Скачиваний:
135
Добавлен:
12.06.2014
Размер:
1.78 Mб
Скачать

Взрывопожаробезопасность и совершенствование противопожарной защиты трактов топливоподачи ТЭС

Иванов А. Н., èíæ., Втюрин Ю. Н., êàíä. òåõí. íàóê, Соковиков В. В., èíæ.,

Островский С. А., êàíä. òåõí. íàóê

ОАО РАО “ЕЭС России” – ОАО “Всероссийский теплотехнический институт” (ВТИ) – ОАО НПФ “ЭКОМП”

На трактах топливоподачи тепловых электростанций ежегодно происходят пожары, приводящие в ряде случаев к частичному или полному сбросу нагрузки ТЭС, а также деформации строительных конструкций галерей топливоподачи. В ходе тушения пожаров имели место случаи травмирования оперативного персонала.

Анализ происшедших за последние годы пожаров на трактах топливоподачи ТЭС показывает, что основными причинами их возникновения являлись:

самовозгорание топлива – 48,5%; нарушение требований пожарной безопасно-

сти при проведении сварочных и огневых работ – 20,4%;

нарушение требований эксплуатации электрооборудования – 14,6%;

неосторожное обращение с огнем – 5,8%; взрыв (выброс) топлива – 5,2%; прочие причины – 4,8%.

Возрастающая роль использования высокореакционных углей Канско-Ачинского, Кузнецкого и других бассейнов в обеспечении топливом тепловых электростанций Сибири и других регионов России увеличивает опасность возникновения пожара и взрыва пыли на трактах топливоподачи.

Взрывопожароопасность канско-ачинских и других высокореакционных углей связана, в первую очередь, с большим выходом летучих горю- чих веществ и относительно небольшой зольностью, что относит их к легко возгораемым и взрывоопасным видам топлива. Для сравнительной оценки с другими видами топлива – березовские бурые угли имеют выход летучих около 48% и зольность около 5%. Канско-ачинские бурые угли относятся к третьей и четвертой группам по степени взрывоопасности [1].

С наибольшим ущербом происходят пожары, вызванные горением конвейерных лент. Наиболее часто конвейерные ленты возгораются в приемных лотках от тлеющих отложений пыли в результате трения конвейерных лент об отложившуюся пыль, а также из-за нарушения требований пожарной безопасности при проведении на узлах пересыпки огневых работ. Тлеющие в приемных лотках кон-

вейерные ленты при пуске в условиях воздушной вентиляции быстро воспламеняются. Выделение большого количества дыма и тепла при горении конвейерных лент осложняет работу эксплуатационного персонала и пожарных подразделений по тушению пожара в галереях и других помещениях. Через узлы пересыпки горение распространяется в смежные галереи и помещения тракта топливоподачи.

В результате таких пожаров сгорают конвейерные ленты, кабели, происходит необратимая тепловая деформация металлоконструкций конвейеров и другого оборудования.

Запыленность трактов топливоподачи создает большие проблемы при эксплуатации и содержанию тракта топливоподачи в пожаробезопасном состоянии.

Топливо небольшой влажности или замерзшее в процессе транспортировки по тракту топливоподачи и пересыпки склонно к повышенному пылению с образованием пылевзвеси и отложений пыли на поверхностях оборудования и строительных конструкций.

К числу наиболее пылящих видов топлива относятся березовские бурые угли Канско-Ачинско- го бассейна, которые при длительном хранении в открытом штабеле и на закрытом складе быстро подсушиваются, самоизмельчаются с образованием большого количества мелкой пыли. При выгрузке топлива на закрытых складах и подаче конвейерами запыленность в трактах топливоподачи

часто превышает допустимую санитарную норму 10 мг м3.

