Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

Анализ повреждаемости силовых трансформаторов напряжением 110кВ и выше
 

Анализ повреждаемости силовых трансформаторов напряжением 110кВ и выше

М.Львов,ОАО «Холдинг МРСК»

 

 
Естественно, что надежность работы элек¬трических сетей, электростанций и энер¬госистем в значительной степени зависит от надежности работы силовых трансформаторов и автотрансформаторов, эксплуатируемых на электростанциях и в электрических сетях, зна¬чит

Естественно, что надежность работы элек­трических сетей, электростанций и энер­госистем в значительной степени зависит от надежности работы силовых трансформаторов и автотрансформаторов, эксплуатируемых на электростанциях и в электрических сетях, зна­чительное количество которых на энергопред­приятиях России, отработали установленный стандартом ГОСТ 11677-85 срок службы 25 лет. В целом, более 40% силовых трансформаторов напряжением 110 кВ и выше, эксплуатируе­мых на энергопредприятиях России, находятся в эксплуатации более 25 лет.

В бывшем СССР и далее в России до 2000 года вопросами анализа повреждаемости сило­вых трансформаторов системно занимались АО «ВНИИЭ», НИЦ «ЗТЗ Сервис», Фирма «ОРГРЭС». В АО «ВНИИЭ» проводился в основном анализ повреждаемости .силовых трансформаторов напряжением 330 кВ и выше с оценкой общей удельной повреждаемости за различные пери­оды с описанием причин повреждений. В НИЦ «ЗТЗ Сервис» проводился анализ повреждений крупных трансформаторов (мощностью более 90-100МВА) напряжением 110 кВ и выше экс­плуатируемых в СССР, а позднее в СНГ с вы­явлением основных причин их повреждений. Фирма «ОРГРЭС» проводила статистический анализ технологических нарушений в работе трансформаторов всех классов напряжений с описанием наиболее серьезных и характер­ных повреждений.

Однако в результатах данных исследований отсутствовали данные о зависимости удельной повреждаемости силовых трансформаторов от срока службы, выделение из общего коли­чества технологических нарушений удельного вклада причин, приводящих к возникновению внутренних коротких замыканий в трансфор­маторах, в том числе сопровождающихся взры­вами и пожарами, как для блочных, так и для сетевых трансформаторов. Данные об удель­ной повреждаемости силовых трансформато­ров за рубежом публикуются достаточно редко, бессистемно и, как правило, без комментариев.

При этом следует также отметить, что в раз­ных странах существуют различные подходы к анализу повреждаемости, как в части трак­тования самого понятия, так и к формирова­нию статистических данных, что, как правило, не позволят проводить корректное сравнение. Тем не менее, анализ опубликованных данных свидетельствует, что удельная повреждаемость силовых трансформаторов в развитых странах в основном оценивается не более 1,5-2% в год. В данном докладе на основе анализа данных за последнее десятилетие о технологических на­рушениях в работе силовых трансформаторов и автотрансформаторов, эксплуатируемых на электростанциях и в электрических сетях Рос­сии, приводится обобщенный анализ повреж­даемости силовых трансформаторов и авто­трансформаторов напряжением 110 кВ и выше.

Следует отметить, что в Департаменте гене­ральной инспекции РАО «ЕЭС России» с 1996 г функционировала электронная база данных ак­тов расследования технологических нарушений в работе силовых трансформаторов напряжени­ем 35кВ и выше, где обобщались статистические данные о количестве и причинах нарушений в работе силовых трансформаторов на энерго­предприятиях, входящих в РАО «ЕЭС России».

