ЭО немировский / Лекции ЭО FINAL
.pdf
где N(t) - число экземпляров электрооборудования, работоспособных в конце промежутка времени t;
No - общее число экземпляров электрооборудования, работающих в начале испытаний.
Долговечность - это свойство электрооборудования сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе ТОиР.
Установление величины долговечности для отдельных видов электрооборудования имеет свои особенности. Так, при определении срока службы для электрооборудования, у которого долговечность выражается через количество циклов включение-отключение (коммутационное электрооборудование), перевод циклов в годы производится по формуле:
где Nц - долговечность (износостойкость) электрооборудования в циклах включений
(отключений) за срок его службы;
Nцч - среднее количество циклов включений (отключений) за сутки;
Fp -количество дней работы электрооборудования в году.
Ремонтопригодность - это свойство электрооборудования, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния
путем технического обслуживания и ремонта.
Сохраняемость - это свойство электрооборудования сохранять в заданных пределах
значения параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции,
в течение и после хранения и (или) транспортирования.
Показатели транспортабельности характеризуют приспособленность электрооборудования к транспортированию без его использования. Основными показателями являются: средняя продолжительность подготовки электрооборудования к транспортированию, средняя трудоемкость подготовки электрооборудования к транспортированию, средняя продолжительность установки электрооборудования на средство транспортирования определенного вида и т.д. Наиболее полно транспортабельность оценивается стоимостными показателями, позволяющими одновременно учесть материальные и трудовые затраты, квалификацию и количество
людей, занятых работами по транспортированию.
Во время ТО производят осмотры, измерения, контроль технического состояния и
оценивание количественных и качественных признаков электрооборудования. Их цель -
81
наблюдение за общим состоянием электрооборудования, выявление дефектов,
требующих устранения, определение объемов работ по ТО или ремонту.
Осмотры являются системой мероприятий, обеспечивающей выявление дефектов электрооборудования.
Осмотр с использованием только органов чувств называют органолептическим. В
основном пользуются органами зрения (визуальный осмотр), слуха (акустическое обследование), обоняния (запах) и осязания (тепло).
Если определить отклонение параметров электрооборудования от нормированных при помощи органов чувств затруднительно или невозможно, то используют технические средства для измерения параметров.
Измерение - это нахождение значения физической величины (конкретного свойства,
общего в качественном отношении для многих физических объектов, но отличного количественным значением) опытным путем с помощью технических средств, имеющих нормированные метрологические свойства и хранящих единицу физической величины.
Осмотр, осуществляемый в основном при помощи органов чувств и технических средств, номенклатура которых установлена соответствующей документацией, называют техническим.
Технические осмотры бывают очередными и внеочередными.
Очередные технические осмотры силовых трансформаторов производятся в следующие сроки: в электроустановках с постоянным дежурным персоналом - не реже 1
раза в сутки, в электроустановках без постоянного дежурного персонала - не реже 1 раза в месяц, на трансформаторных пунктах - не реже 1 раза в 6 месяцев.
Технические осмотры остального высоковольтного электрооборудования,
работающего в нормальных условиях, проводятся по графику не реже 1 раза в месяц, а
для работающего в условиях повышенной влажности и агрессивных сред - 2 раза в месяц.
Оперативный персонал проводит технические осмотры ежесменно.
Внеочередные технические осмотры электрооборудования производят при его отключении от срабатывания устройств релейной защиты и автоматики, при сигнализации устройствами релейной защиты о нарушении режима работы электрооборудования или систем его охлаждения, а также при резком изменении
82
температуры наружного воздуха. При стихийных бедствиях электрооборудование должно осматриваться немедленно.
При технических осмотрах определяют:
-состояние внешних оболочек электрооборудования (корпусов, кожухов и т.п.) и
покрытий (наличие трещин, сколов, окраски и т.д.), степень изношенности легкодоступных для осмотра составных частей электрооборудования;
-состояние помещений, в которых установлено электрооборудование. Если электрооборудование установлено на открытом воздухе, то проверяют состояние ограждений, фундаментов, дренажей и маслоприемных ям;
-состояние масляных и охлаждающих систем, отсутствие пропуска газов, уровень жидкостей и отсутствие их течи;
-состояние встроенных измерительных приборов (термометров, манометров,
газовых реле) и средств пожаротушения;
-параметры нагрева контактов по цвету термопленок, наклеенных на контактные соединения;
-параметры акустического поля.