Источником пыления на работающей топливоподаче являются приемные лотки конвейерных лент и топливо, движущееся на открытых конвейерных лентах. В приемных лотках конвейерных лент при подаче топлива образуется избыточное давление и из мест уплотнений происходит выделение пыли в галереи. Запыленность создает также пыль, остающаяся на конвейерных лентах после пересыпки топлива и ссыпающаяся на пол в галереях с обратной ветви конвейерных лент после приводного барабана.

2004, ¹ 10

23

Аспирация и другие мероприятия по подавлению взвешенной в воздухе пыли не позволяют снизить запыленность в тракте топливоподачи до санитарной нормы и предотвратить образование отложений пыли.

В ВТИ проведены исследования на экспериментальных установках взрывов угольной пыли и их распространения в различных условиях [2], показавшие, что взрыв угольной пыли на топливоподаче возникает в условиях образования пылевзвеси взрывоопасной концентрации и теплового источника ее воспламенения. Взрывоопасная концентрация пылевзвеси в воздухе – 0,05 кг м3 и более, в зависимости от характеристик топлива. Взрыв происходит в процессе воспламенения летучих горючих веществ, выделенных из пыли при ее быстром нагреве от источника воспламенения. Пылевзвесь взрывоопасной концентрации может образоваться при подаче топлива в приемных бункерах складов топлива, в пересыпных коробах и приемных лотках конвейерных лент, в дробилках, грохотах и бункерах топлива котлов.

Источником воспламенения и взрыва пылевзвеси на трактах топливоподачи является в основном открытое пламя, образуемое при пересыпке топлива с тлеющими очагами и обрушении тлеющих отложений топлива в сужающейся нижней ча- сти бункеров угля. На экспериментальных установках от электрической искры, имеющей энергию зажигания порядка десятых джоуля, взрывы не удавалось получить из-за недостаточности ее энергии для нагрева пыли, выделения летучих и их воспламенения в объеме пылевзвеси. От электрической искры возможен только взрыв горючей газовоздушной смеси.

Взрывы пылеугольной взвеси в объеме оборудования характеризуются быстрым нарастанием давления и выбросом пламени и горящей пыли че- рез открытую часть оборудования в помещение. Давление взрыва пыли при прочих равных условиях зависит от объема, относительных размеров оборудования и степени его открытия в помещение.

С наиболее тяжелыми последствиями происходят взрывы в бункерах топлива котлов, которые имеют относительно большие объемы и небольшую степень открытия в галереи в местах подачи топлива в бункеры.

В случаях обрушения отложений тлеющего топлива в бункерах образуются пылевзвесь взрывоопасной концентрации и открытое пламя, приводящее к воспламенению пылевзвеси и взрыву угольной пыли с большим повышением давления.

Из бункеров через открытую часть в галереях распространяется взрывная волна, состоящая из волны сжатия, переходящей в волну разрежения. Под действием волны разрежения взрывная волна в ряде случаев способна поднять отложившуюся пыль и создать в галереях ее взрывоопасную концентрацию. Из-за повышения давления в бунке-

рах, приводящего в некоторых случаях к их повреждениям, происходит также выброс пламени и горящей пыли в галереи. Создаются условия для вторичного взрыва с распространением в галереях воспламенения по образованной взрывной волной пылевзвеси.

Взрывная волна распространяется в галереях со скоростью, большей скорости звуковой волны. При этом может происходить разрушение торцевых стен галерей, испытывающих нагрузку, превышающую давление взрывной волны более чем в 2 раза. Вследствие отражения от торцевых стен в галерее происходит многократный затухающий процесс распространения и отражения взрывной волны, вызывающий разрушения остекленной ча- сти галерей.

По результатам проведенных исследований при средней скорости распространения фронта воспламенения по пылевзвеси около 10 м/с и времени горения пыли в состоянии пылевзвеси около 3 с общая длина пламени при распространении фронта воспламенения в противоположных направлениях от бункера, в котором произошел взрыв, составляет около 60 м.

