Обоснование внедрения систем технического состояния силового маслонаполненного оборудования л.А.Маслов, а.А.Николаев,а.А.Сарлыбаев

(Магнитогорский государственный технический университет,

г. Магнитогорск)

Внедрение средств диагностирования технического состояния маслонаполненного электрооборудования и в первую очередь силовых трансформаторов является актуальной и остро востребованной задачей. Это обусловлено рядом объективно сложившихся причин, основной из которых является физический износ оборудования, достигающий в Российской энергетике 50–70%. Сложившаяся ситуация в полной мере характерна для ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»), трансформаторный парк которого в значительной степени выработал нормативный ресурс. В этих условиях актуальность диагностирования технического состояния электрооборудования обусловлена следующими причинами:

– необходимостью продления срока эксплуатации сверх нормативного, вплоть до выработки реального, заложенного изготовителем ресурса;

– необходимостью предотвращения аварий энергоблоков собственных электростанций, убытки от которых исчисляются миллионами рублей;

– общемировой тенденцией перехода от системы планово-предупредительных ремонтов к ремонтам по состоянию.

В условиях ОАО «ММК» оснащение основного оборудования средствами технического диагностирования включено в перечень приоритетных направлений. Соответственно возрастает роль методов диагностирования в режиме реального времени.

Эксплуатация трансформаторного оборудованияза пределами нормированного срока службы стала общемировой тенденцией, хотя очевидно, что без принятия определенных мер, она сопряжена с повышенными рисками отказов. Замена огромного количества дорогостоящего оборудования в короткий отрезок времени невозможна технически и не оправдана экономически.Снижение рисков катастрофических отказов и уменьшениеэксплуатационных затрат может обеспечить установка на трансформаторыавтоматизированных систем управления, мониторингаи оперативнойдиагностики.

Стоимость первых установленных в России систем мониторинга составляла порядка 10% стоимости защищаемого оборудования. За несколько лет, в результате появления отечественных производителей и конкуренции на рынке, стоимость аналогичных систем снизилась в 2 - 3 раза.В последнее время интенсивно развиваются и внедряются методы непрерывного контроля состояния силовых трансформаторов с применением современных компьютерных технологий и автоматического сбора, обработки и анализа данных. Применение этих методов осуществляется с помощью различных датчиков, расположенных непосредственно в пределах трансформатора.

По своему основному определению, система стационарного мониторинга базируется на результатах проведения совокупности «on-line» тестов, выполняемых на работающем трансформаторе в автоматизированном режиме. Результаты тестов, выполняемых в режиме «off-line», могут быть использованы встроенными алгоритмами системы мониторинга, однако актуальность таких тестов невелика, т.к. они проводятся обычно раз в несколько лет.

Набор тестов, используемых системой мониторинга для любого трансформатора, определяется на этапе ее создания и в процессе дальнейшей эксплуатации может лишь частично модернизироваться. По этой причине необходимо корректно подходить к формированию технических требований к системе мониторинга.

Оперативные диагностические заключения стационарной системы определяются эффективностью реализованных в ней автоматизированных экспертных алгоритмов. Чем более продуманной и совершенной является встроенная экспертная система, тем выше достоверность оперативной информации о текущем техническом состоянии контролируемого трансформатора. Глубина предлагаемых системой мониторинга рекомендаций может быть различной, от простой регистрации превышения параметрами пороговых значений, до достаточно обоснованных предложений по стратегии проводимых ремонтных работ.

Для диагностики трансформаторов может быть использовано большое количество методов, в том числе следующие:

– комплексные испытания с обязательным проведением опытов холостого хода и короткого замыкания;

– физико-химические анализы трансформаторного масла с определением содержания и состава фурановых производных, ионола, объёмного удельного сопротивления и т.п.;

– анализ газов, растворенных в масле (трансформатора и вводов высокого напряжения);

– тепловизионное обследование трансформаторов;

– измерение наличия и уровней частичных разрядов в изоляции;

– контроль характеристик изоляции под рабочим напряжением;

– определение мутности масла оптоэлектронными методами;

– ультразвуковое обследование;

– вибрационное обследование.

Основной проблемой использования этих методов является то, что ни один из них не позволяет выявить дефекты или повреждения всех узлов трансформатора. Ниже перечисляются основные функции, выполнение которых должно быть обеспечено системой диагностирования состояния.

1. Контроль влагосодержание в масле бака. Это важный диагностический параметр, влияющий на надежность работы всего трансформатора.

2. Непрерывная регистрация уровня и распределения частичных разрядов в изоляции вводов, обмоток и сердечника. Встроенная экспертная система дает возможность определить тип дефекта, частично локализовать, оценить его опасность для дальнейшей работы трансформатора. Поскольку на трансформаторе необходима система контроля растворенных газов в масле, то совместная обработка результатов измерений частичных разрядов и газов дает наиболее точные результаты по диагностике типа дефекта и месту его локализации.

3. Возможность в on-line режиме контролировать наличие деформаций обмоток трансформатора. Такие деформации возникают в трансформаторе после воздействия ударных нагрузок, являющихся характерными для печного трансформатора. Данный вид контроля обеспечивается средствами вибродиагностики.

4. Диагностика системы охлаждения трансформатора, которая достаточно корректно выполняется на основании измерения и анализа температуры вверху и внизу бака и рабочей нагрузки трансформатора. В таких расчетах используется упрощенная тепловая модель трансформатора.

5. Техническое состояние РПН трансформатора. При помощи датчиков контролируется текущее положение РПН, мощность, потребляемая приводным двигателем в процессе коммутации; также при помощи специальных фильтров может регистрироваться диаграмма работы контактора при каждой коммутации. Дополнительно может определяться наличие дуговых разрядов в избирателе РПН при помощи вибрационного и акустического датчиков.

Для диагностирования трансформаторного оборудования ОАО «ММК» используется система контроля изоляции (СКИ) – аппаратно-программный комплекс, состоящий из программы (базы данных) и модулей (приборов) различных серий. Основное назначение программы – сбор, хранение и анализ параметров высоковольтного оборудования, полученных при помощи приборов фирмы “Димрус” (г. Пермь),установленных на маслонаполненном оборудовании цеха систем и подстанций комбината.

УДК 621.311.61, 621.314.5