Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика оборудования систем электроснабжения. Учебное пособие
.pdf
62
В состав газов, растворенных в масле силовых трансформаторов,
входят метан СН4, этан С2Н6, этилен С2Н4, ацетилен С2Н2 пропан СзН8 и
пропилен СзН6, водород Н2 окись углерода СО и двуокись углерода СО2.
Таблица 2.1 - Концентрация газов, растворенных в масле трансформаторов
Оборудование
Концентрация газов, мкл/л
Н2
СО
СО2*
СН4
С2Н2
С2Н4
С2Н6
Трансформаторы
напряжением
110-500кВ
100
200
6000
100
10
100
50
Трансформаторы
напряжением 750кВ
30
200
3000
20
10
20
10
Реакторы
напряжением 750кВ
100
200
3000
30
10
10
20
*Значение концентрации СО2 приведено для трансформаторов со свободным выходом
газов при сроке эксплуатации до 10 лет; а свыше 10 лет значение 800мкл/л.
Исходная концентрация газов в масле определяется по формуле:
(2.16)
где АГ - равновесная концентрация газа, извлеченного из масла в объеме
пространства над маслом, об %; В - коэффициент растворимости газа в
масле, VГ, - объем пространства над маслом; Vм - объем пробы масла, мл.
В таблице 2.1 приведены данные о содержании газов в масле
трансформаторов при нормальной рабочей температуре. В трансформаторе
при рабочей температуре близкой к максимуму процессы, вызывающие
63
обильное выделение газов, происходят одновременно при участии
различных материалов (масла, бумаги, картона, дерева, пластмасс).
Кроме того, процессы различаются по интенсивности выделений
газов в месте дефекта изоляции Тр. Поэтому состав газов, выделяющихся
при повреждениях, значительно изменяется (таблица 2.2).
Таблица 2.2 - Состав газа, выделившегося в герметичных
трансформаторах при различных повреждениях
Вид повреждения
Относительная концентрация газа, %
Н
2
СО
02 СН4
С2Н2
С2Н4
С2Н6
С3Н6
С3Н8
Дуга в масле; разряд с
острия на границе
масло-газ
100
4 4 2 2 2
23
3 3
Местные
перегревы
8
89
-
2 2 1
100
2 2 1
100
12
13
-
Тепловое или
электрическое
разрушение:
фенольных смол
3
33 8 83 1100
7
77
2 2 4
4 9 2
пропитанного маслом
картона
1
19 5 54 1100
2
22
4 4 4
4 9 6 20
картона из
целлюлозы
1
11 4 48 1100
1
17
4 4 4
4 13
7 22
изоляции проводов
(целлюлоза)
4
45 6 64 1100
1
19
1 1 -
8 4 3
Примечание. За 100% принято максимальное содержание газа в пробе.
Между образовавшимися при разложении изоляции газовыми
пузырьками масла происходит газообмен в соответствии с парциальными
давлениями газов на бак трансформатора. Мелкие пузырьки практически
64
полностью растворяются в масле. При контакте с маслом более крупные
пузырьки газа, всплывая, существенно изменяют свой состав.
Диагностируемые газы быстро растворяются в масле, и поэтому,
когда газовый пузырь достигнет расширителя, концентрация этих газов в
нем может оказаться ниже, чем показано в таблице 2.2.
В трансформаторах, расширители которых имеют сообщение с
окружающим воздухом, парциальное давление газов ниже, чем в
герметизированных, т.к. газы непрерывно удаляются.
По мере приближения к месту дефекта концентрация этих газов
растет. В трансформаторах с азотной защитой выделившиеся газы
постепенно скапливаются над поверхностью масла.
В трансформаторах с пленочной защитой выделившиеся газы, в
основном, растворены в масле. Состав газов, сигнализирующих о дефекте,
и их концентрация зависят от конструктивных особенностей
трансформатора, индивидуальных особенностей дефекта и места взятия
пробы.
Анализ газов, растворенных в трансформаторном масле, является
эффективным методом диагностирования, т.к. выявляет дефекты на ранней
стадии.
Диагностирование по содержанию растворенных в масле газов
включает в себя выявление ЭУ с дефектами, оценку скорости развития
дефектов и определение их характера и опасности дальнейшей
эксплуатации электроэнергетического оборудования.
На первом этапе из всей совокупности диагностируемых трансформаторов выявляется группа, имеющая признаки развивающихся
дефектов. Одним из наиболее часто применяемых признаков является
опасная концентрация диагностических газов.
65
Устанавливаются соответствующие нормы - граничные значения этих
концентраций, на основании которых и производится выявление элементов
ЭУ с дефектами.