При распространении пламени в галерее и повышении давления разрушенная часть поверхности стены исполняет роль мембраны и в смежное помещение распространяются, в отличие от взрывной волны, ударная волна и пламя горящей пылевзвеси. Ударная волна способна вызвать разрушения в смежном помещении, а пламя горящей пылевзвеси – пожар.

При разрушении части стены бункерной галереи и распространении в смежное помещение ударной волны в обратном направлении в бункерную галерею приходит волна разрежения. Она способствует распространению пламени и горению пыли вторичного взрыва в бункерной галерее.

В пересыпных коробах и приемных лотках конвейерных лент повышается давление при воспламенении пылевзвеси, и через их открытую часть происходит выброс пламени и горящей пыли в галерею на расстояние нескольких метров. Объем, расположение, относительные размеры и степень открытия в галереи пересыпных коробов

èприемных лотков конвейерных лент не создают условия для значительного повышения в них давления взрыва и взрывной волны, вызывающих разрушения. В то же время из-за распространения пламени возможно возгорание конвейерных лент

èкабелей, проложенных в галереях, и возникновение пожара [3].

Опыт эксплуатации показывает, что уровень пожарной безопасности трактов топливоподачи ТЭС в настоящее время является недостаточным. Обнаружение очагов возгорания осуществляется визуально. Для ликвидации пожаров используются пожарные краны и первичные средства пожаротушения.

24

2004, ¹ 10

Водяные завесы с ручным и дистанционным управлением, устанавливаемые в местах примыкания конвейерных галерей к помещениям приводных и натяжных станций конвейеров, при развитии пожара не позволяют в полном объеме ограни- чить его распространение в помещения приводных и натяжных станций конвейеров и смежные галереи.

Âбольшинстве случаев пожары на трактах топливоподачи были ликвидированы персоналом ТЭС и пожарными подразделениями с применением первичных средств пожаротушения и передвижной пожарной техники.

Âсвязи с этим в ВТИ была разработана автоматическая микропроцессорная быстродействующая система пожарной сигнализации и водяного пожаротушения для ликвидации очагов пожара на трактах топливоподачи ТЭС. Пожарная сигнализация

âтракте топливоподачи выполняется с применением дымовых и тепловых пожарных извещателей пламени (тления). Пожарные извещатели устанавливаются в конвейерных галереях и помещениях приводных и натяжных станций конвейеров, а также на полуэтажах дробильного корпуса и в других пожароопасных помещениях.

Пожарная сигнализация позволяет обнаружить на ранней стадии горения: тлеющие очаги топлива на движущихся конвейерных лентах и возгорание движущихся конвейерных лент на выходе из приемных лотков, выброс пламени и горящей пыли взрыва (хлопка) в галереи, возгорание конвейерных лент и кабелей в конвейерных галереях, помещениях приводных и натяжных станций конвейеров и в других помещениях.

Автоматическое включение водяного пожаротушения осуществляется при срабатывании не менее двух пожарных извещателей, расположенных в общей защищаемой зоне.

Система водяного пожаротушения состоит из общего подводящего трубопровода с вводами от производственно-противопожарного водоснабжения электростанции, проходящего по тракту топливоподачи. От подводящего трубопровода выполняются отводы на секционированные узлы управления с электрифицированными быстродействующими запорными устройствами, питающие и распределительные трубопроводы с дренчерными оросителями.

В одноконвейерных галереях секционируется вдоль галерей распределительный трубопровод с оросителями, расположенный над конвейерной лентой. В двухконвейерных галереях секционируется питающий трубопровод, расположенный над центральным проходом, с отводами оросителей на конвейерные ленты. В конвейерных галереях подачи топлива из бункеров открытых складов и в бункерных галереях подачи топлива в бункеры котлов питающие и распределительные трубопроводы с оросителями размещаются в соответствии

с расположением топливоподающего оборудования и строительных конструкций.

