Библиографическое описание:

Файфер Л. А. Способы контроля силовых трансформаторов // Молодой ученый. — 2016. — №12. — С. 415-418.



Введение. Одним из важнейших элементов энергетической системы, который необходимо контролировать является силовой трансформатор. Из-за большого разнообразия возникающих дефектов в трансформаторе требуются различные способы их контроля состояния. Поэтому на данный момент существует разнообразие методов защиты и способов контроля силового оборудования.

Основные виды повреждений, возникающих в силовых трансформаторах.

Основные виды дефектов представлены диаграммой на рисунке 1.

Рис.1. Возможные виды дефектов в трансформаторах

Наглядно видно, что наибольшее количество дефектов возникает в РПН, ПБВ и в изоляции.

Перечислим виды повреждений могут возникнуть и места их возникновений в трансформаторах.

  1. Повреждения в обмотках. При коротком замыкании ввиду недостаточной динамической стойкости возникают деформации, которые могут быть следствием разрушения изоляции. Ввиду негерметичности трансформатора образуются загрязнения и влажность, что приводит к уменьшению электрической прочности изоляции, а также может привести к пробою. Ещё факторами, которые могут привести к пробою изоляции являются износ и снижение механической прочности. И конечно дефекты могут возникнуть в процессе изготовления.
  2. Повреждения в магнитопроводе. При возникновении контура короткого замыкания ввиду перегрева сердечника может быть следствием пожара в железе.
  3. Повреждения в системе охлаждения. При возникновении повреждений маслонасосов ввиду нарушений работы, что является следствие загрязнения масла различными примесями. Перегрев трансформатора является следствием засорения трубок охладителя.
  4. Искрение, подгар контактов происходит из-за нарушения контактов. Это вид поврежений возникает в устройстве РПН
  5. Повреждения в различных узлах. Дефекты сальников задвижек возникают из-за нарушения герметичности бака. Дефекты монтажа могут привести к перегреву контактных соединений. Течь масла приводит происходит ввиду некачественного монтажа либо некачественной прокладке. К пробою приводит окисление масла.

Как видим возможно большое количество дефектов и все их выявить нет возможности. Причинами являются как технический аспект, так и экономический. Большее внимание уделяется выявлению наиболее часто встречающихся дефектов и опасных для самого трансформатора. Наибольшее количество повреждений происходит по причине дефектов изоляции [1].

Рис. 2. Первопричины повреждений

Используя рисунок 2 можно сделать вывод, что большое количество дефектов возникает в результате различных ошибок персонала.

В процессе работы трансформатора поддаётся контролю части режимов нагрузок, рабочие напряжения. Затем проверяется для данного трансформатора их соответствие допустимости.

Когда рассматривают ответственные трансформаторы в случае непрерывного контроля часто используются газохроматографический анализ содержания газов в масле, измерение количества частичных разрядов и температурный контроль обмотки трансформатора в наиболее нагретой точке.

Рассмотрим периодические испытания, требующие отключения трансформатора от сети.

Периодический контроль состояния. Сущность периодического контроля состоит в анализе проб масла. С помощью данного вида контроля трансформатора становится возможным определение процесса старения оборудования, затем предпринимать меры своевременно для поддержания его работоспособности. Периодичность отбора проб определяется нормативными документами. Уход за маслом представляет собой очистку, дегазацию, сушку. По полученным пробам анализа трансформаторного масла проверяется состояние изоляции.

Измерение частичных разрядов. Метод определения частичных является важным для обнаружения повреждений изоляции конструкций высокого напряжения. Присутствие частичных разрядов является следствием неполноценности прочности изоляции, что вызывает повреждение самого оборудования. Обнаружение частичных разрядов имеет результат в случае превышения рабочего напряжения. Для этого производится специальное оборудование для обнаружения частичных разрядов. Например, анализатор частичных разрядов ТЕ 571. Это цифровой измеритель, обрабатывающий полученные данные на компьютере.

Тепловизионный контроль. Данный способ обнаруживает недостатки внешних соединений контактов, нагрев некоторых участков, перегрев контактов поверхности бака и РПН. Представляет собой контроль нагрева внешней поверхности трансформатора. Нагревы высоковольтных вводов становятся явными, используя тепловизионное оборудование. Тепловизионный контроль, как один из видов контроля трансформаторов набирает популярность и распространение в России. Оборудование, которое имеется как зарубежное, так и нашего производства не позволяет находить повреждения, возникающие внутри трансформатора.

Тепловизионный контроль в России применяют как специальные организации, цель которых диагностирование проблем, так и службами энергетических систем. Наибольшую эффективность при поиске дефекта показывает исследование систем охлаждения.