Обычно нормы определяются статистически как верхняя (с определенной вероятностью) граница значений концентрации диагностических газов всей совокупности эксплуатируемых трансформаторов без
явных признаков каких-либо дефектов.
Следовательно, нормы являются лишь условной границей между
степенью работоспособности трансформаторов. Превышение допустимых
концентраций газов, растворенных в масле, означает переход
трансформатора в группу повышенного риска, что свидетельствует о
необходимости тщательного их контроля.
В качестве норм принимают наибольшие значения концентраций,
измеренных у 90% - 95% всей совокупности трансформаторов. Данные этих
норм показывают необходимость дифференцировать в конкретных случаях
показатели, устанавливая их для каждой совокупности элементов ЭУ,
близких по конструктивным особенностям и условиям эксплуатации.
2.8 Средства поиска дефектов в электрооборудовании
Технические средства диагностирования (ТСД) - приборы или
устройства, предназначенные для решения различных задач, возникающих
при определении технического состояния объектов диагностирования
(ОД).
Состав и принцип построения ТСД определяют решаемыми задачами
диагностирования, степенью воздействия на электрооборудование, степенью
встраивания, способами получения информации, способами обработки
66
информации о состоянии оборудования, степенью автоматизации, степенью
универсальности и подвижности.
2.8.1 Классификация технических средств диагностирования
По способу обработки информации ТСД могут быть последовательного,
параллельного и параллельно-последовательного действия.
ТСД последовательного действия осуществляют последовательный
прием, измерение, контроль и обработку информации. Средства отличаются
простотой, использованием минимального числа преобразований, средств
измерения и контроля. Однако при этом способе результат формируется по
отдельному признаку после каждой проверки.
ТСД параллельного действия выполняют одновременно измерение и
контроль всех параметров, что сокращает время формирования общего
диагностического признака, по которому осуществляется оценка и
прогнозирование состояния электроэнергетического оборудования.
Средства используют при жестких ограничениях на время диагностирования.
ТСД параллельно-последовательного действия производят
одновременный прием и обработку информации по нескольким каналам. При
этом анализ результатов выполняется после реализации группы проверок, т.е.,
измерения или контроля группы показателей. Данные ТСД сложнее ТСД
последовательного действия, но наиболее эффективны.
По степени воздействия на оборудование ТСД разделяются на
активные и пассивные. Пассивные ТСД выполняют анализ информации о
состоянии оборудования, для чего воспринимают, обрабатывают и
оценивают диагностические признаки.
67
Активные ТСД воздействуют на оборудование, подавая на входы,
отведенные для целей диагностирования, сигналы, стимулирующие
реакцию оборудования, которая затем оценивается.
Конструктивно ТСД могут полностью или частично относиться к
объекту (встроенные) или выполняться отдельно от конструкции ОД
(внешние). То или другое конструктивное исполнение ТСД определяется в
основном особенностями эксплуатации электрооборудования.
Степень встраивания Ψ может быть определена как отношение
интенсивности отказов встроенных в объект частей ТСД - ∆λт к
интенсивности полностью внешних частей ТСД - λт, т.е.,
Ψ = ∆λт/λт. (2.17)
Для внешних ТСД ψ= 0, для полностью встроенных ψ=1 и для
частично встроенных 0 < ψ < 1.
По способу получения информации о состоянии оборудования ТСД
делятся: на средства для определения состояния по совокупности
параметров ТСД - П и для оценки состояния по сигналам ТСД – С.
В первом случае обрабатывается информация, снимаемая в
контрольных точках, специально предусмотренных в
электрооборудовании.
Во втором случае для возможности оценки реакции на рабочем
выходе ОД в состав ТСД включают эквивалентную модель, а диагноз
устанавливается путем сравнения реакции электроэнергетического
оборудования и модели на одинаковые входные воздействия.
По степени автоматизации ТСД разделяются на ручные,
автоматизированные и автоматические. ТСД, требующие активного
участия оператора при их использовании, относятся к ручным. К таким
68
ТСД относят все используемые в процессе диагностирования
измерительные приборы (осциллографы, генераторы синусоидальных,
импульсных сигналов и др.).
ТСД, при использовании которых роль человека-оператора сводится
к выполнению отдельных, достаточно простых операций (включение,
переключение, выключение и т.д.), относятся к автоматизированным ТСД.
ТСД, которые функционируют без участия человека-оператора,
считаются автоматическими. Условной границей между этими ТСД может
быть доля времени, затрачиваемого на выполнение операций
автоматически τа, в общем времени диагностирования τд. Коэффициент
автоматизации определяют по отношению:
Ка = τа/τд. (2.18)
Если время на автоматическое выполнение операций составляет до
0,1 τд, то ТСД ручные, а если время не менее 0,9 τд , то ТСД считают
автоматическим средством.
