Разработка метода и технических средств диагностики изоляции силовых трансформаторов сельских электрических сетей

• Автор: Макарова, Надежда Леонидовна
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 227 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ОТКАЗОВ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И МЕТОДОВ ИХ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

1.1. Анализ отказов силовых трансформаторов 0,4 кВ

сельских электрических сетей.

1.2. Отказы элементов трансформаторных пунктов

1.3. Анализ существующих методов диагностирования силовых трансформаторов.

1.4. Выводы, цель и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОБОСНОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СОБСТВЕННЫХ РЕЗОНАНСНЫХ ЧАСТОТ
ТРАНСФОРМАТОРОВ СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ КАК ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ СОСТОЯНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ИЗОЛЯЦИИ И ВИТКОВЫХ ЗАМЫКНИЙ.

2.1. Схемы замещения обмоток трансформатора.

2.2. Определение собственных частот колебаний обмоток силовых
масляных трансформаторов в зависимости от изменения диэлектрической проницаемости изоляции
2.3. Расчет резонансных частот сухих силовых трансформаторов при
моделировании витковых замыканий в обмотках высокого напряжения.
2.4. Выводы по главе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ПАРАМЕТРОВ АЧХ КАК ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ СОСТОЯНИЯ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ.
3.1. Средства и методика исследования параметров АЧХ по оценке
состояния изоляции обмоток.
3.2. Экспериментальные исследования витковых замыканий в обмотках
сухого трансформатора ТСЗ0 кВ
3.2.1. Цель эксперимента, применяемые приборы и оборудования
3.2.2. Определение опорных амплитудночастотных характеристик
3.2.3. Методика эксперимента при определении опорных амплитудно
частотных характеристик.
3.3. Определение амплитудночастотных характеристик при
моделировании витковых замыканий по высоте обмотки ВН трансформатора ТСЗ 0 кВ.
3.4. Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 1Н ГАБАРИТОВ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ЗОНДИРОВАНИЕМ
4.1. Разработка средств диагностирования изоляции обмоток трансформатора высокочастотным зондированием измерением коэффициента передачи и разности напряжений со снятием напряжения
4.1.1. Технические требования к средству диагностики.
4.1.2. Разработка опытных образцов средства для диагностирования изоляции обмоток трансформаторов 1П габаритов
4.2. Конструктивное исполнение средства диагностирования состояния изоляции СДСИ1.
4.3. Основные технические характеристики СДСИ
4.4. Сравнительные испытания силовых трансформаторов с разным состоянием изоляции обмоток с использованием традиционных методов и разработанного средства методом измерения коэффициента передачи и разности напряжения.
4.5. Новые технические решения по созданию средств диагностирования силовых трансформаторов, имеющие разные уровни увлажнения и витковые замыкания.
4.5.1. Разработка средства диагностирования трансформаторов под рабочим напряжением
4.5.2. Разработка автоматизированного средства диагностирования состояния изоляции обмоток силовых трансформаторов иод рабочим напряжением.
4.6. Разработка технического средства для выявления витковых замыканий в обмотках силовых трансформаторов.
4.6.1. Требования к средству
4.7. Выводы по главе.
5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ОБМОТОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
5.1. Экономическая эффективность от применения средства диагностирования состояния обмоток силовых трансформаторов III габаритов
5.2. Расчет затрат на проведение профилактических испытаний трансформаторов существующими методами.
5.3. Расчет затрат на диагностирование трансформаторов разработанным средством
5.4. Показатели трудоемкости разработки средства диагностирования силовых трансформаторов
5.5. Выводы по главе.
Г ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В, зависит от состояния внутренней изоляции главная, витковая, отказы которой составляют ,8 от общей повреждаемости трансформаторов, а доля витковой ,2 . Распределение числа отказов силовых трансформаторов 0,4 кВ по месяцам года приведено на рисунке 1. Рисунок 1. При эксплуатации трансформаторов встречаются случаи повреждения изоляции магнитопровода, обмотки, вводов, переключателей и других элементов. Анализ отказов проходных изоляторов показывает, что 6,8 их повреждений происходит как при внутренних, так и при грозовых перенапряжениях. Большинство отказов случается изза перекрытия изоляторов при сырой погоде и попадания влаги через неплотности, конденсации влаги и образования изморози на изоляторах, что является причиной их разрушения , , . Пробой изоляции трансформаторов при внутренних перенапряжениях составляет ,4 , при грозовых перенапряжениях ,8 . Как правило, возникающие перенапряжения вызывают витковые замыкания высоковольтной обмотки . Встречаются случаи нарушения работоспособности трансформаторов вследствие их перегрузки, а также изза неправильных действий персонала при ликвидации аварии. В процессе эксплуатации в магнитопроводе трансформаторов обнаруживаются ослабление прессовки стали и нарушение изоляции стяжных болтов. Основной причиной отказов изоляции трансформаторов от перенапряжений являются недостаточная импульсная прочность продольной изоляции межвитковой, междукатушечной и неудовлетворительное выравнивание первоначального распределения импульсных потенциалов вдоль обмоток. Анализируя развитие волновых процессов в трансформаторных обмотках при воздействии волн перенапряжений, следует выделить характерные фазы начальное распределение импульсного напряжения по длине обмотки и возникновение свободных колебаний, причем пробой изоляции может произойти как на первом, так и на втором этапе развития волновых процессов. Отказ изоляции вследствие крайне неравномерного начального импульсного напряжения по обмотке отмечается, как правило, в катушках, слоях обмотки, расположенных у линейного ввода. Пробой изоляции в катушках или слоях обмотки, расположенных у нейтрали, отмечается при отсутствии заземления нейтрали, гак как в этом случае в результате свободных колебаний нейтраль обмотки приобретает максимальный потенциал относительно земли в 2, раза превышающий амплитуду импульсной волны на линейном вводе , . Как известно, трансформаторы кВ в сельских электрических сетях работают в режиме с изолированной нейтралью обмотки высшего напряжения. Продолжительность аварийных перерывов при отказе силового трансформатора составляет 0,5 ч для двухтрансформаторных подстанций и до ч для однотрансформаторных подстанций напряжением 0,4 кВ. Необходимо отметить, что число отказов трансформаторов, прошедших капитальный ремонт, значительно выше, чем у новых. Витковые замыкания и пробой изоляции обмоток трансформатора на корпус зачастую обусловлены воздействием внешней среды при эксплуатации, которое приводит к ухудшению изоляции обмоток относительно корпуса, что совершенно не учитывается при заводских испытаниях. В условиях эксплуатации сказываются особенности работы трансформаторов в связи с увлажнением, а также наличием асимметрии токов по фазам. Анализ статистических данных показал таблица 1. Причины появления витковых замыканий обмоток могут быть разными. Ослабление изоляции витка катушки вызывают дефект провода, заложенного до ввода трансформатора в эксплуатацию, деформация катушек под действием токов КЗ, недостаточная толщина витковой изоляции при низком качестве поверхности медной жилы проводника, недопустимые электрические и тепловые воздействия, увлажнение и загрязнение изоляции. При совместном воздействии этих факторов вероятность появления витковых замыканий значительно возрастает. Под воздействием вибрации и при некачественном проводе с течением времени также возможно появление витковых замыканий. Витковое замыкание может возникнуть от естественного старения при длительной эксплуатации трансформатора, перегрузок, но чаще всего витковое замыкание следствие динамических нагрузок, воспринимаемых обмоткой при коротких замыканиях со вторичной обмотки трансформатора.