Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

transform.ru :: Денисов В.И., Дзюба А.А. Основы рыночных отношений в электроэнергетике / Электрические станции
 

Влияние качества электроэнергии на надежность силового

трансформатора

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описано влияние качества электроэнергии на надежность электроснабжения за счет увеличения сработанного ресурса изоляции силового трансформатора подстанции, питающей потребителей с различной категорией надежности электроснабжения. Приведены графики зависимости интенсивности отказа трансформатора от кратности увеличения его срока службы, а также показано снижение межремонтного пе­риода при работе силового трансформатора с ухудшенными показателями качества электроэнергии.

Ключевые слова: силовой трансформатор, качество электрической энергии, надежность электроснабжения.

 

 

Обеспечение надежности электроснабжения (НЭС) является гарантией выполнения обязательств поставщика перед потребителем электрической энергии (ЭЭ). Уровень НЭС зависит от сетевой топологии системы электроснабжения (СЭС) — структурная надежность и от технического состояния элементов СЭС — функциональная надежность. Электрическая схема СЭС закладывается на этапе проектирования и в процессе эксплуатации практически не изменяется, что нельзя сказать о техническом состоянии элементов, входящих в структуру СЭС. Для поддержания требуемого уровня НЭС сетевая организация проводит комплекс эксплуатационных мер, связанных с проведением: капитальных ремонтов (КР), замены старого оборудования на новое, мониторинга текущего технического состояния и диагностики электросетевого оборудования. Вы­полнение перечисленных мероприятий является достаточным условием для обеспечения непрерывного питания электроприемников различной категории надежности электроснабжения.

Перерыв электроснабжения или ограничение объема поставляемой электроэнергии происходит при отказе одного или совокупности элементов распределительной сети. Причины отказа элементов электроэнергетической системы (ЭЭС) условно можно разделить на два больших класса:

—  внешние (форс-мажорные обстоятельства, человеческий фактор, перенапряжения, сквозные токи КЗ, длительные токовые перегрузки, ухудшение качества электроэнергии в сети по коэффициентам искажения синусоидальности и обратной последовательности по напряжению);

—    внутренние (износ и старение электроизоляционных и конструкционных материалов, брак завода изготовителя).

Воздействие факторов может быть кратковременным (доли секунды) или продолжительным (месяцы, годы). Длительность перехода элемента СЭС из рабочего состояния в состояние отказа определяется значением воз­действующего фактора. Кратковременно действующие факторы имеют большую амплитуду, являются редкими и внезапными событиями. Факторы с малыми амплитудами воздействуют на элемент постепенно в течение дли­тельного времени, накапливая в нем элементарные повреждения.

Влияние качества электроэнергии на формирование отказа трансформатора

В распределительных электрических сетях основным элементом, выполняющим функцию преобразования напряжения для последующей передачи и распределения электроэнергии в узлах нагрузки, является силовой трансформатор. Выход его из строя приводит к наиболее тяжелым последствиям. Это в первую очередь связано с длительностью его восстановления после отказа или при наличии складского резерва с длительностью ввода его в эксплуатацию.

В процессе эксплуатации трансформатор подвергается различным внешним и внутренним воздействиям. Согласно статистическим данным [1], наиболее повреждаемой частью силовых трансформаторов является обмотка — 52% зарегистрированных случаев, вводы — 27%. Процент повреждений обмоток распределился по ее элементам следующим образом: главная изоляция — 12%, витковые и межкатушечные замыкания — 28%, термические и динамические воздействия — 12%. Таким образом можно сделать вывод о том, что наиболее уязвимым местом в трансформаторе является межвитковая изоляция его обмоток.

В процессе работы изоляция обмоток силового трансформатора подвергается эксплуатационным воздействиям: термическим, электрическим, химическим, механическим. В зависимости от отработанного ресурса и от ус­ловий эксплуатации могут преобладать те или иные разрушающие воздействия. Для создания простой и в то же время максимально приближенной к действительности математической модели необходимо выделить доминирующие показатели и параметры. Например, в [2] оценка надежности электрических машин осуществляется при помощи модели, состоящей из пары изолированных друг от друга элементарных проводников обмотки статора. В качестве параметра рассматривается напряжение пробоя материала межвитковой изоляции электрической машины.

Исследуем формирование отказа трансформатора, который приводит к нарушению электроснабжения, в результате теплового старения изоляции токоведущих частей за счет: тока нагрузки, токов высших гармоник и токов обратной последовательности. При расчете теплового старения изоляции силового трансформатора принимаем следующие допущения:

-  срок службы электрооборудования определяется сроком службы изоляции;

- срок службы изоляции определяется термическим старением;

- на интервале времени 0<∆t≤4Tv, где Tv  — постоянная времени нагрева (охлаждения) электрооборудования, превышение температуры изменяется по экспоненциальному закону.


 

Выводы

1.     Надежность электроснабжения узла нагрузки распределительной электрической сети, характеризующегося ухудшенными значениями показателей качества электроэнергии, такими как коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения и коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, необходимо определять с учетом этих показателей.

2.   Для поддержания требуемого уровня надежности электроснабжения потребителей предлагается проводить ремонтно-восстановительные работы с периодичностью, зависящей от значения показателей качества электроэнергии и значения их коэффициента влияния.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1.  Непомнящий В.А. Надежность работы элементов электри­ческих сетей 1150—35 кВ // Энергоэксперт. 2012. № 4.

2.   Гольдберг О.Д., Хелемская С.П. Надежность электриче­ских машин. М.: Издательский центр «Академия», 2010.

3.  Теплотехника / Под ред.А.П.Баскакова. М.: Энергоатом- издат, 1991.

4.   Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М.: Энерго- атомиздат, 1986.

5.  ГОСТ 10518—88 «Системы электрической изоляции. Об­щие требования к методам ускоренных испытаний на нагрево- стойкость».

6.   Вентцель Е.С., Овчаров Л .А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Высшая школа, 2000.

7.   Фокин ЮА., Туфанов ВА. Оценка надежности систем электроснабжения. М.: Энергоатомиздат, 1981.

 

 

 

 

  Полное содержание материала Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  Валянский А.В., Карташев И.И., Шаров Ю,В.  Влияние качества электроэнергии на надежность силового трансформатора.
Известия РАН. Электротехника. - 2014, № 3. - С. 20-27
18.04.2014
Материал размещен на www.transform.ru24.04.2014 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


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