Для получения необходимой интенсивности подачи воды давление перед оросителями должно составлять не менее 0,05 МПа. В зону водяного пожаротушения входят конвейерные ленты, кабели и строительная часть по периметру галерей. Опробования автоматической системы пожаротушения на Каширской ГРЭС-4 Мосэнерго показали, что наиболее оптимальная интенсивность подачи воды на пожаротушение составляет 0,04 – 0,06 (м2 с), что позволяет осуществить эффективное тушение конвейерных лент и кабелей, проложенных в галереях.

Горизонтальные конвейерные ленты, выполненные в виде лотков, за счет расположения под углом боковых роликоопор при включении водяного пожаротушения быстро заполняются водой, что способствует тушению конвейерных лент и снижает интенсивность водяного пожаротушения при расчетном времени тушения пожара 30 мин.

При подаче топлива наклонными конвейерами

èвключении водяного пожаротушения с большой интенсивностью подачи воды происходят смыв топлива в приемные лотки, их забивание топливом

èаварийное отключение подачи топлива на длительное время. При низких уровнях топлива в бункерах котлов это может вызвать необходимость аварийного снижения электрической и тепловой нагрузки электростанции.

Разработанная автоматическая водяная система пожаротушения внедрена на топливоподачах Кировской ТЭЦ-4 Кировэнерго, Каширской ГРЭС-4 Мосэнерго и др.

Сигнализация, автоматическое и дистанционное управление водяным пожаротушением осуществляются сертифицированным комплексом “Адресная система пожарной сигнализации, управления пожаротушением, дымоудалением, инженерными системами и диспетчеризацией”, состоящим из центрального прибора и функциональных электронных блоков.

Блоком связи с компьютером информация в виде мнемосхем, диагностики, архива обновляемых данных, суточных и сменных протоколов выводится на персональный компьютер [4].

Инерционность автоматического водяного пожаротушения определяется временем с момента обнаружения возгорания пожарными извещателями до подачи воды из наиболее удаленного оросителя и составляет около 5 с.

Ручное и дистанционное посекционное управление водяным пожаротушением осуществляется по месту расположения запорных устройств и с ЦЩУ топливоподачи. Сигнализация об открытии и закрытии запорных устройств, а также подачи воды на пожаротушение выводится на ЦЩУ топливоподачи.

2004, ¹ 10

25

Для повышения взрывопожаробезопасти трактов топливоподачи по разработанным рекомендациям на ряде ТЭС выполняются следующие мероприятия:

бункеры топлива котлов оборудуются уровнемерами, и обеспечивается их эксплуатация без отложений топлива (Харанорская ГРЭС);

для своевременного обнаружения тлеющих отложений топлива на сужающейся нижней части бункеров топлива и приемных лотках конвейерных лент для контроля температуры в стенку встраиваются термопары с выводом показаний температуры на самописец;

для тушения обнаруженных тлеющих отложений топлива в бункеры топлива и приемные лотки конвейерных лент производится рассредоточенный подвод распыленной воды;

в бункерной галерее над бункерами топлива выполняется стационарное измерение концентрации оксида углерода с регистрацией измерений самописцем, расположенным на ЦЩУ топливоподачи; для связывания пыли и снижения выделения пыли из топлива, движущегося на открытых конвейерных лентах, а также для снижения выделения пыли в пересыпных коробах и приемных лотках конвейерных лент при подаче топлива необходимо увлажнять топливо на движущихся лентах насыщенным паром в отдельных лотках [5]. В закрытых складах осаждение взвешенной пыли при выгрузке топлива возможно подачей тонко распы-

ленной воды.

Выводы

1.Анализ происшедших на тепловых электростанциях пожаров показывает, что существующие средства пожарной защиты трактов топливопода- чи ТЭС не в полной мере обеспечивают необходимый уровень их противопожарной защиты, из-за чего большинство пожаров приходится тушить персоналу топливно-транспортного цеха станции

èпожарной охраны.

