НАИБОЛЕЕ ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ В СИЛОВОМ ОБОРУДОВАНИИ

Бубенчиков А.А.¹, Нурахмет Е.Е.², Молодых В.О.¹, Руденок А.И.²

¹ORCID: 0000-0002-2923-1123, Кандидат технических наук, доцент; ²ORCID: 0000-0003-4709-4799 Магистрант; ³ORCID: 0000-0002-3382-3623, Магистрант; ⁴ORCID: 0000-0001-6239-5237, Магистрант, Омский государственный технический университет

НАИБОЛЕЕ ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ В СИЛОВОМ ОБОРУДОВАНИИ

Аннотация

В статье рассмотрено - силовое оборудование, являющееся значимым элементом энергосистемы, от которых зависит надёжность подачи электроэнергии. Существует множество систем мониторинга силовых трансформаторов, которые используют целые комплексы различных датчиков, чувствительных к разным видам дефектов. Обработка результатов непрерывно ведущихся измерений, анализ, запоминание и отображение в удобном для эксплуатационного персонала виде производятся стандартными средствами современной вычислительной техники.

Ключевые слова: силовое оборудование, контроль, повреждения.

 

Bubenchikov A. A.¹, Nurakhmet Y. Y.², Molodikh V.O.³, Rudenok A. I.⁴

¹ORCID: 0000-0002-2923-1123, PhD in Engineering, assosiate professor; ²ORCID: 0000-0003-4709-4799, undergraduate student; ³ORCID: 0000-0002-3382-3623, undergraduate student; ⁴ORCID: 0000-0001-6239-5237, undergraduate student, Omsk State Technical University

ARE MOST CHARACTERISTIC FAULTS IN THE POWER EQUIPMENT

Abstract

In the article - power equipment, is an important element of the energy system, from which depends the reliability of electricity supply. There is plenty of power transformer monitoring systems that use several sets of different sensors that are sensitive to different types of defects. Processing of the results of the ongoing continuous measurement, analysis, storage and display in an easy to operating personnel as produced by standard means of modern computer technology.

Keywords: power equipment, control, damage.

Стабильность работы многих предприятий в значительной мере зависит от состояния высоковольтного оборудования, обеспечивающего бесперебойную работу технологических процессов, внеплановая остановка которых грозит серьезным авариям на производстве, недовыпуску продукции или в худшем случае травмирования рабочего персонала. Вывод из строя силового трансформатора межсистемной связи, по крайней мере, временно, также приводит к нежелательному перерыву электроснабжения. Следовательно, ставится вопрос о необходимости повышения эксплуатационной надежности и бесперебойной работы силового электрооборудования.

На сегодняшний день, ввиду значительного финансирования направленного на закупку нового, современного силового оборудования, увеличения срока службы и определение причины повреждения может являться крайне важной задачей, ведь достаточно лишь обладать заблаговременно точной и достоверной информацией о причинах можно легко найти эффективное решение. В связи с этим возникает потребность в принятии выбора о замене оборудования или продлении срока службы оборудования, что недопустимо осуществить без полной оценки технического состояния силового оборудования.

Трансформатор работает в непрерывном режиме под высокими напряжениями в самых разных климатических условиях. Так же кроме внешних воздействий, оказывают влияние на трансформатор и внутренние влияния электрического, магнитного, механического, химического, физического и теплового характера. Вследствие чего может происходить нежелательный износ конструкции и изоляции, что определенно приводит к аварийным условиям работы.

Не редкими причинами тотальных повреждений и сбоев в работе трансформаторов бывают заводские браки, дефекты монтажа, низкокачественный ремонт, внутренние повреждения оборудования, развивающиеся в результате долгосрочной эксплуатации под воздействием внутренних и внешних возмущений.

Причины, приводящие к снижению работоспособности в ходе эксплуатации трансформатора и до выхода из строя, можно классифицировать следующим образом:

1. Повышенный нагрев элементов активной части;
2. Разрушение изоляции между деталями конструкции;
3. Увлажнение изоляции в эксплуатации;
4. Выработка газа в масле;
5. Старение изоляции;
6. Деформации обмоток;
7. Нагрев и после износ контактов переключающих устройств;
8. Отказ системы защиты и контроля трансформатора;
9. Частичные разряды в изоляции;
10. Увлажнение вводов;
11. Заводские дефекты (сварки отводов и обмоток), некачественный ремонт;
12. Отказ системы охлаждения

Основной процедурой мониторинга является оценка технического состояния объекта, характеризуемого контролируемыми показателями и характеристиками, в определенный момент времени при определенных условиях внешней и внутренней сред. Обычно, объект диагностики может состоять в активном или неактивном состоянии. Причем, нормированные значение показателей объекта регламентируются в его технической документации.

Переход объекта из одного состояния в другое сопровождается полным или частичным отказом, выражающийся в полном или частичном выходе из строя элементов объекта, или превышением физических и химических норм, показателей протекающего в объекте процесса. Задача диагностики заключается в отнесении состояния объекта к рабочему или нерабочему состоянию по результату проведенного анализа.

