15

М инистерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет имени т.Ф. Горбачева»

Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий

Составители:

Лебедев Г.М.

Алтунин С.В.

Диагностика и мониторинг трансформаторов тока и напряжения

Методические указания к практическим занятиям

по дисциплине «Диагностика электрооборудования систем электроснабжения» для студентов направления подготовки 140400.68 «Электроэнергетика и электротехника»,

магистерская программа «Электроэнергетика»,

очной формы обучения

Рекомендованы учебно-методической комиссией направления 140400.68 «Электроэнергетика и электротехника » в качестве электронного издания для использования в учебном процессе

Кемерово 2014

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

С. А. Захаров – заведующий кафедрой «Электроснабжение горных и промышленных предприятий»

И. Ю. Семыкина – председатель учебно-методической комиссии направления подготовки 140400.68 «Электроэнергетика и электротехника»

Лебедев, Геннадий Михайлович; Алтунин, Сергей Викторович. «Диагностика и мониторинг трансформаторов тока и напряжения»: [Электронный ресурс]: для студентов направления подготовки 140400.68 «Электроэнергетика и электротехника», магистерская программа «Электроэнергетика», очной формы обучения / сост.: Г.М. Лебедев, С.В. Алтунин. – Кемерово : КузГТУ 2013. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) ; зв. ; цв. ; 12 см. – Систем. требования : Pentium IV ; ОЗУ 8 Мб ; Windows XP ; (CD-ROM-дисковод) ; мышь. – Загл. с экрана.

Приведено содержание практических занятий, индивидуальные задания и примерные оценочные средства для текущего контроля (коллоквиума, контрольной работы и т. п.).

© КузГТУ

© Лебедев Г.М.

Алтунин С.В.

составление, 2014

1. Цель занятия

Изучение методов диагностики и систем мониторинга измерительных трансформаторов тока и напряжения

2. Общие сведения

Повреждаемость измерительных трансформаторов (ИТ) до сих пор остается довольно высокой. Если учесть, что 70 % маслонаполненных ИТ имеет наработку более 15 лет, то в эксплуатации такое оборудование требует особой тщательности контроля и анализа результатов измерений. Состояние изоляции ИТ с бумажно-масляной изоляцией в эксплуатации оценивают по результатам измерений:

– сопротивления главной изоляции и изоляции вторичных обмоток;

– tgδ и емкости изоляции при 10 кВ для трансформаторов тока (ТТ);

– ток холостого хода для трансформаторов напряжения (ТН);

– характеристик масла – U_np., tgδ, 90°С и влагосодержания, хроматографического анализа растворенных в масле газов;

– разности температур аппаратов соседних фаз (тепловизионный контроль);

– относительного изменения тока утечки в изоляции ТТ при рабочем напряжении, а также относительного изменения tgδ и емкости изоляции;

– уровня частичных разрядов (ЧР).

2.1. ТФНД и ТФЗМ

ТТ звеньевого типа с бумажно-масляной изоляцией. В этой конструкции измерением tgδ H3 контролируют только небольшую часть изоляции между первичной и вторичной обмотками, и из-за малой емкости этого изоляционного промежутка, измерения не очень точны. Поэтому основным средством для оценки состояния изоляции этих ТТ остаются характеристики масла: U_np, tgδ, 90°С, влагосодержание, и содержание газов.

2.2. ТФКН и ТФУМ

ТТ 330 кВ с бумажно-масляной изоляцией конденсаторного типа U-образной конструкции: ТФКН (ранних годов выпуска) негерметичного исполнения, а ТФУМ – герметичного. Состояние изоляции ТФКН контролируется на 3-х изоляционных промежутках: С1 – основная изоляция между первичной обмоткой и предпоследней измерительной обкладкой, С2 – изоляция между предпоследней и последней обкладками и СЗ – изоляция последней обкладки относительно цоколя. Отбор проб масла из этих ТТ разрешен заводом частично на ТФКН, но производится не на всех подстанциях.

Анализ характеристик ТФКН показывает корреляцию значений tgδ C3 и tgδ масла: повышенным значениям tgδ масла соответствуют большие значения tgδ C3.

2.3. ТРН и ТФРМ

Трымовидной конструкции с бумажно-масляной изоляцией конденсаторного типа герметичного исполнения. Разногласия между инструкциями по эксплуатации и РД дали возможность на большинстве подстанций свести испытания этих ТТ к минимальному объему: измеряют сопротивление основной изоляции, а также tgδ и емкость изоляции при 10 кВ; масло на многих подстанциях не контролируется.

2.4. НКФ

Электромагнитный трансформатор напряжения, блок 110 кВ которого является базовым для всех каскадов ТН более высоких классов напряжения. Конструкция ТН – негерметичного исполнения. Основная изоляция – масло, и от его состояния зависит состояние витковой бумажной изоляции обмоток и всего ТН. Контроль масла в ТН, как и в ТТ звеньевого типа, является основным средством диагностики. При тщательных измерениях информацию о состоянии изоляции ТН также несут сопротивление главной изоляции и изоляции вторичных обмоток. Поскольку R_из имеет большой разброс значений, рассмотрим только результаты измерения характеристик масла.

Характеристики масла ТН ухудшаются с увеличением времени наработки, но даже после 20 лет эксплуатации ниже предельно допустимых по РД: tgδ масла не превышает 5 % даже у старых ТН (более 25 лет), влагосодержание масла достигает значений более 20 г/т только у ТН, работающих без замены масла. Состояние масла в блоках не зависит от их расположения в каскаде.

Масло ИТ последних годов выпуска имеет характеристики несколько хуже (более низкое U_np, более высокое влагосодержание), чем у ИТ, проработавших около 20 лет. Это, вероятно, можно объяснить более низким качеством заливаемого на заводе масла.

Анализ результатов контроля характеристик изоляции и масла около 1000 единиц ИТ 110-750 кВ разных конструкций показывает, что установленные в РД 34.45-51.300-97 (далее РД) предельно допустимые значения характеристик, как правило, не достигаются даже после 20-30 лет эксплуатации. Поэтому аппараты, у которых какие-либо характеристики выходят за пределы разброса результатов измерений на нормально работающих аппаратах, требуют повышенного внимания.

Обследование подстанций МЭС «Северо-Запада», МЭС Сибири и др. сетей РАО «ЕЭС России» показало, что в полном объеме испытания не проводятся практически ни на одной подстанции. Регулярные измерения характеристик изоляции ТТ без отключения от сети (под рабочим напряжением), в том числе измерения уровня ЧР практически отсутствуют. Хроматографический анализ растворенных в масле газов (АРГ) для ИТ применяется крайне редко.

2.5. Контроль содержания растворенных в масле газов

Небольшое количество единиц ИТ на которых проводится АРГ, не позволяет сделать даже предварительной оценки опасного уровня содержания газов, тем более, что значения опасного уровня сильно зависят от конструкции в отличие от значений нормального уровня. У всех рассмотренных классов ТТ и ТН эти значения близки между собой. На порядок различается только содержание СО у герметичных (ТТ330 и 750 кВ) и негерметичных аппаратов (ТТ 220 кВ и ТН 220-330 кВ).

Пока отсутствуют действующие нормы предельно допустимых значений содержания газов в масле ITT, рекомендуется для выявления развивающихся повреждений в изоляции использовать сравнительный метод.