2.Внедрение на трактах топливоподачи ТЭС разработанной ВТИ автоматической быстродействующей системы пожарной сигнализации и водяного пожаротушения позволит обеспечить безопасную и эффективную ликвидацию очагов пожаров.

Список литературы

1.ÑÎ 153-34.1-03.352-99. Правила взрывобезопасности топливоподачи и установок для приготовления и сжигания пылевидного топлива. М.: ВТИ, 2000.

2.Соковиков В. В. Исследование и внедрение автоматической системы пожаротушения и взрывоподавления на трактах топливоподачи угля ТЭС. Сборник трудов Международной конференции “Химия и природосберегающие технологии использования угля”. М.: Изд-во МГУ, 1999.

3.Соковиков В. В., Демкин В. В. Взрывопожаробезопасность трактов топливоподачи ТЭС и разработка автоматической системы пожаротушения. – Энергетик, 2001, ¹ 8.

4.Автоматизированная микропроцессорная система контроля и управления трактов топливоподачи ТЭС / Островский С. А., Соковиков В. В., Втюрин Ю. Н. и др. – Энергетик, 2002, ¹ 12.

5.À.ñ. 1574830 (СССР). Устройство пылеподавления для системы конвейерной транспортировки сыпучих материалов. Опубл. в Б. И., 1990.

Старение целлюлозной изоляции обмоток силовых трансформаторов в процессе эксплуатации

Львов М. Ю., êàíä. òåõí. íàóê, Комаров В. Б., êàíä. õèì. íàóê, Львов Ю. Н., доктор техн. наук,

Бондарева В. Н., Селиверстов А. Ф., инженеры, Ершов Б. Г., доктор хим. наук, Рубцов А. В., èíæ.

ОАО РАО “ЕЭС России” – Институт физической химии РАН – ОАО “Научно-исследовательский институт электроэнергетики” (ВНИИЭ) – ОАО Иркутскэнерго

Опыт эксплуатации силовых трансформаторов показывает, что фактический износ целлюлозной изоляции их обмоток в течение срока службы существенно различается. При этом из-за достаточ- но сложной сетки параллельных и последовательных химических реакций, приводящих к деградации целлюлозы, и множественности факторов, влияющих на кинетику развития процессов старения, невозможно спрогнозировать с необходимой точностью степень износа изоляции обмоток трансформатора путем анализа воздействий эксплуатационных факторов [1, 2].

Согласно [3] оценка износа бумажной изоляции обмоток трансформаторов проводится по измерению степени полимеризации. Этот показатель отражает в целом уровень структурной организации электроизоляционной бумаги и находится в неразрывной связи с ее механической прочностью.

В настоящей статье на основе данных измерений степени полимеризации образцов электроизоляционной бумаги и изоляции обмоток эксплуатируемых трансформаторов проанализированы зако-

26

2004, ¹ 10

номерности развития процесса деструкции витковой изоляции обмоток.

 òàáë. 1 приведены результаты выполненных измерений степени полимеризации образцов электроизоляционной бумаги, использующейся для намотки и отвечающей по физико-химическим характеристикам требованиям [4], а также образцов наружных слоев витковой изоляции, отобранных из обмоток силовых трансформаторов, находившихся в эксплуатации. Средневязкостная степень полимеризации Pv образцов определялась исходя из уравнения Марка – Хоувинка

[ ] 71, 10

3 Ð 0,94

,

(1)

 

v

 

 

где [ ] – характеристическая вязкость раствора целлюлозы в кадоксене.

Из представленных в òàáë. 1 данных видно, что Ðv образцов изоляции обмоток силовых трансформаторов с длительными сроками эксплуатации (позиции 6 – 14) существенно ниже значений Ðv исходной электроизоляционной бумаги (позиции 1 – 5), что обусловлено старением изоляции в процессе эксплуатации. Также необходимо отметить существенное различие значений степени полимеризации образцов исходной электроизоляционной бумаги, что связано со способом варки бумаги, возрастом, условиями произрастания и типом древесины, составом конкретного варочного щелока, используемого при производстве бумаги. В этой связи следует отметить, что в соответствии с [4] значение исходной степени полимеризации целлюлозной изоляции обмоток не нормируется.

