ДІАГНОСТИКА СТАНУ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ, АВТОТРАНСФОРМАТОРІВ, ОЛІЙНИХ РЕАКТОРІВ ЗА ДОПОМОГОЮ

Артем Пушкін 2 років тому Переглядів:

1 УДК О.В. ВОРОНІВ, студент гр. ЕОТб-13-2 (ТІУ) М.О. ДОЛІНІН, студент гр. ЕОТб-13-2 (ТІУ) К.А. ПОРШНЄВА, студент гр. ЕОТб-13-2 (ТІУ) І.З. ХІСМАТУЛІНА, студент гр. ЕОТб-13-2 (ТІУ) Науковий керівник О.О. Угорців, доцент каф. «ТУР» м. Тюмень ДІАГНОСТИКА СТАНУ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ, АВТОТРАНСФОРМАТОРІВ, ОЛІЙНИХ РЕАКТОРІВ З ДОПОМОГЮ ЗАСОБІВ ІНФРАКРАСНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ Значна частина електричного обладнання станцій, підстанцій, системи передачі та розподілу електроенергії виробила свій ресурс, але продовжує експлуатуватись, оскільки на його заміну потрібні великі фінансові кошти. У зв'язку з цим із кожним роком зростають витрати на проведення комплексних обстежень та діагностики. В останні десятиліття велике поширення набувають методи контролю параметрів силових трансформаторів під робочою напругою. До методів безперервного контролю та вимірюваних "online" параметрів силових трансформаторів, які можуть бути реалізовані в системах моніторингу, можна віднести контроль величини tgδ ізоляції вводів; вимірювання температури верхніх шарів олії, струму навантаження, напруги з СІН вводів, тиску олії у введенні, вмісту вологомістку олії, вмісту розчинених в маслі газів за допомогою спеціальних датчиків; вимірювання рівня вібрації з метою оцінки стану запресування обмоток, стану магнітопроводу, системи охолодження; моніторинг рівня часткових розрядів (ЧР) в ізоляції вводів та обмоток та ін. Перераховані вище методи мають різнуступінь достовірності та інформативності. Метод тепловізійного контролю за допомогою засобів інфрачервоної діагностики та хромато-графічний аналіз газів, розчинених у трансформаторній олії (ХАРГ), що виконуються відповідно до керівних документів «Обсяг та норми випробувань електрообладнання» (ОНДЕ), дозволяють виявити цілу низку різних дефектів високовольтного електроустаткування (ЕО). Про теплобачення та його застосування для контролю стану електроустаткування відомо кілька десятків років [1]. Як відомо, матерія безперервно випромінює та поглинає електромагнітне випромінювання. Процес випромінювання пов'язаний із збудженням молекул

