены:
  • измерение интенсивности частичных разрядов;
  • акустическое обследование бака трансформатора для определения координат нахождения источников электрических разрядов;
  • вибрационное исследование относительного уровня прессовки обмоток и магнитопровода и общей прочности конструкции;
  • термографическое обследование бака трансформатора и навесной аппаратуры.
  1. Физико-химические анализы масла из бака, маслонаполненных вводов, контактора РПН. Кроме оценки традиционных параметров (пробивное напряжение, кислотное число, степень увлажнения) проводят газовый хроматографический анализ 11 видов характерных газов, растворённых в масле. Методом жидкостной хроматографии определяют степень деструкции твёрдой изоляции, а методом инфракрасной спектроскопии обнаруживают присутствие шлаков и трудно растворимых в масле осадков.
  2. Мониторинг основных показателей работы трансформаторов.
  3. Анализы проводят на тех трансформаторах, для которых по результатам первых четырёх групп измерений планируется проведение капитального ремонта. Это определение степени полимеризации, оценка её механической прочности, прямые измерения влагосодержания.

Большое разнообразие методов контроля, сложность диагностического оборудования, отсутствие хорошо разработанных методик контроля и скудость базы исходных данных справочного характера не позволяют иметь единое информационное поле, обеспечивающее создание унифицированной методики достоверной оценки состояния работающего электротехнического устройства. Многочисленные методики контроля отличаются, прежде всего, видом контролируемых параметров и характеристиками используемого контрольно-измерительного оборудования.

С целью обеспечения большей достоверности получаемых результатов диагностики во многих методиках практикуется использование многопараметрических подходов, когда под контролем находится некоторая совокупность различных по своей физической природе параметров. Несмотря, на проявляющиеся при этом преимущества, сложность интерпретации различной по своей природе информации иногда оказывается трудно преодолимой.

Предлагаемая нами методика опенки состояния принимает во внимание утверждение Т.А. Ргеvorst: "The life of a transformer is limited to the life of its solid insulation" (Время жизни трансформатора определяется временем жизни его твёрдой изоляции). В качестве основной исходной предпосылки в работе использовано представление о том, что все энергетические процессы, развивающиеся в объёме контролируемого объекта, фиксируются твёрдой изоляцией в виде некоторой совокупности разного рода нарушений, накопление которых в изоляционной системе приводит к изменению свойств и параметров изоляционной конструкции трансформатора. В этом смысле изоляционная конструкция "обладает памятью". Она оказывается способной накапливать и сохранять информацию обо всех критических энергетических воздействиях, имевших место ранее. Действительно, если в объёме работающего трансформатора имеют место частичные разряды заметной интенсивности или вибрация пластин магнитопровода из-за низкого уровня его прессовки, то свойства его изоляционной системы будут существенно отличаться от свойств изоляционной системы трансформатора, в котором такие процессы исключены или сведены к минимуму.

Накопление дефектов в объёме твёрдой компоненты изоляционной конструкции трансформатора приводит к изменению свойств и структуры не только исходных материалов, но и параметров конструкции изоляционного промежутка.

В нашей методике используется накопленный опыт, связанный с изучением природы поляризационных процессов, которые могут развиваться в изоляционных системах сложного энергетического оборудования. Интенсивность и вид поляризационных процессов зависят не только от особенностей изоляционной конструкции, но и очень чувствительны даже к малейшим нарушениям, возникающим в объёме материалов, обеспечивающих требуемый уровень надёжности работы изоляционного промежутка. Выходным параметром в данном случае является плотность тока абсорбции, величина которого действительно зависит от степени загрязнения работающих в промежутке материалов низкомолекулярными продуктами деструкции полимерных цепей целлюлозы в присутствии избыточного количества влаги.

Большое количество дефектов, различных по своему химическому составу и строению, каждый из которых вносит свой вклад в общую величину плотности абсорбционного тока и проявляется при определённых условиях, приводит к тому, что контролируемая величина плотности абсорбционного тока представляется суммой некоторой совокупности "элементарных"

токов. Каждый из элементарных токов обусловлен только присущим ему процессом поляризации. В результате выходной параметр представляется в виде некоторого временного спектра поляризационного тока. Вид спектра, форма отдельных его компонентов и положение их на временной оси несут в себе основную информацию о состоянии изоляционного промежутка.

Для количественной характеристики состояния изоляционного промежутка обычно используется довольно обширный набор единичных показателей. Кроме общеизвестных показателей (сопротивление изоляции Rиз, тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, величина тока утечки Iут и др.) имеются: индекс поляризации PI, коэффициент диэлектрической абсорбции DAR, коэффициент диэлектрического разряда DD, величину возвратного напряжения RVM и др. Однако перечисленные показатели по своей физической природе скорее относятся к статическим параметрам, которые характеризуют процесс электропереноса только в некоторые конвенционно установленные моменты времени. Поэтому даже тщательный контроль этих параметров не отражает всех особенностей поведения поляризационного спектра. Информация, полученная таким образом, оказывается неполной.

 
 
Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  ©  Электрика 12/2009
Материал размещен на www.transform.ru 20.01.2010 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????