Вибрационный контроль прессовки.Ввремя работы трансформатора в российских энергетических системах начали использовать вибрационную диагностику, которая производит измерение вибрации бака.

Контроль теплового состояния трансформаторов. Во время эксплуатации трансформатора важным фактором является температурный контроль. Для реализации данного метода могут быть применены косвенные методы, когда осуществляют измерения температуры верхних слоёв масла, либо определение температуры только наиболее нагретых точек трансформатора (измерения осуществляются внутри трансформатора). Полученные измерения способствуют оценке на перегрузочную способность при стандартных испытаниях. Однако применение оптоволоконных датчиков, которые установлены в обмотку, имеют расширенные возможности. Температурный контроль наиболее нагретых точек способен находить оптимальное число вентиляторов и насосов, находящихся в работе при температуре окружающей среды и наличие нагрузки, что способствует уменьшению потерь в системе охлаждения и увеличению КПД.

На заводах при типовых испытаниях используются прямые методы определения температуры наиболее нагретой части обмотки. Непрерывный контроль измерения наиболее нагретых точек достаточно дорой способ контроля, поэтому применяется только в случаях, требующих работу наиболее крупных и ответственных трансформаторов.

Существенными недостатками применения косвенных методов определения температуры в обмотках является то, что они не способны определить истинную температуру обмоток. Появившиеся точечные и распределённые датчики определяют температуру в самих обмотках. А применение оптоволоконной техники, выводящие результаты на компьютер, дают возможность установки датчика в обмотку, и данный способ позволяет при осуществлении измерений совершенно избавиться от помех электромагнитного характера.

Контроль анализа растворённых газов, применяя устройства непрерывного контроля. Основным способом контроля, выявляющим большую часть возникающих повреждений, является в настоящее время хроматографический контроль газов, содержащихся в масле. Газохроматографический анализ применяют крупнейшие энергетические компании и фирмы, производящие трансформаторы, однако применяют разные системы обнаружения типологии повреждений. Данный вид контроля выявляет наибольшее количество существующих повреждений внутри трансформатора. Наиболее актуальны определение медленно создающихся дефектов, например, разряды и перегрев изоляции.

Существует различные приборы для определения содержания газов, которые полностью работают в автоматическом режиме. Мощно выделить преимущества свойственные данному виду оборудования: отсутствие ошибок свойственных человеку при проведении измерений.

Зная, что в анализ растворенных газов (АРГ) является отличным инструментом, который даёт специалисту точные данные, при этом нет необходимости выводить трансформатор из работы. Рассмотрим с помощью какого оборудование может быть обеспечен онлайн анализ газов, растворённых в масле.

Оборудование для онлайн АРГ. На рисунке 3 изображены приборы, расположенные по стоимости и по возможностям. Прибор Hydran М2 из перечисленных самое дешёвое и простое по функциональным возможностям, существующее на рынке около 30 лет, способное контролировать смесь газов и содержание влаги. Прибор MiniTrans, занимает среднюю позицию, позволяющее определять содержание трёх газов и содержание влаги. Приборы Transfix, Multitrans и TapTrans способны определить содержание восьми видов газов и содержание влаги.

Рис. 3. Оборудование для онлайн АРГ

Диагностирование и контроль трансформаторов являются сильным инструментом в руках специалистов, однако применяемое оборудование не имеет возможно принимать решения за людей. Рассмотрим на примере одной из подстанций юга России. На данной подстанции на трансформатор поместили устройство Hydran М2. По истечению некоторого промежутка времени спокойной работы прибора происходит сигнализация прибора на увеличение скорости нарастания газов. Только за одни сутки количество газов было превышено в два раза. Но трансформатор не был выведен из режима работы на протяжении недели, хотя сигналы нарастания содержания газов были. Персоналом не было предпринято никаких действий, что привело к полному отказу трансформатора [2].

Вывод. Разнообразие видов дефектов обширно. Должное внимание уделяется наиболее обнаруживаемым дефектам. Наибольшее количество повреждений происходит по причине дефектов изоляции. В зависимости от видов существующих повреждений применяются различные способы контроля трансформаторов. Основным способом контроля, выявляющим большую часть возникающих повреждений, является хроматографический контроль газов, содержащихся в масле.

Литература:

  1. Голоднов, Ю. М. Контроль за состоянием трансформаторов [Текст] / Ю. М. Голоднов. — М.:Энергоатомиздат. — 1988.
  2. Дробышевский, С. А. Онлайн-мониторинг трансформаторов: обзор и опыт применения [Текст] / Материалы МНПК, посвященной 70-летию Виктора Соколова / С. А. Дробышевский // Екатеринбург, ГЦРО. — 2010. — С.7–22.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle