Надежность систем энергообеспечения предприятий

Использование критерия предельных концентраций практикуется, как правило, для проведения индикации дефектов. Установка предельных концентрацийосуществляетсячерез статистическую обработку результатов анализа с дальнейшим пересмотром один раз в 2-3 года. При превышении уровня предельных концентраций проводится постановка трансформаторов на учащенный контроль.Скоростные показатели нарастания уровня газов используются при обнаружении дефектов. Рост концентраций газов в маслах до 10% ежемесячно считается стандартным состоянием. При превышении данным показателем значения в 10%, проводится постановка трансформатора на учащенный контроль даже при нормальных концентрациях газов.Показатель отношения концентраций определенных газовых пар используется припроведении диагностики электрического или термического типа развития дефектов. Как правило, используются три соотношения газовых пар.Указанный критерий используется в случаях, когда концентрация хотя бы одного из газов в маслах превышаетпредельную. Так, дефекты термического характера связаны ссоотношением пары С2Н4/С2Н. Наиболее частыми причинами перегревов в токоведущих соединениях и элементах конструкций остова являются нагрев и выгорание в контактах переключающей аппаратуры, ослаблении и нагреве всоединительных контактах, плохой изоляции стальных листов и др. Дополнительная информация о состоянии материала твердой целлюлозной изоляции может быть полученаизсоотношения CO2/ СО (нормальным считаетсясоотношение10:1). Сокращениеданногосоотношения связано стем, что тепловые или электрические дефекты повреждают твердую изоляцию, увеличение предполагаетнахождение «горячей точки» вблизи твердой с целлюлозной изоляцией.Равновесный критерий применяется при срабатывании системы газовой защиты на подачу сигнала, либо отключение устройства. Сопоставляются результаты газового анализа из газового реле и нормативного содержания газов, которое рассчитывается по результатам проведения анализа газовой смеси, растворенной в масле. Предполагается, что выделение газов проходит в условиях равновесия. Это позволяет выявить факты выделения газов в реле в равновесных условиях, либопри быстро развивающемся дефекте. Также возможно определение типа дефекта.Методы контроля, базирующиеся на результатах проведенияхроматографического анализа газовой смеси, растворенной в масле, являются распространенными и достаточно эффективными. При этом установленная нормативная периодичность проведения анализов масла и недостаточный уровень квалификации сотрудников, производящих измерения и интерпретирующих результаты анализа, часто в существенной степени снижают действенность метода. В силу этого, усилия сотрудников направлены на создание недорогих приборов, позволяющих непрерывно проводитьмониторинг уровня концентрации растворенной в масле газовой смеси, что способствуетвыдаче объективной оценки состояния изоляционных материалов трансформаторов.Для решения указанных задач проведена разработка сигнализатора горючих газов СГТ-1, который используется для мониторингасостояния газовых смесей и их пропорций в маслах высоковольтных трансформаторов, а такжесвоевременного оповещения сотрудников о достижении целевых уровней концентрации при развитии тепловых или электрических дефектов. СГГ-1 является микропроцессорным интеллектуальным датчиком, включающим: полимерную трубку-мембрану экстрактора, погруженную в масло, обеспечивающим проведение отборачерез диффузию и накопление во внутренних полостях горючих газов, находящихся в масляном растворе. Прокачка накопленных газо-воздушных смесей газы проводится через компенсированные термохимические датчики, включенные в высокочувствительные мостовые измерительные схемы. Сигнализатор не проводит анализ в целях диагностики, но предупреждает о необходимости проведения данного анализа. Без проведения разделения компонент, сигнализаторы определяю структуругазовых смесей, по результатам которых определяется срок службы трансформаторов.Далее проведем оценкувлагоодержанияв масляных смесях.Примеси воды в трансформаторных масляных смесях являются нежелательными, так как молекулы воды, обладая дипольным моментом, поляризуются в электрических полях, что предполагаетналичие диэлектрических потерь, адсорбцию на твердых примесях, на металлических солях, растворение их и задолго до достижения предельного уровня растворимости, проводитсяобразование самостоятельной фазы растворов солей, что является причиной образования шламов, эмульсий, оказывает влияние на ускорение процессов разложения бумаги, приводитк старению изоляции.Рост концентрации воды в работающем оборудовании может характеризовать как конструктивные ошибки при проектировании узлов уплотнения (диффузия извне, например, проникновение дождевой воды), так и химические процессы: тепловое старение бумаги и окисление масла.Традиционные методы анализа воды связаны с использованием технологии титрования по Фишеру, для которой производятся стабильные реактивы и аппаратура, оснащённаяразличнымиавтоматизированными системами.При использовании гидрид-кальциевого метода невозможно получить результаты необходимой точности и чувствительности.Возможно проведение анализа воды в газохроматографическом варианте, так как при проведении извлечения газов из масляных смесейизвлекается вода, но разделение производится на другой колонке. Сложность метода обусловлена проблемами калибровки и опасностями поступления воды из охладителей в трансформаторах с водяным охлаждением.Газохроматотрафический анализ ионола выполняется по типу газохроматографического определения фурановых соединений, но в качестве экстрагента используется этанол. Пороговая чувствительность методики анализа находится на уровне 0,03 % (мас.). Такую чувствительность обеспечивает пламенноионизационный детектор, достоинством которого является и то, что в нем происходит сгорание загрязняющих компонентов масла в водородном пламени.К физико-химическому контролю можно отнести оценку состояния масла по удельному объемному сопротивлению масла pv, так как его проводимость весьма чувствительно реагирует на наличие в масле кислот, перекисей, растворимых полярных соединений и шлама.В трансформаторных маслах, в которых диэлектрические потери малы и в значительной мере обусловлены сквозной омической проводимостью, значения tgb и проводимости взаимосвязаны:при частоте 50 Гц и диэлектрической проницаемости масла е = 25.Отбор проб в герметичные шприцы позволяет совмещать измерение электрических характеристик масла с выполнением газохроматографических анализов.Проведем описание технологии диагностики повреждений устройств РПН. Причинами возникновения проблем эксплуатационной надежности являются:механический износ деталей, электроэрозионный износ вдугогасительных контактах, загрязнение масляных смесей в соединительных узлах и др.переключения и сопутствующее «старение» блоков в размыкаемых контактах (реверсорах, избирателях, рабочих контактах).ухудшение качественных характеристик изоляционных материалов, что вызывается загрязнением, увлажнением, возникновением перенапряжений в узлах контакторов, в том числе резонансных.Наиболее характерные повреждения связаны с перерывом в размыкаемых контактах, обусловленным с образованием пленок, ростом значений переходного сопротивления и перегревом, эффектамизашламления, газовыделения, разрывами цепей.Традиционные подходы кпроведению диагностики устройств РПН предусматривают осуществление операций текущего контроля газовых смесей в масляных растворах,ревизии и испытаний, предполагающих отключение трансформаторов после проведения заданногоколичества переключений, либовременного интервала использования. Эффективным являетсяпроведение периодического контроля параметров переходных контактных сопротивлений.При проведении диагностики механических повреждений используются методы, включающие изменение момента сопротивления на валах приводов, проведение частотного анализа вибраций, изменений параметров тока и нагрузки электродвигателей привода.Перспективное развитие технологий диагностики устройств РПН связановсусовершенствованием технологий обнаружения контактных повреждений на ранних стадиях. Данные методы включаютпроведение селективного анализа газов, частотного анализа излучений от перегретых контактных элементов.Проведем описание технологии диагностики повреждений на уровне вводов.Масло наполненные вводы – являются видом оборудования, для которого проведение контроля под напряжением является эффективным в сравнении с традиционными испытаниями, проводимыми на обесточенном оборудовании. На основании обобщения имеющегося опыта можно сделать выводы:1. Типовые дефекты вводов; местные дефекты на уровне остова, загрязнения поверхности остова, загрязнения внутренних поверхностей фарфоровых покрышек продуктами старения масляных смесей выражаются через следующие параметры: тангенс угла потерь; емкость остова; ток небаланса трехфазной системы вводов. Развитие данных дефектов, как правило, предполагаетпоявление ЧР и газовыделения.2. Существуют возможности предупреждения развития повреждений в остове через контроль и ограничение нарастания тока небаланса,превышение нормативного уровня которого можно использовать в качестве импульсного сигнала при срабатывании систем сигнализации и защиты,3. Указанные диагностические характеристики измеряются непосредственно под напряжением. Повышение напряжения и температуры позволяет усиливать проявление дефектовчерез значимые изменения в диэлектрических характеристиках.Возможны следующие системы контроля напряжений:а) использование устройств постоянного контроля с возможностью выводаданных на щит управления;б) использование устройства для мониторинга вблизи трансформаторов без балансировки токов небаланса;в) устройство присоединения для обеспечения возможности измерения под напряжением с предварительной балансировкой тока небаланса,Проблемы создания эффективной системы диагностики связаны с необходимостью разработки нормативно-технических документов, в которых приводятся определения дефектных состояний и допустимых дефектных состояний вводов различных конструкций, а также проведение разработки диагностических алгоритмов.