Во время или после осмотров и измерений (технического осмотра) проводят контроль технического состояния - проверку соответствия значений параметров электрооборудования требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент времени.
Проверку соответствия полученных данных об электрооборудовании с установленными техническими требованиями называют техническим контролем.
Техническое состояние в данный момент времени определяют оцениванием -
сравнением измеренных параметров с нормируемыми. Если оценивание показало, что измеренные параметры превышают предельные, то фиксируют несоответствие и определяют объемы работ по нахождению и устранению дефектов, вызвавших отклонения параметров. В случае несерьезных дефектов эти работы входят в ТО. В
случае серьезных дефектов производят ремонт.
Типичными мероприятиями по устранению дефектов при ТО являются следующие отдельные виды работ: технические регулировки, продувка маслопроводов и специальных устройств, замена некоторых составных частей, добавка или смена
83
изоляционных материалов, масла и смазки, нанесение защитных покрытий, наружная чистка и уборка электрооборудования и помещений, в котором оно располагается.
Структурная схема ТО электрооборудования представлена на рис. 3.4.
При необходимости (например, для точного обнаружения скрытых дефектов)
электрооборудование подвергают испытаниям или техническому диагностированию.
Испытания - это экспериментальное определение количественных и (или)
качественных характеристик свойств электрооборудования как результата воздействия на него, при его функционировании, при моделировании электрооборудования и (или)
воздействий.
Перед испытанием выбирают параметры, которые будут измерены. В ходе испытания воздействуют на составные части электрооборудования с этими параметрами и экспериментально измеряют последние. После чего проводят контроль технического состояния испытуемых составных частей электрооборудования.
84
Лекция №21.
КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
«Сердцем» электроустановки распределительных сетей является силовой трансформатор. Основными составными частями силового трансформатора являются магнитопровод, обмотки и изоляция.
Надежность силового трансформатора обеспечивает его главная изоляция, которая может быть сухой или жидкой. Наиболее подвержена старению жидкая изоляция,
поэтому она должна особенно усиленно подвергаться техническому контролю.
К жидкой изоляции относится трансформаторное масло, изготавливаемое из фракций нефти, которые выкипают при 300-400°С при атмосферном давлении.
Трансформаторное масло состоит из нафтеновых, парафиновых и ароматических углеводородов. Кроме того, масло содержит небольшое количество серы, кислорода,
азота, органических кислот и их солей.
В процессе эксплуатации под воздействием таких факторов, как электрические и магнитные поля, влажность, температура, происходит разложение первоначально содержавшихся в трансформаторном масле органических соединений. Помимо того, в
масло переходят продукты деструкции твердой изоляции и других конструкционных материалов. Образующиеся продукты разложения, в свою очередь, могут вступать во взаимодействие друг с другом, следствием чего является появление вторичных соединений, которые порой представляют значительную опасность, так как, вступая во взаимодействие с элементами конструкции трансформатора, существенно ускоряют процесс их износа. Следовательно, необходим своевременный контроль технического состояния трансформаторного масла для предотвращения отказов трансформаторов.
Контроль технического состояния (техническое диагностирование) силовых трансформаторов (и электрооборудования вообще) осуществляется различными методами. Наиболее распространенными являются метод инфракрасной термографии,
методы технического контроля диэлектрических характеристик изоляции, например электрической прочности или тангенса угла диэлектрических потерь. Начинается
85
внедрение инновационных методов, например, метода, основанного на исследовании нелинейных акустических свойств жидких диэлектриков с использованием параметрических излучателей.
1. Контроль состояния изоляции испытанием трансформаторного масла повышенным напряжением промышленной частоты.
Одним из основных показателей, характеризующих изоляционные свойства трансформаторных масел в практике их применения, является их электрическая прочность
где Unp - пробивное напряжение; Н - расстояние между электродами.
