Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

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

      

Развитие системы нормативно-технической документации для обеспечения эксплуатационной надёжности силовых трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110 кВ и выше

Львов М. Ю., доктор техн. наук, ОАО "ФСК ЭЕС", Львов Ю. Н., доктор техн. наук, ОАО "НТЦ ФСК ЕЭС", Черезов А. В., ОАО "ФСК ЕЭС"

 

 

В лаборатории кафедры «Электроснабжение транспорта» УрГУПС были проведены испытания модели опорно-штыревого изолятора с перемещающимся сигнальным устройством [4]. На основе изучения поведения материалов в экс­периментальных исследованиях модели в качест­ве проводника предлагается использовать стальную проволоку. Сечение проводника должно подбираться таким образом, чтобы протекающий по нему ток мог нарушить его механическую прочность.

Благодаря достаточно высокой эффективности системы эксплуатационного, диагностического и ремонтного обслуживания силовых трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110 кВ и выше уже в 90-х годах прошлого столетия в отношении силовых трансформаторов (автотрансформаторов) начался переход от нормативно-календарного планирования ремонтов к их проведению по состоянию, т.е. в зависимости от фактического технического состояния.

В соответствии с требованиями ПТЭ [1], ремонт трансформаторов (автотрансформаторов) выполняется по мере необходимости на основе их технического состояния, определяемого измерениями, испытаниями и внешним осмотром.

Для оценки технического состояния силовых трансформаторов (автотрансформаторов) в эксплуатации используется комплекс контролируемых показателей и их нормативов. Основной документ, регламентирующий перечень испытаний силовых трансформаторов (автотрансформаторов) и их высоковольтных вводов при вводе в работу и в процессе эксплуатации, предельно допустимые значения контролируемых показателей и периодичность контроля, - это руководящий документ (РД) "Объём и нормы испытаний электрооборудования".

С выходом в 1998 г. его шестого издания [2] для силовых трансформаторов (автотрансформаторов) существенно расширен перечень контролируемых параметров. В дополнение к ранее нормированным традиционным показателям оценки состояния силовых трансформаторов введены новые: хроматографический анализ газов, растворённых в трансформаторном масле; контроль содержания фурановых соединений в масле; измерение степени полимеризации; контроль содержания антиокислительной присадки ионол; тепловизионный контроль и ряд других.

Также, к концу 90-х годов прошлого столетия, была сформирована и в настоящее время действует система нормативно-технических документов (НТД), состоящая из методических указаний и методик, применяемых для оценки состояния силовых трансформаторов в эксплуатации [3]:

РД 34.43.107-95. Методические указания по определению содержания воды и воздуха в трансформаторном масле (М.: ВНИИЭ, 1996);

РД 34.51.304-94. Методические указания по применению в энергосистемах тонкослойной хроматографии для оценки остаточного ресурса твёрдой изоляции по наличию фурановых соединений в масле;

РД 34.43.206-94. Методика количественного химического анализа. Определение содержания производных фурана в электроизоляционных маслах методом жидкостной хроматографии (М.: ОРГРЭС, 1995);

РД 34.43.208-95. Методика количественного химического анализа. Определение содержания присадок в энергетических маслах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (М.: ОРГРЭС, 1997);

РД 34.46-303.98. Методические указания по подготовке и проведению хроматографического анализа газов, растворённых в масле силовых трансформаторов (М.: ВНИИЭ, 1998);

РД 153-34.46.502. Инструкция по определению характера внутренних повреждений трансформа­торов по анализу газов из газового реле (М.: Союз- техэнерго, 1980);

РД 34.0-20.363-99. Методика инфракрасного контроля электрооборудования и ВЛ (М.: ОРГРЭС, 1999).

Следует также отметить применяющийся в эксплуатации "Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования" [4], в котором для силовых трансформаторов (автотрансформаторов) описано большинство методов испытаний и измерений параметров, применяемых в практике эксплуатации в соответствии с действующими нормативными документами.

Таким образом, данная система нормативно-технической документации в своей основе позволяла в комплексе определять техническое состояние силовых трансформаторов (автотрансформаторов) и принимать решения о необходимости вывода их в ремонт.

Вместе с тем, старение парка силовых трансформаторов в России, анализ повреждаемости и опыта эксплуатации, накопленный опыт обследований технического состояния силовых трансформаторов, результаты исследовательских работ, а также рекомендации СИГРЭ и МЭК, опыт заводов-изготовителей и ремонтных организаций выявили необходимость разработки дополнительных мер, ориентированных на развитие и совершенствование системы оценки состояния и методов диагностики силовых трансформаторов, причём в первую очередь с длительным сроком эксплуатации, в том числе для обеспечения оценки предельного состояния силовых трансформаторов [5].

С целью совершенствования системы оценки технического состояния силовых трансформаторов (автотрансформаторов) напряжением 110 кВ и выше в эксплуатации в период с 2000 по 2007 г. в ОАО "РАО "ЕЭС России" были разработаны и введены в действие следующие нормативно-технические документы.

Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворённых в масле [6].

Данные методические указания были разработаны и введены взамен РД "Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографического анализа газов, растворённых в трансформаторном масле" [7]. В [6] уточнены значения граничных концентраций газов, растворённых в трансформаторном масле, и методики определения вида дефекта, введено определение графическим способом дефектов, развивающихся в трансформаторах, по анализу растворённых газов, предложена методика оценки состояния высоковольтных герметичных вводов трансформаторов.

За последнее десятилетие в России накоплен достаточно большой опыт применения хроматографического анализа газов, растворённых в масле (ХАРГ) силовых трансформаторов (автотрансфор­маторов) и их вводов напряжением 110 - 750 кВ, для выявления дефектов в эксплуатации на основе РД [6].

Следует подчеркнуть, что оценка состояния силовых трансформаторов (автотрансформаторов) по методу ХАРГ в значительной степени способствовала обеспечению высокой эксплуатационной надёжности силовых трансформаторов (автотрансформаторов) в Российской Федерации. Накопленный опыт позволил подтвердить эффективность применения разработанной совокупности признаков, имеющих высокую диагностическую ценность, позволяющих определять вид и характер выявляемых с их помощью дефектов для принятия решений по дальнейшей эксплуатации силовых трансформаторов (автотрансформаторов) или необходимости их вывода в ремонт.

По методу ХАРГ в силовых трансформаторах (автотрансформаторах) можно обнаружить две группы дефектов:

  • перегревы токоведущих соединений и элементов конструкции остова;

  • электрические разряды в масле.

При этом определяются концентрации семи газов: водорода Н2, метана СН4, ацетилена С2Н2, этилена С2Н4, этана С2Н6, оксида углерода СО и диоксида углерода С02.

В высоковольтных маслонаполненных герметичных вводах трансформаторов (автотрансформаторов) с помощью ХАРГ можно выявить:

  • нарушение контактных соединений (искрение);

  • проявление острых краёв деталей (микроразряды в масле);

  • локальные дефекты остова (микроразряды в масле);

  • ослабление контактных соединений (термическая деструкция масла).

Для этого определяются концентрации четырёх углеводородных газов: СН4, С2Н2, С2Н4, и С2Н6.

При определении дефектов в силовых трансформаторах (автотрансформаторах) в [6] используется деление газов на основные (ключевые) и характерные (сопутствующие).

При перегревах токоведущих частей трансформатора основным газом является С2Н4 - в случае нагрева масла и бумажно-масляной изоляции свыше 500°С и С2Н2 - при дуговом разряде. К характерным газам в обоих случаях относятся Н2, СН4 и С2Н6.

При частичных разрядах в масле образуются основной газ Н2 и характерные газы с малым содержанием - СН4 и С2Н2.

Характеристикой искровых и дуговых разрядов служат основные газы Н2 или С2Н2, характерные газы с любым содержанием - СН4 и С2Н4.

При перегревах твёрдой изоляции основным газом является С02. Рост концентраций СО и СО2 может свидетельствовать об ускоренном старении или увлажнении твёрдой изоляции.

Основной газ определяется по относительным концентрациям водорода и углеводородных газов с учётом соответствующих граничных концентраций по формуле:

ai=Ai/Aгрi

где аi - относительная концентрация i-го газа; Ai - измеренное значение объёмной концентрации i-го газа, %; A грi - граничная объёмная концентрация i-го газа, %.

По расчётным относительным концентрациям максимальное значение ai соответствует основному газу (кроме СО2; СО2 - основной газ, если объёмная доля Aco2 > 1%). При этом:

a i > 1 - характерный газ с высоким содержанием;

0,1 < ai < 1 - характерный газ с малым содержанием;

а, < 0,1 - нехарактерный газ.

Следует отметить, что основная суть заложенной идеологии в действующем РД "Объём и нормы испытаний электрооборудования" [2] заключается в том, что выход значений параметров за установленные границы (предельные значения) следует рассматривать как признак наличия дефектов, которые могут привести к отказу оборудования. В этом плане метод ХАРГ отлича­ется от приведённой идеологии, так как нормативно устанавливаются только граничные значения концентраций газов, достижение которых свидетельствует лишь о возможности развития дефек­тов в трансформаторе. Такие трансформаторы берутся под контроль с учащённым отбором проб масла и проведением ХАРГ [6].

Следует подчеркнуть, что при анализе состава растворённых в масле газов для диагностики эксплуатационного состояния силовых трансформаторов (автотрансформаторов) необходимо учитывать условия их эксплуатации за предыдущий период и факторы, вызывающие изменения этого состава газов нормально работающего трансформатора.

К эксплуатационным факторам, вызывающим увеличение концентрации растворённых в масле газов силовых трансформаторов (автотрансформаторов), относятся: остаточные концентрации газов от устранённого ранее дефекта во время ремонта трансформатора (если не была проведена дегазация масла); увеличение нагрузки трансформатора; доливка маслом, бывшим в эксплуатации и содержащим растворённые газы; проведение сварочных работ на баке; переток масла из бака расширителя контактора устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) в бак трансформатора и др.