Образованная база трансформаторного оборудования на примере, имеющихся в эксплуатировании на подстанциях [4] из трех основных тепловых электростанций ОАО «ММК»: ЦЭС, ТЭЦ, ПВЭС. На рис.1 изображена диаграмма, показывающая эксплуатацию силового трансформаторного оборудования на подстанциях и распределение по периодам ввода оборудования на энергоблоках ТЭС. На рисунке 2 изображены диаграммы, изображающие в процентах количество отработавших трансформаторов более чем в 30 лет, с разделением по классам подводимого напряжения. При просмотре диаграмм видно, что средняя продолжительность их продолжительности работы сильно превышает положенный нормативный срок в 25 лет. Это определяющий момент показывает потребность исследования повреждаемости трансформаторного оборудования с целью выявления присущих неисправностей, определения и введения новых процедур по продеванию срока их службы и повышению долговечности. [2]

Рис. 1 – Распределение на трансформаторных подстанций УГЭ ОАО «ММК» по периодам ввода в эксплуатацию

Рис. 2 – Проценты эксплуатируемых сетевых трансформаторов, на протяжении 30 лет эксплуатации

Выполненное изучение основных обстоятельств и условий возникновений повреждений в силовом оборудовании центральной электростанции (ЦЭС) за период с 2003 по 2011 года. Распределение повреждений оборудования по главным узлам с учетом срока с момента ввода в эксплуатацию показаны в таблице 1. По приведенным данным, можно сделать вывод, что повреждения обмоток наиболее часто распространенное явление среди трансформаторов с любыми сроками эксплуатации, для РПН большее число повреждений у трансформаторов со сроками эксплуатации от 10–30 лет, для высоковольтных вводов существенные повреждения наступают после 10 лет эксплуатации. Но существующие данные не предоставляют создать оценку зависимости повреждаемости силового оборудования от срока эксплуатации, так как для этого требуется учитывать число эксплуатируемых трансформаторов в каждом диапазоне эксплуатируемого времени. [5]

Таблица 1 - Порядок повреждений силового оборудования по основным узлам с учетом времени эксплуатации

Узел	Распределение повреждений с учетом срока эксплуатации, %
	до 10 лет	10-20 лет	20-30 лет	более 30 лет
Обмотка	15,3	16,4	15,1	19
Магнитопровод	4,3	0	0	0
Система охлаждения	2,1	10	9,1	0
РПН	8,5	17	12,3	5,5
Течь масла	6,8	11,1	13	7,9
Высоковольтные ввода	8,6	22,7	23	19,2
Другие причины	56,2	21,4	26,8	48,3

Длительный опыт в эксплуатации и исследовании трансформаторного оборудования показывает, что более 70% дефектов трансформаторов можно выявить без вывода трансформатора из сети.

Суть научной значимости работы составляет необходимость проведения оперативного контроля технического состояния силового трансформатора с целью предотвращения аварийных ситуаций, приводящих к значительному повреждению элементов силового трансформатора, вплоть до полного выхода из строя.

Достоверность и надежность результатов диагностики зависит от эффективности мониторинга. Для эффективности проводимого контроля необходимо проводить исследования объекта, его элементов и технических процессов, определять виды повреждений. На основании полученной информации, проверить зависимость наиболее характерных повреждений от параметров объекта и определить взаимосвязи между повреждениями и диагностическими параметрами силового оборудования используют статические данные, выработанные в результате многолетнего опыта эксплуатации трансформаторного оборудования.

Разработка и внедрение новых и современных методов контроля с целью выявления повреждений и заводских дефектов, отметка полной функциональной исправности трансформаторного оборудования, определение возможной необходимости увеличения срока службы силового оборудования и проведение главных задач диагностики является важной частью постоянного совершенствования методов оценивания состояния и повышения их эффективности. Важнейшую роль при введении новых методов выступает системный подход к оценке состояния силового оборудования, при котором оценка технического состояния основывается на результатах конкретных измерений и учете конструктивных особенностей диагностируемых объектов, что может позволить нам повысить подлинность полученных результатов.

Вследствие непрерывного контроля можно обозначить некие безопасные пределы нагрузки для каждой единицы электрооборудования, что позволит получить максимум отдачи. Заблаговременное обнаружение дефекта позволяет нам избежать аварийной ситуации и пресечь возникновение дорогостоящих капитальных ремонтов. За счет эксплуатирования износившегося оборудования в безопасном для него режиме работы мы добьемся, продления времени безотказной эксплуатации. Исключение аварийных ситуаций позволяет защититься от дополнительных потерь или затрат, связанных с дорогостоящим устранением этих последствий и потерь из-за перебоев электроснабжения.

Использование современных методов создает также необходимость приспосабливания действующих нормативных документов и правил, а так же создание и преобразование соответствующих диагностических признаков для оценивания результатов проведенных исследований.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-08-00243 а»

Литература

1. Алексеев Б.А. Контроль состояния (диагностика) крупных силовых трансформаторов. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. – 215с.: ил.
2. Чичинский М.И. Повреждаемость маслонаполненного обрудования электрических сетей и качество контроля его состояния. - М.: Энергетик, 2000, №11.
3. Аксенов Ю.П. Мониторинг технического состояния высоковольтной изоляции электрооборудования энергетического назначения в эксплуатации и при ремонтах. – М.: Наутехлитиздат, 2002. – 338с.
4. Силовые трансформаторы. Справочная книга/Под ред. С.Д.Лизунова, А.К.Лоханина. М.: Энергоиздат, 2004. – 616с.
5. Михеев Г.М. Электростанции и электрические сети. Диагностика и контроль электрооборудования. – М.: Додэка-XXI, 2010. – 224 с: ил.

References

1. Alekseev BA Condition monitoring (diagnostics) of large power transformers. - M .: Publishing House of the NTs ENAS, 2002 - 215c .: silt.
2. Chichinsky MI Damageability oil-filled electrical network equipments and quality control of its condition. - M .: Energetic 2000, №11.
3. Aksyonov Yu technical condition monitoring of high-voltage insulation of electrical energy purposes in the operation and repairs. - M .: Nautehlitizdat, 2002. - 338s.
4. Power transformers. Handbook / Ed. S.D.Lizunova, A.K.Lohanina. M .: Energoizdat, 2004. - 616s.
5. GM Mikheev Power plants and electrical networks. Diagnosis and control of electrical equipment. - M .: Dodeka-XXI, 2010. - 224 p: il.