МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ Донецький національний технічний університет Електрообладнання Кафедра ЕПМ Наукова робота “Діагностика трансформаторного обладнання” Донецьк 2001 РЕФЕРАТ Пояснювальна записка до наукової роботи: 22 сторінки, 2 рисунки, 2 таблиці. Об’єктом дослідження є існуючі технічні та методологічні аспекти діагностики та визначення технічного стану трансформаторного електрообладнання, здебільшого силових трансформаторів. Розглянуто методи, які вже використовуються досить давно, а також нові, нещодавно включені у відповідні нормативні документи, наприклад, тепловізійний контроль та хроматографічний аналіз розчинених у трансформаторному маслі газів. Подано короткий порівняльний аналіз розглянутих засобів й методів діагностики, визначено позитивні якості й недоліки кожного. Наведено приклади реального практичного застосування. ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ, ТРАНСФОРМАТОР, ДІАГНОСТИКА, ТЕХНІЧНИЙ СТАН, НОРМАТИВНИЙ ДОКУМЕНТ, ТРАНСФОРМАТОРНЕ МАСЛО, ТЕПЛОВІЗІЙНИЙ КОНТРОЛЬ ЗМІСТ 1 Загальні аспекти та принципи діагностики електрообладнання… 4
2 Засоби проведення діагностики трансформаторного обладнання 7
2.1 Хроматографічний аналіз розчинених газів у маслі (ХАРГ) 7
2.2 Застосування оптичної каламутності масла для оцінки ста-ну високовольтних герметичних вводів трансформатора...
9
2.3 Оцінка стану паперової їзоляції обмоток по наявності фуранових сполучень у маслі…………………………….
10
2.4 Оцінка ступеня старіння ізоляції обмоток силових транс-форматорів по вимірюванню ступеня полімерізації……..
12
2.5 Оцінювання розвитку іонізаційних процесів в ізоляції силових трансформаторів методом вимірювання частко-вих розрядів…………………………………………………
15
2.6 Діагностика дефектів енергообладнання за допомогою ультразвукових локаторів………………………………….
17
2.7 Тепловізійний контроль трансформаторного обладнання 18
3 Висновки………………………………………………………….. 19
Перелік використаної літератури…………………………………. 20
Додаток А…………………………………………………………... 21
Додаток В…………………………………………………………... 22
1 ЗАГАЛЬНІ АСПЕКТИ ТА ПРИНЦИПИ ДІАГНОСТИКИ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ Останнім часом стає актуальним проведення комплексного дослідження трансформаторного обладнання (ТО) з метою оцінювання його технічного стану, при плануванні строків ремонту, можливості подальшої експлуатації. Усі ці аспекти були викладені в матеріалах семінару “Сучасні рішення в проектуванні, будівництві і експлуатаціі електричних мереж”, який пройшов у листопаді 1999 року на ВВЦ у Москві. При діагностиці трансформаторного обладнання важливим є опис можливих дефектів у системі високоінформативних показників. Використання неінформативних показників виявляється не тільки не корисним, викликаючи необгрунтовані витрати на їх вимірювання, але й знижує ефективність самого процесу діагностики, що приводить до прийняття помилкових рішень під час оцінювання технічного стану. Один з головних принципів технічної діагностики – діагностична цінність ознаки, що визначається інформацією, яка вноситься ознакою в систему станів (діагнозів). У зв’язку з цим вірне формування множини ознак та їх сукупностей є основою для визначення технічного стану обладнання та прийняття рішень про його подальшу експлуатацію. Сьогодні технічний стан силових трансформаторів оцінюється великою кількістю нормованих параметрів. При цьому сутність принципу контроля технічного стану полягає в перевіренні відповідності ознак вимогам діючого нормативного документу [3]. Однак просте використання всієї інформації, що надходить при оцінюванні технічного стану трансформаторів, може призводити до непорозумінь, оскільки рівень інформації, яка отримується під час вимірювання того чи іншого параметра, нерідко вважають більш високим, ніж це є в реальності. Згідно з теорією інформації, один з найбільш об’єктивних показників, що дозволяють чисельно оцінити корисність (інформатив-ність) отриманої ознаки – діагностична цінність. При наявності статистичних даних цей показник являє собою чисельну оцінку інформації про стан обладнання, яка входить до інтервалу значень параметра, що вимірюється. Треба окремо відзначити, що під час аналізу діагностичної цінності тієї чи іншої ознаки принципово важливе значення мають такі аспекти: чи є показник, що контролюється, функцією фізико-хімічного стану ізоляції або він відстежує супутні зміни при розвитку процесів, які призводять до пошкоджень; наявність точної монотонності безперервного коливання величини вимірюємого параметра в часі при розвитку дефекта, який ним характеризується; наявність значних відмінностей між значеннями виміряного показника й рівнем розвитку процесу. Виконання чи невиконання даних умов визначає вид діагностичної цінності (наявність детермінованої або випадкової діагностичної цінності) у тих ознак, які використовуються. Таблиця 1.1 - Види діагностичної цінності методів контролю Метод контролю Аналізуємий процес Вид діагностичної цінності
1 2 3
Хроматографічний аналіз газів, розчинених у маслі Перегрів струмоведучих з’єднань і елементів конструкції внутрішньої ізоляції, електричний розряд у маслі Супутній показник фізико-хімічного розпаду ізоляції. Монотонність зміни у часі при розвитку процеса. Детер-мінована діагностична цінність.