Заключение1. Системы непрерывного контроля с комплексом датчиков эффективно предупреждаютаварий трансформаторов. Датчики реагируют на максимально возможное число видов развивающихся при работе дефектов. Из-за того, что необходимо обрабатывать большое количество данных, удобноотображатьрезультаты и оценивать состояние трансформаторов необходимо провести автоматизацию данной системы.2. При автоматизациишироко используетсявычислительная техника, это привело к разработке комплексапрограммных продуктов, с помощью которыхпроисходит обработка, анализ и отображение данных контроля. Следующим этапом в развитии автоматизированного контроля будет применение экспертных систем, которые будут использоваться для постановки диагноза и выдачи рекомендаций персоналу.3. Комплексные автоматизированные системы непрерывного контроля трансформатора на сегодняшний день являются наиболее эффективными для распознавания дефектов. Данные системы нашли свое применение как в России, так и за рубежом. Такие системы лучше всего применяются набольших трансформаторах, от которых зависит качество электроэнергии.4. Как правило, при непрерывном контроле определяют только факт возникновения дефекта. Что бы определить место и опасность дефекта трансформатор необходимо обследовать в состоянии отключения. Такие меры необходимы из-за несовершенства датчиков непрерывного контроля растворённых в масле газов. Комплекс мероприятий, который необходимо производить пооценке состояния трансформатора включает в себя непрерывный и периодический контроль диагностических параметров. Все эти измерения, а также подробное обследованиепроизводят в отключённом состоянии.5. Для контроля состояния трансформатора ТДЦ – 125000/110У1, установленного на ГЭС, предлагается применить контроль режимов эксплуатации, который основан на температурно-нагрузочном контроле. Данный контроль можноосуществить с помощью автоматизированной системы контроля «НЕВА-АСКДТ» или системы Insite. Применение той или другой автоматизированной системы контроля покажет технико-экономический расчет.6.Система непрерывного контроля так же решает задачи управления режимом трансформатораи выявляет дефекты. Например, температура на баке трансформатора может быть постоянной благодаря существующей возможностирегулирования работы охлаждающих устройств. Следствием этогоявляется продление срока службы трансформатора за счет уменьшения увлажнения благодаря пониженному «дыханию» трансформатора.Список используемой литературыРД34.45-51.300-97.Объеминормыиспытаний электрооборудования. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС,2012.Правилаустройствэлектроустановок(ПУЭ).–С.-Пб.:- Энергоатомиздат, 2008г.Правила технической эксплуатации электроустановокпотребителей.М.: Издательство НЦ ЭНАС,2013.Об утверждении Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. Приказ Минэнерго РФ от 19 июня 2003 г. N229.РД 153-34.3-46.304-00. Положение об экспертной системе контроля и оценки состояния и условий эксплуатации силовых трансформаторов, шунтирующих реакторов, измерительных трансформаторов тока и напряжения.Ц-06-88 (э) от 27.07.1988. О мерах по повышению надежности герметичных вводов 110-750кВ.Методы контроля состояния силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих реакторов. – М.: ОГРЭС. –2007.Алексеев, Б.А. Контроль состояния (диагностика) крупных силовых трансформаторов/ Б.А. Алексеев. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС,2008.Алексеев, Б.А. Системы непрерывного контроля состояния крупных силовых трансформаторов. – М.: Издательство НЦ ЭНАС,2009.Анализ причин повреждений и результаты обследования технического состояния трансформаторного оборудования/ В.С. Богомолов, Т.Е.Касаткина, С.С. Кустов// Вестник ВНИИЭ,2014.Васютинский, С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов/ С.Б. Васютинский. – С.-Пб.: Энергия,2012.Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов: учеб.пособие для вузов/ Г.Ф. Быстрицкий, Б.И. Кудрин. – М.: Издательскийцентр«Академия», 2013.Гурт, В.В. Обследование силовых трансформаторов в эксплуатации/ В.В. Гурт// Электротехника. – №12. –2011.Климов, А.Г. Диагностическое оборудование и средства неразрушающего контроля для объектов энергетики/ А.Г.Климов, В.Р. Козлов // Энергетик. – 2013. - №1. – С.42.Короленко, В.В. Обнаружение повреждений силовых трансформаторах при коротких замыканиях/ В.В. Короленко // Электрические станции. - № 7. –2010.Лоханин, А.К. Обеспечение работоспособности маслонаполненного высоковольтного оборудования после расчетного срока службы / А.К. Лоханин // Электро. – 2014. - № 1. – С. 10 –12.Обслуживание и ремонт электрооборудования электростанций и сетей / Е.Ф. Макаров. – М.: Издательский центр «Академия»,2013.О повреждениях силовых трансформаторов напряжением 110 – 500 кВ в эксплуатации / Б.В.Ванин и др. – М.: АО ВНИИЭ-МЭИ(ТУ) - РАО«ЕЭС России».Силовые трансформаторы: справочная книга// Под ред. Лизунова С.Д. – М: Энергоатомиздат,2004.Строганов, Ю.В. Мониторинг трансформаторного оборудования / Ю.В. Строганов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. - №2. - 2013.