Содержание

1.Введение	2
2. Определение взаимосвязи tgδ и степени полимеризации маслосодержащей изоляции, с развивающимися дефектами в процессе эксплуатации силовых трансформаторов	4
2.1. Влияние развивающихся дефектов в процессе эксплуатации силовых трансформаторов на tgδ изоляции силового трансформатора	4
2.2. Влияние развивающихся дефектов в процессе эксплуатации силовых трансформаторов на степень полимеризации маслосодержащей изоляции	7
3.1. Прогнозирование изменения степени полимеризации бумажной изоляции силовых трансформаторов с использованием результатов эксплуатационного мониторинга	10
3.2. Прогнозирование изменения tgδ изоляции силовых трансформаторов с использованием результатов эксплуатационного мониторинга	15
4. Вычислительный эксперимент по анализу и прогнозированию технического состояния изоляции силовых трансформаторов с учетом результатов эксплуатационного мониторинга	19
5. Список используемой литературы	22
6. Приложение	23

1. Введение

Задачи снижения повреждаемости высоковольтного энергетического оборудования являются очень актуальными, так как, к примеру, срок службы подавляющей части мощных силовых трансформаторов сейчас превышает 25 лет. Существенными процедурами обслуживания – обследованиями с отключением от сети, капремонтами охвачена лишь небольшая часть оборудования, так как эти мероприятия являются довольно затратными. Поэтому всё большее внимание уделяется диагностике состояния электрооборудования в эксплуатации, позволяющей оценить степень износа и предсказать остаточный ресурс изоляции, выявить наименее надежные звенья и сконцентрировать имеющиеся ресурсы на их восстановлении или замене.

Серьезные отказы подстанционного оборудования 110–500 кВ могут произойти мгновенно или развиваться постепенно в связи с процессами старения или развития дефектов. Например, при ближнем коротком замыкании происходит динамическое смещение обмоток силового трансформатора, межвитковое замыкание и повреждение трансформатора. Это мгновенный отказ, который диагностическими методами не предсказывается. По статистике таких случаев около 30%. Остальные отказы оборудования возникают в результате сравнительно медленных процессов, и эти аварии могут быть спрогнозированы (или диагностически выявлены) и предотвращены.

Для силовых трансформаторов существуют более 40 методов контроля, часть из них являются обязательными. Каждый из методов в основном выявляет только определенные дефекты, но, как правило, различные способы диагностики взаимно дополняют друг друга. Наиболее общими методами являются тепловидение и хроматографический анализ растворенных газов (ХАРГ). С помощью тепловидения выявляются локальные нагревы поверхности (дефекты, выделяющие тепловую мощность более 1 Вт), поэтому этот способ незаменим для контроля контактных соединений и короткозамкнутых магнитных контуров. ХАРГ является чувствительным интегральным методом для определения локальных перегревов и разрядных процессов.

В последнее время всё более широкое распространение получает акустический способ обследования электрооборудования. Он основан на регистрации звуковых импульсов, возникающих при электрических разрядах, с помощью датчиков, устанавливаемых, к примеру, на стенку бака трансформатора. Современные ультразвуковые датчики позволяют регистрировать разрядные процессы с энергией до 10–7 Дж. Этот способ диагностики отличается оперативностью и позволяет локализовать место дефекта, сопровождающегося разрядами. Кроме того, на основании акустического метода разработаны весьма экономичные системы мониторинга энергооборудования, популярные в мире.

2. Определение взаимосвязи tgδ и степени полимеризации маслосодержащей изоляции, с развивающимися дефектами в процессе эксплуатации силовых трансформаторов

2.1. Влияние развивающихся дефектов в процессе эксплуатации силовых трансформаторов на tgδ изоляции силового трансформатора

Обмотка силового трансформатора часто испытывает на себе одновременное действие нагрева, увлажнения, химических компонентов и механического воздействия. В зависимости от нагрузки трансформатора, условий окружающей среды и длительности работы действие этих факторов может быть различным. В трансформаторах, работающих на переменном токе, преобладающее действие может оказать нагрев. В трансформаторах, работающих в животноводческих помещениях, наиболее опасным оказывается действие повышенной влажности в сочетании с парами аммиака.

Фактор, от которого существенно зависит срок службы изоляции, является действие влаги. При повышенной влажности воздуха на поверхности изоляционного материала образуется пленка влаги. Поверхностное сопротивление изоляции при этом резко понижается. Образованию пленки воды в большой мере способствуют местные загрязнения. Через трещины и поры влага проникает внутрь изоляции, снижая ее электрическое сопротивление, увеличивая tgδ, скорость увлажнения существенно зависит от температуры окружающей среды. При одинаковой относительной влажности, но при более высокой температуре изоляция увлажняется в несколько раз быстрее.

Износу изоляции также способствует пыль, содержащаяся в воздухе. Твердые частицы пыли разрушают поверхность и, оседая, загрязняют ее, чем также повышают tgδ изоляции. В воздухе производственных помещений присутствуют примеси химически активных веществ (углекислый газ, сероводород, аммиак и др.). В химически агрессивных средах изоляция быстро теряет свои изоляционные свойства и разрушается.  Оба этих фактора, дополняя друг друга, сильно ускоряют процесс разрушения изоляции.

При износе изоляции обмоток, электрическая прочность резко понижается. На поверхности возникают микротрещины, в которые проникает влага и грязь. В дальнейшем происходит пробой и выгорание части обмоток. При увеличении температуры обмоток срок службы изоляции резко снижается.

Выгорание витковой изоляции и витков обмотки вызвано нарушениями межлистовой изоляции или изоляции стяжных болтов, а также образованиями короткозамкнутого контура при повреждении изоляционных прокладок между ярмом и магнитопроводом. Это повреждение приводит к возрастанию нагрева корпуса и масла при нормальной нагрузке. Что в свою очередь приводит у увеличению tgδ.

Перегрев трансформатора может определяться низким уровнем масла, который будет наблюдаться при нарушении герметичности силового трансформатора или при течи масла через резиновые прокладки, в результате чего обнаженная часть обмотки и активной стали перегреваются, происходит старение изоляции.

Магнитопровод трансформатора выполняет функции магнитной системы и одновременно его конструктивной и механической основы. В конструкции магнитопровода различают активную часть, непосредственно проводящую магнитный поток, и неактивную часть, придающую магнитопроводу необходимую жесткость и являющуюся остовом для установки и крепления на нем различных деталей. Основные виды повреждений в магнитной системе трансформатора:

1) замыкание между отдельными листами магнитопровода по внешней поверхности его ярма;

2) замыкания между отдельными листами среднего стержня магнитопровода;

3) то же для одного из крайних стержней;

4) замыкание между отдельными листами магнпитопровода по его внешней и внутренней поверхности ;

5) шунтирование изоляции стяжных шпилек.

Повреждение межлистовой изоляции магнитопровода приводит к недопустимому повышению температуры магнитопровода и вызовет старение изоляции.

В процессе работы трансформатора на него воздействуют собственная вибрация и токи короткого замыкания. Под их воздействием в случае недостаточной запрессовки обмоток происходит смещение элементов (прокладок) обмоток, а так же возможна деформация обмоток. Которая приведет к выходу из строя силового трансформатора.

Грозоупорная обмотки применяется только на грозоупорных трансформаторах, конструкция обмоток которых ослабляет электро-магнитные колебания, возникающие при переходных процессах, и устраняет появление опасных напряжений на изоляции трансформатора при воздействии грозовых перенапряжений. Дефект изготовления грозоупорной обмотки приведет к разрушению трансформатора.