2 всередині речовини, у результаті виникають випромінювальні переходи електронів. Енергія, що виділяється, виноситься фотонами електромагнітного поля. Спектр випромінювання довільно ділять області за ознакою функціональних особливостей джерел чи приймачів випромінювання. Інфрачервоний діапазон хвиль розташований між видимим та радіодіапазоном і займає область від 0,75 до 750 мкм. Широке застосування інфрачервоного діапазону хвиль у сучасній науці та техніці почалося у другій половині XX століття після створення ефективних інфрачервоних приймачів для області хвиль 214 мкм. Застосування ІЧ-випромінювання має свої обмеження. Вони обумовлені головним чином тим, що на відміну від радіохвиль ІЧ-випромінювання зазнають значного згасання внаслідок поглинання та розсіювання. Розсіювання ІЧ-випромінювання відбувається на зважених в атмосфері частинках пилу, воли. Атмосферні гази (водяна пара та вуглекислий газ) поглинають ІЧ-випромінювання в деяких областях спектру. Принцип роботи приладів ІКТ заснований на перетворенні інфрачервоного випромінювання тіл, до якого нечутливе людське око, у видиме. Спектральний склад та інтенсивність випромінювання будь-якого предмета вІЧ-області спектра визначаються його температурою та випромінювальною здатністю. Для виявлення ІЧ-випромінювання в приладах ІКТ використовуються різні види приймачів: теплові, фотоелектричні та ін. За своєю побудовою та принципом дії більшість приладів ІКТ є оптикоелектронними та оптико-механічними пристроями. Прилади ІКТ за принципом дії можуть бути поділені на пасивні та активні [2]. Тепловізійний контроль є одним із основних напрямків розвитку високоефективної системи технічної діагностики, яка забезпечує можливість контролю теплового стану обладнання та споруд без виведення їх з роботи, виявлення дефектів на ранній стадії розвитку, скорочення витрат на технічне обстеження за рахунок прогнозування термінів та обсягу ремонтних робіт. Тепловізійний контроль проводиться для з'ясування теплового стану роз'єднувачів, трансформаторів струму (ТТ) та напруги (ТН), розрядників та обмежувачів перенапруги (ОПН), конденсаторів зв'язку, масляних та повітряних вимикачів, ошиновки розподільних пристроїв (РУ), якості паяння обмоток статора турбогенераторів. роботах, високовольтних вводів силових трансформаторів, систем охолодження трансформаторів, електродвигунів, генераторів та ін. Ведеться контроль стану димових труб і газоходів на теплових електростанціях, виявлення місць присосів холодного повітря і т.д. Тепловізійний контроль стосовно силових трансформаторів є допоміжним методом діагностики, що забезпечує поряд із традиційними методами (намір ізоляційних

3 характеристик, струму холостого ходу, хроматографічного аналізу складу тазів в олії та ін) отримання додаткової інформації про стан об'єкта. Досвід проведення ІЧ-ліатостики силовихтрансформаторів показав, що з допомогою можна виявити такі несправності: виникнення магнітних полів розсіювання в трансформаторі за рахунок порушення ізоляції окремих елементів машитопроводу (консолі, шпильки і т.п.); порушення у роботі охолоджуючих систем (маслонасосів, фільтрів, вентиляторів тощо) та оцінка їх ефективності; зміна внутрішньої циркуляції олії в баку трансформатора (освіта застійних 3011) в результаті шлакоутворення, конструктивних прорахунків, розбухання або усунення ізоляції обмоток (особливо у трансформаторів з великим терміном служби); нагрівання внутрішніх контактних з'єднань обмоток ПН із висновками трансформатора; виткове замикання в обмотках вбудованих ТТ; погіршення контактної системи деяких виконань РПН тощо. Визначення розташування дефектів у магнітопроводах трансформаторів. Як відомо, стан магнітопроводів дуже ефективно оцінюється за результатами хроматографічного аналізу складу 1ВЗОВ в маслі. За складом та вмістом газів в маслі визначається вид дефекту. За наявності пошкодження в магнітопроводі трансформатора, обумовленого перегріванням, основними при аналізі розчинених у маслі газів є етилен (С2Н4) або ацетилен (С2Н2) при нагріванні олії. Характерні!ази: водень (Н2), метан (СН4) та етан (С2Н6). Утворення зазначених газів в маслі може бути обумовлено: порушенням ізоляції стяжних шпильок, ярмових балок, амортизаторів, пресуючих кілець, місцевими нагріваннями від магнітних полів розсіювання в ярмових балках, бандажах, пресуючих кільцях, неправильним заземленням магнітопроводів та ін. -Т показало, що, будучи допоміжним засобом контролю, воно дозволяє за наявності газоутворення в трансформаторі оцінити зону утворення дефектумагнітопроводі, а за наявності заводської технологічної документації звузити місце пошуку дефекту. Визначення внутрішніх дефектів обмоток. Експерименти, проведені на моделях, показали, що при інфрачервоному контролі в ряді випадків можуть виявлятися локальні нагрівання в баку трансформаторів, пов'язані з місцевим перегріванням окремих котушок обмотки; перегріви контактних з'єднань відводів обмоток; утворення застійних зон олії, викликаних набуханням паперової ізоляції витків, шламоутвореним або конструктивними прорахунками.

