3.6 Особенности определения диагностической ценности показателей качества изоляции высоковольтного электроэнергетического оборудования

Задача формирования системы наиболее диагностически значимых диагностических признаков, для оценки состояния высоковольтного оборудования, является в настоящее время, весьма актуальной. Так, например, по оценкам [3.13] основными недостатки традиционной системы контроля состояния высоковольтных силовых трансформаторов являются:

1. Отсутствие прямой зависимости между контролируемыми параметрами и функциональной работоспособностью трансформатора (запасами прочности).

2. Возможность неправильного диагноза и неоправданных действий (ненужная сушка по причине малого сопротивления изоляции, отбраковка магнитопровода по данным потерь холостого хода при малом напряжении, неправильная интерпретация сигналов ЧР и пр.).

3. Избыточный объем испытаний (во многих случаях эффективными оказываются только 5–10 % проведенных тестов).

4. Неучет, возможных дефектов, которые не выявляются установленным объемом испытания (например, загрязнение витковой изоляции, местное увлажнение и старение изоляции, ухудшенное контактное сопротивление и пр.).

5. Практическая невозможность предсказания будущего состояния, в том числе остаточного ресурса изоляции.

Традиционная система диагностики установилась в период развития парка трансформаторов, но принципиально не годится для оценки состояния работающего сегодня старого оборудования. Одним из путей усовершенствования традиционной системы контроля состояния электроэнергетического оборудования является использование подхода, основанного на анализе диагностической ценности показателей. Задача усложняется многообразием возможных дефектов для каждого отдельного вида оборудования, и достаточно объемным набором диагностических признаков. Однако, работы в данном направлении уже проводятся. Так, например, в работе [3.5] приведены результаты оценки диагностической ценности некоторых методик интерпретации результатов хроматографического анализа растворенных в масле газов (ХАРГ), полученные на основе анализа более чем 300 трансформаторов, выведенных в ремонт по результатам ХАРГ.

Анализ используемых методик обнаружения развивающихся дефектов по результатам ХАРГ [3.14] показывает, что в них есть существенные отличия как по виду, так и по количеству отношений пар используемых газов. В табл. 3.1 приведены соотношения пар характерных газов используемых в различных методиках для интерпретации результатов ХАРГ.

Таблица 3.1 – Соотношение пар характерных газов в различных методиках

Методика	Соотношение пар характерных газов
Дорненбурга	СН4/Н2, С2Н2/С2Н4, С2Н6/С2Н2, С2Н2/СН4
Мюллера	СН4/Н2, С2Н4/С2Н6, СО/СО2, С2Н6/С2Н2
Роджерса	СН4/Н2, С2Н2/С2Н4, С2Н4/С2Н6, С2Н6/СН4
МЭК	СН4/Н2, С2Н2/С2Н4, С2Н4/С2Н6
ВЭИ	СН4/Н2, С2Н4/СН4, С2Н6/СН4, С2Н2/С2Н4, С2Н6/С2Н2, С2Н4/С2Н6

Учитывая, что образование газов может быть обусловлено развитием дефектов различного характера и отсутствует непосредственная зависимость между их концентрациями и снижением электрической прочности изоляции, то при оценке диагностической ценности используемых, признаков необходимо опираться на анализе накопленных статистических данных ХАРГ и сопоставлении их с результатами вскрытия трансформаторов.

Вероятность совпадения прогнозируемого характера дефекта, при использовании отношений пар характерных газов с фактически обнаруженным, для каждой методики определялась как:

(3.64)

где N_i – число совпадений характера дефекта, спрогнозированного по результатам ХАРГ при использовании различных отношений концентраций характерных газов соответственно к i-той методике, с фактической оценкой, полученной при обследовании выведенного в ремонт трансформатора;

N_i∑ – общее число трансформаторов с спрогнозированным характером дефекта за по результатам отношений концентраций пар газов при определении характера дефекта для i-той методики.