Электрическая прочность тщательно очищенного масла значительно превосходит электрическую прочность газов и приближается к прочности твердых диэлектриков. В
однородном электрическом поле при разрядном напряжении между электродами вначале возникают отдельные самоугасающие искры. При дальнейшем повышении напряжения возникновение искр учащается, и, наконец, наступает устойчивый пробой при достаточной мощности источника в виде дуги.
Пробивное напряжение прямо не связано с удельной проводимостью, но, так же как
иона, весьма чувствительно к присутствию примесей. При малейшем изменении влажности жидкого диэлектрика и наличии в нем примесей (так же как и для проводимости) резко уменьшается электрическая прочность. Изменения давления, формы
иматериала электродов и расстояния между ними влияют на электрическую прочность. В
то же время эти факторы на электропроводность жидкости не оказывают влияния.
Если приложенное к диэлектрику напряжение постепенно повышать, то при достижении определенной величины сопротивление диэлектрика сразу упадет до нуля.
Это критическое напряжение, при котором диэлектрик становится проводником,
определяет электрическую прочность масла (кВ/см). Напряжение, при котором происходит пробой масла в стандартном разряднике, называется пробивным напряжением (кВ). Чистое сухое трансформаторное масло независимо от его химического состава имеет достаточно высокое пробивное напряжение (более 60 кВ).
86
Повышение прочности с повышением температуры от 0 до 70°С связывают с удалением из масла влаги, переходом ее из эмульсионного состояния в растворенное и уменьшением вязкости масла.
Влага может находиться в масле в трех состояниях: в растворенном виде, в виде эмульсии и в виде отстоя на дне резервуара.
Молекулярно растворенная вода мало влияет на электрическую прочность трансформаторного масла. Вместе с тем даже малые доли процента эмульсионной воды значительно снижают его электрическую прочность. Это объясняется тем, что под действием электрического поля шарики эмульсионной воды поляризуются и вытягиваются вдоль силовых линий, образуя проводящий мостик, по которому и происходит разряд при значительно более низких напряжениях.
Образование эмульсионной воды и снижение электрической прочности имеют место в масле, содержащем растворенную воду, при резком снижении температуры или относительной влажности воздуха, а также при перемешивании масла за счет десорбции воды, адсорбированной на поверхности сосуда.
Полярные вещества низко- и высококипящие, образуя в масле истинные растворы,
практически не оказывают влияния на удельную проводимость и электрическую прочность; вещества, образующие в масле коллоидные растворы или эмульсии с очень малым размером капель, если они имеют низкую температуру кипения, снижают, а в случае, если их температура кипения высока, практически не влияют на прочность.
Особенно резкое уменьшение разрядных напряжений происходит при наличии в масле гигроскопических загрязнений - волокон бумаги, картона, пряжи, значительно облегчающих образование проводящих мостиков (как в случае с эмульсионной водой).
Испытание пробивного напряжения масла производится в условиях производства в электротехнической лаборатории на различных установках (пробойниках), например,
АИИ-70 или АИМ-80 (определяет значение пробивного напряжения трансформаторного масла и других жидких диэлектриков в автоматическом режиме).
Работы по испытанию пробивного напряжения трансформаторного масла производятся в сухом помещении. Перед испытанием трансформаторное масло необходимо выдержать в течение 4 часов при температуре помещения для его прогрева.
После прогрева масло заливается в испытательную установку.
87
Пробойник располагается в специальной ванне, к электродам подводится испытательное напряжение. При достижении определенной величины напряжения между электродами возникает разряд, который и считается пробоем диэлектрика. Испытание проводится 5-6 раз с интервалом 1-10 минут в зависимости от типа аппарата.
Пробой масла на аппарате АИИ-70. Оператор (испытатель) наливает испытуемое масло в фарфоровую емкость для испытания (предварительно необходимо этим же маслом ополоснуть стенки емкости и электроды для удаления остатков старой пробы и гари с электродов и стенок емкости) и устанавливает ее в контакты АИИ-70. Перед испытанием масло необходимо выдержать в емкости в течение 15-20 минут для удаления пузырьков газа, которые могли попасть в масло во время налива. Надев резиновые перчатки и встав на диэлектрический коврик, оператор (испытатель) плавно повышает напряжение до пробоя.