Известно [5], что степень деструкции целлюлозы определяется по уравнению

 

 

 

 

 

Pn0

1

 

 

S

 

 

 

Pn

 

 

 

 

,

(2)

P 0

1

P 0

1

 

n

 

 

 

n

 

 

 

ãäå S – число разрывов в макромолекуле целлюлозы; Pn0 è Pn – соответственно исходная и “текущая”

среднечисленная степень полимеризации целлюлозы.

На практике обычно пользуются измерениями средневесовой ÐW или средневязкостной Ðv степени полимеризации. Учитывая, что ÐW Ðv, а также то, что

PW

U 1,

(3)

 

Pn

 

ãäå U – коэффициент неоднородности Шульца, характеризующий молекулярно-массовое распределение полимера, для целлюлозы с известной Pn0

справедливы следующие соотношения параметров:

 

1

S

U 1

.

(4)

 

 

 

Pn

 

Pv

 

В процессе старения в гетерогенных (двухфазных) средах молекулярно-массовое распределение полимера стремится к более однородному и при достаточно высоких степенях деструкции оно изменяется уже незначительно [6]. Вследствие этого логично было ожидать, что процесс деструкции витковой изоляции в среде трансформаторного масла будет достаточно хорошо описываться известным уравнением первого порядка [2]

1

0,5K ýôô

 

(U 0 1)

(5)

 

 

,

Pv

 

 

 

P 0

 

 

 

 

v

 

ãäå Êýôô – эффективная константа скорости деструктивного процесса; U0 – коэффициент неоднородности исходной изоляции; – время эксплуатации.

Однако полученные экспериментальные данные не имеют подобной корреляции. Графический анализ [7] показал наличие хорошей линейной зависимости 1 Ðv от времени в полулогарифмиче- ских координатах. На ðèñ. 1 построена полученная зависимость ln (1 Ðv ) f ( ). Такая зависимость является характерной для синергетических процессов деструкции целлюлозы, имеющих место при взаимодействии большого числа факторов, и вызвана, вероятно, совместным воздействием температуры и электрического поля [8].

Несмотря на весьма значительное среднеквадратичное отклонение, коэффициент корреляции R общей зависимости ln (1 Ðv ) f ( ) для исходной электроизоляционной бумаги и образцов изоля-

Ò à á ë è ö à 1

* $ $ # $(

( $ %&

 

Степень

Ñðîê

 

 

эксплуата-

 

¹

полиме-

Объект исследований

ï ï

ризации

öèè

изоляции,

 

 

Pv

 

 

ëåò

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электроизоляционная намоточная

1

1970

бумага, соответствующая требова-

 

 

 

íèÿì ÃÎÑÒ 645645–89

2

1600

 

3

900

 

4

750

 

 

 

 

 

5

1280

ТДЦТН-16000 110, зав. ¹ 5450

6

515

24

ÄÒÄ-75000 110, çàâ. ¹ 39008

7

317

35

ТДНГУ-63000 110, зав. ¹ 871684

8

303

35

ТДТНГ-15000 110, зав. ¹ 61208

9

235

35

ТДТНГ-48000 110, зав. ¹ 58909

10

368

19

ÒÄÖ 400000 500, çàâ. ¹ 89677

11

270

28

АТДЦТН-125000 330, зав. ¹ 70581

12

244

26

ТРДЦН-80000 110, зав. ¹ 1026479

13

198

33

ТРДЦН-80000 110, зав. ¹ 64324

14

660

25

АТДЦТН-12500 220, зав. ¹ 90415

 

 

 

 

2004, ¹ 10

27

ln

1

 

 

 

Pv

 

 

 

–5

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

12

9

 

 

 

 

 

 

 

11

8

 

 

10

 

 

 

 

7

–6

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

4

 

14

 

 

3

 

 

 

–7

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

2

 

 

 

 

1

 

 

 

–8

10

20

30

, ëåò

0

$

%& # $ ;

&' '8<9=!