Основные причины значимых повреждений силовых трансформаторов в эксплуатации свя­заны в первую очередь с повреждениями об­моток, высоковольтных вводов, устройств РПН как из-за развития дефектов под влиянием экс­плуатационных факторов, так и из-за ошибоч­ных или недостаточных действий при монтаже, ремонте и эксплуатации. Анализ повреждаемо­сти силовых трансформаторов напряжением 110 кВ и выше мощностью 63МВА и более экс­плуатируемых на тепловых и гидравлических электростанциях, предприятиях электрических и межсистемных сетей России, показывает, что удельное количество технологических наруше­ний в работе указанного парка оборудования составляет порядка 2% в год, при этом поряд­ка 0,6% в год составляет удельная повреждае­мость трансформаторов сопровождавшаяся внутренними короткими замыканиями.

Количество технологических нарушений в работе силовых трансформаторов на ТЭС со­ставляет 1,8% от общего числа технологических нарушений в работе оборудования. При этом, доля количества технологических нарушений в работе электротехнического оборудования ТЭС для силовых трансформаторов составляет 11,3%, а доля экономического ущерба от тех­нологических нарушений на ТЭС, связанных с повреждением силовых трансформаторов, составляет 11% от экономического ущерба свя­занного с повреждением электротехнического оборудования.

Количество технологических нарушений в работе силовых трансформаторов и авто­трансформаторов, эксплуатируемых в элек­трических сетях напряжением 110 кВ и выше, составляет 4,9% от общего числа технологиче­ских нарушений в работе оборудования. При этом, доля экономического ущерба от техноло­гических нарушений в работе силовых транс­форматоров и автотрансформаторов составля­ет 18,4% от общего объема.

Анализ повреждаемости парка блочных трансформаторов и автотрансформаторов на­пряжением 110-500кВ мощностью 63МВА и бо­лее, эксплуатируемых на тепловых и гидравли­ческих электростанциях России, показывает, что удельное количество технологических на­рушений в работе указанных трансформаторов, приведших к отключению действием автомати­ческих защитных устройств или вынужденному отключению персоналом по аварийной заявке, составляет 2,4% в год. При этом 27% от обще­го числа таких технологических нарушений сопровождалось возникновением внутренних коротких замыканий (КЗ).

Основными причинами технологических на­рушений, не сопровождавшихся внутренними короткими замыканиями, приведших к отклю­чению действием автоматических защитных устройств или вынужденному отключению пер­соналом по аварийной заявке являются: течи масла из трансформатора из-за нарушения сварных соединений, резиновых уплотнений, повреждения трубок маслоохладителей, течи масла из вводов, повреждение двигателей маслонасосов системы охлаждения, повреждение оболочки пленочной защиты, повышение дав­ления в высоковольтных герметичных вводах.

Необходимо подчеркнуть, что характер за­висимости полностью соответствует класси­ческой фундаментальной зависимости числа отказов при функционировании различных технических систем, которая характеризуется периодами приработки, стабильным функцио­нированием и старением. Относительно высо­кие значения удельной повреждаемости блоч­ных трансформаторов имеют место в период эксплуатации до 5 лет, что связано с перио­дом приработки оборудования и проявлением, в основном, скрытых заводских дефектов и де­фектов монтажа, и после примерно 37 лет, что обусловлено значительным вкладом фактора старения оборудования.

Основными причинами технологических на­рушений, сопровождавшихся внутренним ко­ротким замыканием в трансформаторе, явля­ются (в % от общего количества повреждений трансформаторов сопровождавшихся внутрен­ними короткими замыканиями):

-    износ изоляции обмоток — 24%;

-    пробой изоляции отводов, нарушения кон­тактного соединения отвода обмотки, обрыв части проводников гибкой связи, замыкание на ярмовую балку магнитопровода и корпус бака — 21%;

-    пробой внутренней изоляции высоко­вольтных вводов — 21%;

-    недостаточная стойкость при КЗ — 10%;

-    повреждения РПН — 10%.

Из имевших место случаев с внутренними КЗ 28% сопровождались взрывами и пожарами трансформаторов. При этом удельная повреж­даемость блочных трансформаторов напряже­нием 110-500 кВ мощностью 63 МВА и более, сопровождавшихся внутренним коротким за­мыканием, составляет 0,66% в год.