По степени универсальности ТСД разделяются на
специализированные и универсальные.
Специализированные ТСД предназначены для диагностирования
однотипных элементов, универсальные - для диагностирования элементов
различного назначения и конструктивного исполнения.
Универсальные ТСД могут быть использованы для оценки состояния
оборудования после изготовления и в период эксплуатации. Такие ТСД
строят с применением ЭВМ. В этом случае переход от одного типа
оборудования к другому осуществляется путем смены внешней программы
диагностирования без изменения структуры ТСД.
69
Универсальные ТСД, как правило, проектируются с «открытыми
входами» под унифицированные сигналы первичных измерительных
преобразователей. Универсальные ТСД отличаются гибкостью, т.е.
возможностью ввода новых программ диагностирования. Универсальные
ТСД достаточно сложны и стоят дорого, а для их обслуживания требуются
квалифицированные специалисты.
Так, универсальными средствами диагностирования являются ТСД,
предназначенные для анализа вибрационных полей вращающихся
механизмов, например, электрических машин или для определения
металлических включений в смазочном масле их подшипников. К
специализированным ТСД относятся, например, ТСД для
диагностирования электроэнергетического оборудования и их систем
автоматического управления, замера электромагнитных полей на вводах
трансформаторов и т.п.
В зависимости от степени подвижности ТСД могут быть выполнены
переносными, передвижными и стационарными. Стационарные ТСД чаще
всего размещаются на диагностических станциях, испытательных и
контрольных центрах. Передвижные ТСД монтируются на самоходных или
несамоходных транспортных средствах.
2.9 Состав, принцип действия и показатели технических
средств диагностирования
В общем виде структурная схема ТСД представлена на рисунке 2.7.
Оценка состояния при рабочем диагностировании осуществляется по
совокупности признаков {х;} на входе в схему, преобразуемых в принятый
вид сигналов {ζi} с помощью входных датчиков.
70
Рисунок 2.7 – Обобщенная структурная схема ТСД
Диагностирование выполняют как по результатам измерений,
полученных в блоке коммутации и измерений (БКИ), так по сигналам с
датчиков ОД в случае допускового контроля и поиска дефектов.
В результате обработки полученных с БКИ и поступающих с блока
памяти (БП) сигналов, в блоке обработки (БО) формируется «диагноз»,
который фиксируется в блоке индикации (БИ), включающем схемы
управления и световую (звуковую) индикацию, и в блоке регистрации (БР)
в виде шлейфового осциллографа, печатающей машинки или принтера.
При тестовом диагностировании предполагается воздействие на ОД с
помощью тестов Т, формируемых в блоке генерирования тестов (БГТ) и
коммутируемых при необходимости коммутатором тестов. Программа
диагностирования реализуется с помощью команд управления gi € G,
вырабатываемых в блоке управления (БУ).
С целью повышения достоверности измерений вводится режим
самоконтроля. Самоконтроль ТСД осуществляется подачей собственного
тестового сигнала на вход БКИ и сравнением с известным результатом
стандартного теста.
71
При сбоях необходимо предусмотреть повторение программы
самоконтроля. Управление работой ТСД обеспечивает организацию
процесса диагностирования электроэнергетического оборудования на
различных технических средствах.
Управление ТСД заключающихся в согласовании во времени работы
отдельных частей ТСД, переключении режимов работы, управлении
потоками диагностической и управляющей информации.
Управление может осуществляться вручную с пульта управления
оператора (ПО), автоматически по командам блока управления и
автоматически по программе, хранящейся в памяти.
Каждой отдельной проверке соответствует группа команд,
выполнение которых обеспечивает образование необходимых соединений
в БКИ, требуемую настройку БГТ, выдачу диапазонов измерительных схем
и допусков схем сравнения.
В качестве устройств индикации используются различные табло,
цифровые индикаторные приборы, электронные лучевые трубки, которые
позволяют визуально оценивать, измерять и анализировать
контролируемые параметры и характеристики различной физической
природы, что позволяет оператору принимать решения о состоянии ОД.
Регистрирующие устройства, как правило, фиксируют дату
диагностирования, номер ОД, шифр операции, номер оцениваемого
признака, его измеренное значение и обобщенную оценку состояния ОД
(работоспособен или не работоспособен; место дефекта и т.д.).
Процессом диагностирования управляет оператор, который с пульта
оператора включает и выключает средства диагностирования, выбирает
режим диагностирования, обеспечивает самоконтроль ОД.
ТСД выбирают или разрабатывают в процессе проектирования систем
диагностирования электроэнергетического оборудования. Эффективность
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]