номера экспериментальных точек соответствуют позициям в табл. 1

ции, отобранных из силовых трансформаторов, весьма высок и составляет 0,89.

Очевидно, что в общем случае процесс деструкции целлюлозной изоляции обмоток может быть описан уравнением

ln

U 1

ln

U 0

1

k

ýôô .

(6)

Pv

 

P 0

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

Преобразуя уравнение (6) согласно координатам ðèñ. 1, имеем

1

ln

U 0 1

ln

1

K

ýôô .

(7)

ln

 

 

 

 

Pv

U 1

P 0

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

При этом из данных ðèñ. 1 видно, что процесс деструкции витковой изоляции описывается семейством прямых уравнения (7), соответствующих различным исходным значениям Pv0 è U 0. Òàê,

результаты анализа зависимости (7) для намоточ- ной электроизоляционной бумаги и витковой изоляции обмоток, отобранных из трансформаторов (см. òàáë. 1), показывают коэффициент корреляции R 0,99.

Таким образом, использование Pv0 электроизо-

ляционной бумаги позиций 1, 2 и 3, 4 (òàáë. 1) позволяет получить удовлетворительную линейную корреляцию Pv от в соответствии с уравнением

(7) для витковой изоляции, отобранной из эксплуатируемых трансформаторов. Наличие хорошей линейной зависимости в данном случае указывает на то, что коэффициент неоднородности целлюлозы используемых бумаг невелик и или изменяется в процессе эксплуатации силовых трансформаторов незначительно, т.е. U U0, как это имеет место в некоторых комбинированных процессах деструк-

Pv

2000 1

1600 2

1200

 

 

 

 

800

3

 

 

 

4

 

14

 

400

 

10

6

7

 

 

11

 

 

 

8

 

 

 

15

 

 

 

13

 

 

 

 

0

10

20

30

, ëåò

$

%& # $ ;

&' '8>9=!

номера экспериментальных точек соответствуют позициям в табл. 1

ции целлюлозы [6]. В результате уравнение (7) можно привести к виду

ln

1

ln

1

K

ýôô .

(8)

 

 

 

Pv

P 0

 

 

 

 

 

v

 

 

Рассчитанные по уравнению (8) значения Pv0 â

согласии с данными корреляционного анализа (òàáë. 2) составили 820 ед. для образцов ¹ 3, 4, 10 – 13 (òàáë. 1) и 1610 для образцов ¹ 1, 2, 6 – 8, 14 по òàáë. 1. Для общего случая (образцы ¹ 1 – 14) значение Pv0 оказалось равным 1200. Сле-

дует также отметить, что согласно данным òàáë. 2 рассчитанные по уравнению (8) значения Êýôô, имеющие физический смысл константы скорости процесса деструкции, оказались несколько ниже для изоляции с более низкими исходными Pv0. Ïî-

следнее, возможно, связано с несколько большей упорядоченностью структуры намоточной бумаги, полученной в более жестких условиях делигнификации исходного растительного сырья (удаление лигнита из древесины в процессе получения целлюлозы) при ее изготовлении.

Имеющийся экспоненциальный рост величины 1 Pv целлюлозной изоляции обмоток трансформаторов от времени их эксплуатации достаточно характерен при комбинированных физико-химиче- ских воздействиях и отражает синергизм совместного влияния на изоляцию эксплуатационных факторов. На ðèñ. 2 изображены расчетные кривые, а также экспериментальные данные для временных зависимостей Pv от срока эксплуатации трансформаторов. Они хорошо описываются уравнением

1

 

1

exp(K

ýôô ).