Диагностическая ценность применения критериальных отношений пар газов при определении характера дефекта для i-той методики определялась как:

(3.65)

где: n – число признаков.

(3.66)

где: Z_D(k_p/k_j) – общая диагностическая ценность обследования по комплексу признаков k; p(D_i) – априорная вероятность появления у объекта диагноза D_i; Z_Di(k_p/k_j) – диагностическая ценность реализации комплекса признаков k при диагнозе D_i.

В таблице 3.2 приведены значения вероятностей и значений диагностической ценности использования критериальных отношений концентраций пар газов для каждой методики [3.5].

В таблице обозначено:

Р_т, Р_э – вероятность совпадения прогнозируемого характера дефекта (термического или электрического соответственно) с фактически обнаруженным;

Z_Dт, Z_Dэ – условная диагностическая ценность использования критериального отношения концентраций пар газов при определении характера дефекта (термического или электрического соответственно);

Z_D – общая диагностическая ценность использования критериального отношения концентраций пар газов при определении характера дефекта;

Z_DΣ – диагностическая ценность использования критериальных отношений концентраций пар газов при определении характера дефекта.

Таблица 3.2 – Диагностическая ценность различных методик интерпретации результатов ХАРГ

Методика	Параметр		CH4	C2H2	C2H4	CO	C2H6	C2H2	C2H6	C2H4	ZD
			H2	C2H4	C2H6	CO2	C2H2	CH4	CH4	CH4
Дорнен- бурга	Рт		0,80	0,96	–	–	1,0	0,82	–	–	2,67
	Рэ		0,73	0,55	–	–	0,75	0,63	–	–
	ZDт		0,58	0,45	–	–	0,68	0,46	–	–
	ZDэ		0,65	0,90	–	–	1,0	0,64	–	–
	ZD		0,61	0,67	–	–	0,84	0,55	–	–
Мюллера	Рт		0,75	–	0,38	0,70	0,70	–	–	–	0,98
	Рэ		0,82	–	0,50	0,33	0,67	–	–	–
	ZDт		0,69	–	-0,21	0,03	0,44	–	–	–
	ZDэ		0,62	–	-0,16	0,07	0,47	–	–	–
	ZD		0,66	–	-0,19	0,05	0,46	–	–	–
Роджерса	Рт		0,70	0,97	0,82	–	–	–	0,80	–	2.39
	Рэ		0,68	0,33	0,90	–	–	–	0,67	–
	ZDт		0,46	0,24	0,84	–	–	–	0,50	–
	ZDэ		0,47	0,88	0,74	–	–	–	0,63	–
	ZD		0,47	0,56	0,79	–	–	–	0,57	–
МЭК	Рт		0,92	0,98	0,97	–	–	–	-	–	2,83
	Рэ		0,98	0,94	0,95	–	–	–	-	–
	ZDт		0,97	0,92	0,93	–	–	–		–
	ZDэ		0,89	0,97	0,96	–	–	–		–
	ZD		0,93	0,95	0,95	–	–	–		–
ВЭИ	Рт		0,83	0,95	0,40	–	0,78	–	0,68	0,64	1,90
	Рэ		0,66	0,40	0,60	–	0,58	–	0,58	0,33
	ZDт		0,51	0,29	0	–	0,38	–	0,30	-0,03
	ZDэ		0,67	0,83	0	–	0,54	–	0,37	-0,06
	ZD		0,59	0,56	0	–	0,46	–	0,34	-0,05

Приведенные в таблице 3.2 результаты показывают, что наибольшую диагностическую ценность при распознавании характера развивающегося дефекта, имеет методика МЭК (IEC 60599).

В работе [3.15] выполнена оценка диагностических показателей трансформаторных масел, а в [3.7-3.10] выполнена оптимизация оценки степени старения масел на основе модели множественной регрессии с учетом информационной значимости показателей. Более подробней смотри раздел 4.5.