К эксплуатационным факторам, вызывающим уменьшение концентрации растворённых в масле газов силовых трансформаторов (автотрансформаторов), относятся: снижение нагрузки трансформатора; дегазация масла; доливка дегазированным маслом; замена силикагеля и др.

Критерий граничных концентраций позволяет выделить из общего количества силовых трансформаторов (автотрансформаторов) трансформаторы с возможными развивающимися дефектами, а степень опасности развития дефекта определить по относительной скорости нарастания концентрации газа (газов). При этом, если относительная скорость нарастания концентрации газа (газов) превышает 10% в месяц, то это указывает на наличие быстроразвивающегося дефекта в трансформаторе. Характер развивающегося дефекта по результатам ХАРГ определяется по соответствующим критериальным отношениям концентраций различных пар газов [5, 8]. Анализ существующих методик при разработке соответствующего РД для оценки характера развивающихся дефектов (теплового или электрического характера) по результатам ХАРГ показал, что в них имеются значительные различия как по виду, так и по числу используемых отношений пар газов.

Выводы:

  1. Существующая система нормативно-технических документов, действующих в электроэнергетике России, в части эксплуатации и оценки состояния силовых трансформаторов обеспечивает эксплуатационную надёжность силовых трансформаторов (автотрансформаторов) и реализацию концепции планирования ремонтов и их проведения в зависимости от фактического технического состояния.

  2. Существующая в настоящее время система нормативно-технических документов позволяет реализовывать принцип комплексного подхода к оценке технического состояния силовых трансформаторов, даёт возможность эксплуатационным предприятиям в полной мере обеспечить выполнение действующих требований РД "Объём и нормы испытаний электрооборудования" в части силовых трансформаторов и автотрансформаторов, проводить определение предельного состояния и принимать решения по их дальнейшей эксплуатации или необходимости и целесообразности вывода их из работы.

Список литературы

  1. ЗД 34.20.501-95. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М.: ОРГРЭС, 2003.

  2. РД 34.45-51.300-97. Объём и нормы испытаний электро-оборудования. М.: ЭНАС, 1998.

  3. Львов М. Ю. О развитии системы нормативно-технической документации для оценки технического состояния силовых трансформаторов. - Электрические станции, 2009, №3.

  4. Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования / Под ред. Когана Ф. Л. М.: ОРГРЭС, 1998.

  5. Львов М. Ю. Развитие системы диагностики силовых трансформаторов. - Электрические станции, 2004, № 10.

  6. РД 153-34.0-46.32-00. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворённых в масле. М.: ВНИИЭ, 2000.

  7. РД 34.46.302-89. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографического анализа газов, растворённых в трансформаторном масле. М., 1989.

  8. Касаткина Т. Е., Львов М. Ю. Опыт применения хроматографического анализа газов для оценки состояния силовых трансформаторов. - Новое в российской электро­энергетике, 2001, № 7.

  9. СО 34.45-51.300-97 (РД 34.45-51.300-91). Извещение № 1 о внесении дополнений и изменений в "Объём и нормы испытаний электрооборудования". 6-е изд. М., 2005.

  10. Тепловые электрические станции. Методики оценки состояния основного оборудования. Стандарт организации ОАО "РАО "ЕЭС России". М.: ОАО "РАО "ЕЭС России", 2007.

  11. Методические указания по определению оптической мутности трансформаторного масла герметичных вводов 110 кВ и выше силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов. М.: ЗАО "Энергетические технологии", 2007.

  12. Методические указания по определению влагосодержания твёрдой изоляции обмоток силовых трансформаторов (шунтирующих реакторов) по результатам измерения диэлектрических характеристик. М.: ЗАО "Энергетические технологии", 2007.

  13. Методические указания по оценке состояния бумажной изоляции обмоток силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов по степени полимеризации. М.: ЗАО "Энергетические технологии", 2007.

  14. СТО 56947007-29.180.010.070-2011. Методические указания по определению поверхностного натяжения трансформаторных масел на границе с водой методом отрыва кольца. ОАО "ФСК ЕЭС", 2011.

  15. СТО 56947007-29.180.010.116-2012. Инструкция по эксплуатации трансформаторов. ОАО "ФСК ЕЭС", 2012.

  16. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки. М.: Изд-во стандартов, 1986.

  17. Оommen Т. V., Pertie Е. М., Lidgren S. R. Bubble generation in transformer windings under overload conditions. Sixty-Second International Conference of Doble Clients. 1995, March.

  18.  ГОСТ P 52719-2007. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. М.:Стандартинформ, 2007.

  19. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1986.

 


 

 

 

 

 

  Полное содержание материала Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  © Львов М.Ю., Львов Ю.Н., Черезов А.В.  Развитие системы нормативно-технической документации для обеспечения эксплуатационной надежности силовых трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110 кВ и выше. Электрические станции. - 2013, № 11. - С. 49-55. 21.12.2013  
Материал размещен на www.transform.ru: 23.01.2014 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


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