Вимірювання ступеня полімерізації паперової ізоляції Знос паперової ізоляції Функція фізико-хімічного розпаду ізоляції. Монотонність зміни у часі при розвитку процеса. Детермінована діагностична цінність.
Вимірювання вмісту фуранових сполучень у маслі Старіння паперової ізоляції Супутній показник фізико-хімічного розпаду ізоляції. Відсутність монотонності і значних відмін зміни вмісту від строку експлуатації й ступеня зносу ізоляції. Випадкова діагностична цінність.
Вимірювання каламутності масла Колоїдно-дісперсні процеси у високо-вольтних герметичних вводах Функія фізико-хімічного стану колоїдно-дисперсної системи. Монотонність у часі при розвитку процеса. Детермінована діагностична цінність.
Вимірювання поверхневого натягу Старіння масла Функція полярності рідини. Монотонність у часі при розвитку процеса. Детермінована діагностична цінність.
ІЧ-спектрометрія Старіння масла Супутній показник наявносіті продуктів старіння масла. Монотонність у часі при розвитку процеса. Детермінована діагностична цінність.
Тепловізійний контроль Локальні зони перегріву Супутній показник теплового стану трансформатора і струмоведучих частин. Монотонність у часі при розвитку процеса. Детермінована діагностична цінність.
Вимірювання часткових розрядів Іонізаційні процеси в ізоляції Супутній показник фізико-хімічного розпаду ізоляції. Відсутність монотонності зміни у часі при розвитку процеса. Випадкова діагностична цінність.
1 2 3
Вимірювання опору короткого замикання Деформація обмоток Супутній показник зміни геометрії обмоток. Монотонність у часі при розвитку процеса. Детермінована діагностична цінність.
Метод низьковольтних імпульсів Деформація обмоток Супутній показник зміни геометрії обмоток. Монотонність у часі при розвитку процеса. Детермінована діагностична цінність.
Визначення зусиль прессовки обмоток транс-форматора по частоті особистих коливань систе-ми прессовки при зовніш-ній імпульсній механічній дії Розпресовка обмоток Супутній показник ступеня прессовки обмоток. Монотонність у часі при розвитку процеса. Детермінована діагностична цінність.
У таблиці 1.1 наведено оцінку виду діагностичної цінності методів контролю процесів, які призводять до пошкоджень трансформатора. Треба відзначити, що ознаки з випадковою діагностичною цінністю, яка визначається відсутністю монотонності зміни значень при розвитку процесу, що ними контролюється, не можуть бути використані для прийняття рішень про стан обладнання, а тільки в деяких випадках можуть свідчити про необхідність більш детального дослідження. 2 ЗАСОБИ ПРОВЕДЕННЯ ДІАГНОСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ОБЛАДНАННЯ Шостим виданням документу [3], що видано у 1998 році, разом з традиційними випробуваннями, які позитивно зарекомендували себе за багато років, уведені нові, зокрема, хроматографічний аналіз розчинених газів у маслі, оцінка стану паперової ізоляції обмоток по наявності фуранових сполучень у маслі, по ступеню полімерізації, а також відносно не новий засіб тепловізійного контролю електрообладнання. 2.1 Хроматографічний аналіз розчинених газів у маслі (ХАРГ). Оцінювання стану та визначення характеру можливих дефектів по ХАРГ проводяться згідно з документом [5]. У Росії накопичено достатньо великий досвід ефективного застосування ХАРГ і сьогодні вже розроблена нова редакція “Методических указаний…”, яка базується на досвіді створення вже діючого документа, який оснований на результатах розкриття та виявлення дефектів біля 200 трансформаторів з використанням ХАРГ; на даних десятирічного позитивного застосування з обліком відгуків і пропозицій , отриманих від енергопідприємств; на працях “ВНИИЭ” по дослідженню трансформаторів за період від 1996 по 1998 роки (понад 200 одиниць трансформаторного обладнан
