Контроль обмоток силовых трансформаторов на основе активных методов анализа их динамических характеристик

• Автор: Рыбаков, Евгений Рудольфович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 106 с. : ил.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
1.1. Обзор методов и систем контроля технического состояния силовых трансформаторов
1.2. Методы и системы контроля динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов
1.3. Постановка задачи разработки методов и систем контроля динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов
ГЛАВА 2. КОСВЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
2.1. Метод оценки амплитудно-частотных характеристик обмоток силовых трансформаторов на основе формирования тестового сигнала из рабочего напряжения и без вывода трансформатора из эксплуатации
2.2. Метод оценки амплитудно-частотной характеристики через спектр подавляемых частот
ГЛАВА 3. ПРЯМЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
3.1. Сравнительный анализ прямого и косвенного методов контроля динамических характеристик
3.2. Метод контроля динамических характеристик на основе
учета динамических искажений
3.3. Системы измерения и анализа динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов
3.4. Метод контроля динамических характеристик обмоток фаз силового трансформатора на основе их пофазного сравнения
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ МЕТОДОМ ПОФАЗНОГО СРАВНЕНИЯ И ВЛИЯНИЯ КОЛИЧЕСТВА КЗ ВИТКОВ НА ВИД И ПАРАМЕТРЫ АЧХ
4.1. Результаты экспериментальных исследований динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов
4.2.Методика обработки экспериментальных данных
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНЕИЕ
Недостаточность инвестиций в последнее десятилетие в строительство, реконструкцию и техническое перевооружение электрических сетей и станций привело их к резкому старению, увеличению доли высоковольтного оборудования, срок службы которого превышает 25-30 лет [4, 57]. В частности около 40% масляных и воздушных выключателей напряжением 110-220 кВ к настоящему времени отработали расчетный, установленный нормативными документами срок. Из общего количества трансформаторов напряжением 220 и 110 кВ отработали нормативный срок - 30%, подлежат срочной замене - 4%.
Общая мощность подстанций 110-750 кВ, оборудование которых уже выработало расчетный ресурс, составляет около 30% действующих мощностей и удвоится к 2015 году. Сложившаяся ситуация требует принятия незамедлительных мер, которые предусматриваются программой, подготовленной Департаментом электрических сетей РАО ЕЭС России.
В соответствии с этой программой принятие решения по замене оборудования должно основываться на результатах постоянного контроля за его техническим состоянием в эксплуатации и оценке его физического ресурса. Внедрение современных средств и методик контроля технического состояния позволит принимать правильные решения о необходимости проведения ревизий и предупредительных ремонтов, а также решений о продолжении сроков эксплуатации оборудования с истекшим сроком службы на базе более точного определения остаточного физического ресурса [3,7,23,27].
Авторы [62] обследовали более 200 трансформаторов со сроком службы более 25 лет. В результате установлено: незамедлительного вывода из работы требуют менее 2% трансформаторов, около 23% требуют срочного капитального ремонта активной части, около 35% требовали незначительных ремонтных работ или учащенного контроля некоторых диагностических параметров, остальные могли эксплуатироваться без ограничений. Своевременное проведение

капитальных ремонтов продлевают срок службы трансформатора. Однако авторы [62] отмечают, что необоснованное решение о проведении капитального ремонта, его объеме и технологии в лучшем случае приведет к неоправданным затратам, в худшем — к снижению надежности, ресурса и как следствие к отказам и значительным материальным затратам. Это вызвано тем, что ревизия активной части может приводить к снижению изоляционных характеристик в результате соприкосновения масла и твердой изоляции с неосушенным воздухом, образованию газовых пузырей при заливке масла в бак трансформатора без строгого выполнения требований РДИ-34-3 8-05 8-91 (и, следовательно, опасности перекрытия изоляции при включении трансформатора), случайному повреждению отдельных элементов, загрязнению активной части, а также попаданию посторонних предметов в бак трансформатора при недостаточной культуре работ и слабом контроле за ходом ревизии.
Автором [80] по данным актов расследования технологических нарушений был проведен анализ повреждаемости маслонаполненного оборудования (за период с 1996 г. по 2000 г.).
Доля технологических нарушений, приходящаяся на силовые трансформаторы, автотрансформаторы составила около 42%.
Распределение технологических нарушений по узлам следующее:
- вводы - 36,2%
- обмотки - 27,3%
- РПН-24,2%
- система охлаждения - 8,6%
- газовая защита - 3,7%.
Таким образом, большая часть технологических нарушений связана повреждениями маслонаполненных вводов, обмоток и устройств регулирования.
Распределение технологических нарушений силовых трансформаторов в зависимости от периода эксплуатации:
- до 10 лет - 15%
- от 10 до 20 лет - 3 0,2%

кэ (со) Свых.(ш)/Свх.(со)
(3.2)
Точность получаемой оценки К3( о) в этом случае будет определяться ТОЧНОСТЬЮ получения оценок Ствх (СО) И (твыхХ®)- Для получения оценок спектров (7вх.(со) и С?вых.(«>) используются традиционные анализаторы с присущими им методическими погрешностями: случайной и смещения [68]. Наряду с присущими каждому методу погрешностями следует также иметь ввиду, что тестовые сигналы далеко не всегда возможны использовать и, кроме того, в отдельных случаях тестовые сигналы могут нарушить нормальный режим работы исследуемого объекта. Поэтому в каждом частном случае следует выбирать метод оценки динамических характеристик с учетом особенностей объекта и условий испытаний.
Интересно сравнить потенциальные возможности двух рассмотренных методов оценки динамических характеристик: косвенного с применением традиционного спектрального анализа и прямого с применением гармонического тестового сигнала [14]. Для этого представим спектр анализируемого сигнала в виде
М I2
(?(ю)= #0 + Е^иФотО-®) > (3-3)
где (рт(/со) - функция, описывающая неравномерность АЧХ исследуемого тракта; Кт - коэффициент, характеризующий уровень неравномерности; Ко -средний уровень АЧХ исследуемого тракта.
Относительную методическую погрешность аппаратурного спектрального анализа можно выразить через дисперсию анализируемого сигнала в полосе частот
£)( Доз т ) £)( Д со т)
(3.4)
^{Аат )
где В(Асоот), 0(Асот) - истинное и измеренное значение дисперсий сигнала в т-й полосе частот. Учитывая, что погрешность спектрального анализа