(9)

 

 

Pv

P 0

 

 

 

 

v

 

 

В дальнейшем при расширении данных по измерению значений степени полимеризации витковой изоляции, отобранной из эксплуатируемых

28

2004, ¹ 10

Ò à á ë è ö à 2

6 % $ $ $ %&

# $ ; & 8?9=

¹ позиций по табл. 1

ln

1

 

Êýôô

Коэффициент корреляции R

0

 

 

 

P

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – 14

–7,09017

0,15385

0,04524

0,00652

0,89

3, 4, 10 – 13

–6,71038

0,06337

0,0429

0,00288

> 0,99

1, 2, 6 – 8, 14

–7,5

0,98

0,04897

0,00398

0,99

 

 

 

 

 

 

 

трансформаторов, при неизменности общего вида уравнения (8) значения Êýôô при различных Pv0 будут, очевидно, несколько уточняться. Тем не менее полученные результаты (ðèñ. 2) свидетельствуют о том, что при эксплуатации силовых трансформаторов с различной степенью полимеризации исходной намоточной бумаги при прочих равных условиях достижение предельно допустимого износа изоляции (степени полимеризации Pv = 250 [4]) может иметь разброс около 12 лет.

Накопленные к настоящему времени результаты измерений степени полимеризации образцов изоляции обмоток силовых трансформаторов, находящихся в эксплуатации, показывают, что, с одной стороны, имели место случаи полного исчерпания ресурса изоляции обмоток у трансформаторов со сроком эксплуатации 26 лет, с другой стороны, имеются трансформаторы, у которых при сроке эксплуатации более 40 лет полное исчерпание ресурса изоляции не достигнуто, что связано со значительным влиянием на старение изоляции обмоток в процессе эксплуатации трансформатора его нагрузки, а также качества масла, типа защиты масла от окисления, наличия и работоспособности термосифонных фильтров, эффективности работы системы охлаждения трансформатора, особенностей конструкции.

Выводы

1. Проведен анализ экспериментальных значе- ний степени полимеризации образцов электроизоляционных бумаг и изоляции обмоток эксплуатируемых трансформаторов. Показано, что электро-

изоляционные бумаги, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 645645-89, имеют различную степень полимеризации.

2.Получены зависимости, адекватно описывающие процесс деструкции целлюлозной изоляции обмоток силовых трансформаторов при их длительной эксплуатации.

3.При эксплуатации силовых трансформаторов с различной степенью полимеризации исходной намоточной бумаги при прочих равных условиях достижение предельно допустимого износа изоляции может иметь разброс около 12 лет.

Список литературы

1.Нормирование показателей для оценки износа изоляции обмоток силовых трансформаторов Львов М. Ю., Чичинский М. И., Львов Ю. Н. и др. – Электрические станции, 2002, ¹ 7.

2.Методологические аспекты оценки степени старения изо-

ляции обмоток силовых трансформаторов по измерению степени полимеризации Ванин Б. В., Ланкау Я. В., Львов Ю. Н. и др. – Электрические станции, 2001, ¹ 1.

3.ÐÄ 34.45-51.300-97. Объем и нормы испытаний электрооборудования. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 1998.

4.ÃÎÑÒ 645645-89. Бумага кабельная для изоляции кабелей на напряжение от 110 до 500 кВ. Технические условия.

5.Грасси Н. Химия процессов деструкции полимеров. М.: Иностранная литература, 1959.

6.Получение нитроэфиров из облученной целлюлозы Комаров В. Б., Самуйлова С. Д., Кирсанова Л. С. и др. – Журнал прикладной химии, 1993, т. 66, вып. 2.

7.Киреев В. А. Курс физической химии. М.: Химия, 1975.

8.Радиационно-термическая деструкция целлюлозы при облучении ускоренными электронами Комаров В. Б., Гордеев А. В., Самуйлова С. Д. – Химия высоких энергий, 1999, т. 33, ¹ 3.

2004, ¹ 10

29

Соседние файлы в папке Подшивка журнала Электрические станции за 2004 г.