В процессе поднятия напряжения необходимо постоянно производить отсчет по прибору для определения предела пробоя. Напряжение необходимо поднимать плавно со скоростью примерно 1-2 кВ в секунду, от скорости повышения напряжения сильно зависит величина пробивного напряжения. После пробоя необходимо сделать перерыв на
10 минут для осаждения образовавшихся частиц нагара с электродов на дно емкости.
Пробой трансформаторного масла на аппарате АИМ-80. Испытуемое масло заливается в емкость для испытаний. Для начала испытаний необходимо закрыть крышку аппарата и включить аппарат поворотом ключа в замке аппарата (при условии, что аппарат включен в сеть).
Оператор (испытатель) начинает испытание с нажатия кнопки «U<-». Прибор начинает автоматически увеличивать напряжение до пробоя, причем при пробое стрелка вольтметра останется на значении напряжения пробоя, если не нажата кнопка «иэ».
Зафиксировав величину пробоя по прибору, оператор нажимает кнопку «U<-», после чего прибор автоматически снижает напряжение до нуля. Если до начала испытания была нажата кнопка «Ua», то прибор автоматически снизит напряжение до нуля после пробоя.
После проведения испытаний производится расчет среднего значения из всех показаний. Средняя величина считается действительным значением. Все данные,
полученные при проведении испытаний, заносятся в протокол и рассматриваются на их соответствие нормам НТД (табл. 4.1).
88
Если один пробой (обычно первый) резко отличается от других, его значение отбрасывается и определяется среднее значение остальных пробоев.
Снижение пробивного напряжения свидетельствует, как правило, о загрязнении масла водой, воздухом, волокнами и другими примесями.
2. Контроль состояния изоляции измерением тангенса угла диэлектрических потерь Другим показателем, характеризующим свойства трансформаторного масла как
диэлектрика, является тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ).
Если к идеальному диэлектрику приложить переменное напряжение, то через него будет протекать емкостный ток. В реальном диэлектрике ток содержит также активную составляющую, определяющую мощность, рассеиваемую в диэлектрике. Эта мощность называется диэлектрическими потерями. Т.е. диэлектрическими потерями называют энергию, рассеиваемую в единицу времени в диэлектрике при воздействии на него электрического поля и вызывающую его нагрев.
Углом диэлектрических потерь называется угол, дополняющий до 90° угол сдвига фаз φ между током и напряжением в емкостной цепи (рис. 4.3). В случае идеального диэлектрика вектор тока в такой цепи будет определенно опережать вектор напряжения на угол 90°; при этом угол δ будет равен нулю.
Суммарный ток в реальном диэлектрике, в том числе и в масле, оказывается сдвинутым от напряжения не на 90°, а на меньший угол, равный (90° -δ). Чем хуже диэлектрик (или соответственно чем хуже качество масла), тем больше в нем потери, тем больше активная составляющая тока и тем больше угол δ. Диэлектрические потери принято характеризовать тангенсом этого угла (tgδ), который численно равен отношению значения активной составляющей тока к значению емкостного тока.
89
Диэлектрические потери для свежего масла характеризуют его качество и степень очистки, а в эксплуатации - степень загрязнения и старения масла. Повышенные диэлектрические потери масла приводят к снижению изоляционных характеристик трансформатора в целом. При повышении tgδ масла сверх нормируемого предела нужно принять меры к его снижению или заменить масло.
Измерение проводится у трансформаторов напряжением 110 кВ и выше. Для определения tgδ масло заливают в специальный сосуд с цилиндрическими или плоскими электродами. Измерение производят с помощью моста переменного тока типов Р525,
Р5026 и др. по так называемой прямой схеме. Прямая схема используется в том случае,
когда ни один электрод (полюс) испытуемого объекта не связан с землей. Если один из полюсов (обычно это корпус или бак) заземлен, применяется «перевернутая схема» (рис.
4.4).
Перед измерением нужно проверить схему моста с присоединенными к нему электродами сосуда на отсутствие потерь. Это делают перед заливкой испытуемого масла в сосуд. Каждое измерение целесообразно повторять дважды - при разных положениях переключателя полярности гальванометра и при максимальной его чувствительности.
90