Зависимость удельной повреждаемости блочных трансформаторов с внутренними КЗ от срока эксплуатации указывает на монотонный рост удельной повреждаемости блочных транс­форматоров, сопровождающихся развитием внутренних КЗ от срока эксплуатации. При этом после 37 лет эксплуатации имеет место резкое нарастание удельной повреждаемости и к 45 годам приближается к 3%.

Анализ повреждаемости парка трансфор­маторов и автотрансформаторов напряжени­ем 110-500кВ мощностью 63 МВА и более, экс­плуатируемых на предприятиях электрических и межсистемных сетей, показывает, что удель­ное количество технологических нарушений в работе указанных трансформаторов, при­ведших к отключению действием автоматиче­ских защитных устройств или вынужденному отключению персоналом по аварийной заявке, составляет 1,8% в год. При этом около 30% от общего числа таких технологических наруше­ний сопровождалось возникновением внутрен­них коротких замыканий.

Основными причинами технологических нарушений, не сопровождавшихся внутрен­ними короткими замыканиями, являются: на­рушения в работе РПН, течи масла из вводов, течи и упуск масла из трансформатора из-за нарушения сварных соединений и резиновых уплотнений, повреждение двигателей маслонасосов системы охлаждения, повышение дав­ления в высокое,ольтных герметичных вводах, повреждение оболочки пленочной защиты.

Зависимость удельной повреждаемости трансформаторов, отключенных действием за­щит или выведенных персоналом по аварийной заявке от срока службы, полностью соответ­ствует классической фундаментальной зави­симости числа отказов при функционировании различных технических систем, которая харак­теризуется периодами приработки, стабильным функционированием и старением. Основными причинами технологических нарушений, со­провождавшихся внутренним коротким замы­канием в трансформаторе, являются (в % от общего количества повреждений трансформа­торов сопровождавшихся внутренними корот­кими замыканиями):

-    пробой внутренней изоляции высоко­вольтных вводов — 48%;

-    недостаточная стойкость при КЗ — 14%;

-    износ изоляции обмоток — 12%;

-    пробой изоляции обмоток — 7%;

-    пробой изоляции отводов, нарушения кон­тактного соединения отвода обмотки, обрыв части проводников гибкой связи, замыкание на ярмовую балку магнитопровода и корпус бака — 5%;

-    повреждения РПН — 5%.

Из имевших место случаев с внутренними КЗ 24% сопровождались возгораниями и пожара­ми трансформаторов. При этом удельная по­вреждаемость силовых трансформаторов и ав­тотрансформаторов напряжением 110-500кВ мощностью 63МВА и более, эксплуатируемых на предприятиях электрических и межсистем­ных сетей.

Зависимость удельной повреждаемости си­ловых трансформаторов и автотрансформа­торов напряжением 110-500 кВ мощностью 63МВА и более, эксплуатируемых на предпри­ятиях электрических и межсистемных с вну­тренними КЗ от срока эксплуатации указывает на монотонный рост удельной повреждаемости указанных трансформаторов.

Исчерпание ресурса изоляции обмоток длительно работающих трансформаторов на­блюдается, прежде всего, в парке блочных трансформаторов, имеющих сравнительно вы­сокие нагрузки и, соответственно, более бы­строе исчерпание ресурса изоляции, чем это, как правило, имеет место для крупных сетевых трансформаторов, т.к. увеличение нагрузки, в первую очередь, приводит к росту темпера­туры изоляции, что, как известно, ускоряет все физико-химические процессы, приводящие к деградации изоляции.

 
 
Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  ©  М.Львов,ОАО «Холдинг МРСК». Анализ повреждаемости силовых трансформаторов напряжением 110кВ и выше. Электроэнергетика, №  1,  2012.– С.71-74.
Материал размещен на www.transform.ru: 18.04.2012 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


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