4 Перегріви котушок (як правило, крайніх) обумовлені наявністю в трансформаторах полів розсіювання, що залежать від номінальної потужності трансформатора, втрати від яких досягають % основних втрат. Визначення працездатності пристроїв системи охолодження трансформатора. Зняття термограм пристроїв системи охолодження трансформаторів (дутьових вентиляторів, маслонасосів, фільтрів, радіаторів трансформаторів з природною циркуляцією олії тощо) дозволяє оцінити їхню працездатність і при необхідності вжити оперативних заходів щодо усунення несправностей. Маслонасоси. Температура нагрівання на поверхні корпусу маслонасоса та трубопроводів працюючого трансформатора практично однакова. При появі несправності в маслонасосі (тертя крильчаток, виткове замикання в обмотці електродвигуна тощо) температура на поверхні корпусу маслонасоса повинна підвищитись і перевищити температуру на поверхні маслопроводу. Дутьові вентилятори. Оцінка теплового стану електродвигунів вентиляторів здійснюється зіставленням виміряних температур нагріву. Причинами підвищення нагріву електродвигунів можуть бути: несправність підшипників кочення, неправильно вибраний кут атаки крильчатки вентилятора, виткове замикання в обмотціелектродвигуна тощо. Термосифонні фільтри (ТФ). При ІЧ-контролі можна будувати висновки про працездатності термосифонних фільтрів трансформаторів. Як відомо, ТФ призначений для безперервної регенерації олії у процесі роботи трансформатора. Рух олії через фільтр з адсорбентом відбувається під впливом тих самих сил, які забезпечують рух олії через охолодні радіатори, тобто. під дією різниці щільності гарячої та холодної олії. Термосифонний фільтр приєднаний паралельно трубам радіатора системи охолодження, і тому у працюючого фільтра температури на вході та виході, якщо трансформатор навантажений, повинні відрізнятися між собою. У налагодженому фільтрі буде плавне підвищення температури за його висотою. Перемикаючі пристрої серії РНТ і подібні до них, що вбудовуються в трансформатори, складаються з перемикача і реактора, розташованих в бакс трансформатора, а також контактора. Контактор перемикаючого пристрою розміщується в окремому кожусі, розташованому на стінці бака трансформатора та залитий олією. Контроль стану контактів перемикача, зважаючи на його глибинне розташування в баку трансформатора, дуже проблематичний. При перегріві контактів контактора через невеликий об'єм залитої в нього олії на стінах бака контактора мають місце локальні нагрівання.

5 Радіатор. Несправність плоского крана радіатора або його помилкове закриття призводить до перекриття протоки масла через радіатор. В цьому випадку температура труб радіаторів істотно нижча, ніж у радіатора, що працює. З часом поверхні труб радіаторів піддаються впливу іржі, на них осідають продукти розкладання олії та паперу, що часом призводить до зменшення перерізу для протоки олії або повного її припинення. Труби з подібними відхиленнями холоднішірешти. Датчик температури. Практично єдиним критерієм опіки ефективності робота системи охолодження є температура верхніх шарів олії трансформатора, що вимірюється за допомогою термометрів, або термометричних сигналізаторів з електроконтактним манометром, або дистанційних термометрів опору, що встановлюються в кишенях (гільзах) кришки бака. Контроль температури масла у цих випадках може бути пов'язаний із суттєвими похибками, які обумовлені інструментальною точністю вимірювання, місцем розміщення гільзи та іншими факторами. Тому при термографічному обстеженні трансформатора необхідно порівнювати значення температур на кришці бака, виміряні тепловізором, з даними датчика температури. Список літератури: 1. Хренніков А.Ю., Єганов А.Ф., Смолін А.Ю., Щербаков, В.В., Мов С.А. Тепловізійний контроль генераторів та імпульсне дефектографування силових трансформаторів. Електричні станції, 8, Бажанов С. А. Інфрачервона діагностика електроустаткування розподільчих пристроїв. М: НТФ Енергопрогрес, с.; мул. [Бібліотечка електротехніка, додаток до журналу Енергетик"; Вип. 4 (16)].