УДК 621.31


АНАЛИЗ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

       

Конев Евгений Максимович

Компанеец Борис Сергеевич



Аннотация:

В работе представлены результаты анализа состояния силового оборудования энергосистемы, на основе которых сделан вывод о неудовлетворительном  состоянии, которое в свою очередь приводит к возникновению аварийных режимов. Отмечено что объективная информация о состоянии оборудования может быть получена инженерным персоналом из результатов техническое диагностики. При этом основная часть оборудования подстанций является маслонаполненным. Представлены основные методы технической диагностики маслонаполненного оборудования, проведен их анализ, на основании которого сделан вывод о невозможности применения данных методов для реализации дистанционного и непрерывного контроля состояния электроустановок. Так как в энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года особое внимание уделено созданию, внедрению и усовершенствованию автоматических и цифровых технологий в электроэнергетике, то для реализации данной концепции необходима разработка новых методов диагностики маслонаполненного оборудования.


Ключевые слова: диагностика маслонаполненного оборудования, контроль состояния электроустановок, методы диагностики.



В настоящее время в единой энергосистеме существует проблема: старение электрооборудования. Износ энергооборудования превысил 65-70 %. Неудовлетворительное техническое состояние грозит развитием дефектов, возникновением аварийного режима, выходом из строя электроустановки и значительным ущербом для электросетевой компании и потребителей. Основными силовыми установками на ПС, ТП и КТП являются маслонаполненные трансформаторы, также к маслонаполненному оборудованию относятся выключатели, высоковольтные вводы, трансформаторы тока и напряжения, реакторы. Для того чтобы инженер мог принимать верные управленческие решения, ему нужны достоверные данные о текущем состоянии электроустановки.


Сведения о состоянии оборудования можно получить из результатов его технической диагностики. Основными способами диагностики маслонаполненного оборудования являются:

Хроматографический анализ масла;

Физико-химический анализ трансформаторного масла;

Анализ диэлектрических характеристик трансформаторного масла;

Тепловизионное обследование узлов и элементов конструкцийтрансформатора;

Профилактические испытания с использованием специализированного оборудования.


Хроматографический анализ масла - анализ газов, растворённых в трансформаторном масле. Данный метод позволяет обнаружить повреждение или дефект в маслонаполненном оборудовании, а также определить предполагаемый характер и степень повреждения электроустановки.

Метод хроматографического анализа трансформаторного масла основан на оценке концентрации газов и скорости роста концентрации газов в масле. Для этого используются газы: водород, метан, этан, этилен, ацетилен, угарный газ, углекислый газ. Полученные при анализе данные сравниваются с пограничными значениями [1].


Из-за сложности технологии и больших экономических затрат, данный метод не используется на низковольтном оборудовании. Также недостатком данного метода является необходимость забора образца масла.


Физико-химический анализ трансформаторного масла - анализ, выполняемый в лабораториях на специальных установках. Основные физические свойства, замеряемые данным методом:

Удельный вес - от удельного веса зависит циркуляция масла, если значение данного параметра будет больше нормы, то масло будет хуже циркулировать, а значит, нагрев электроустановки будет больше;

Температура вспышки - данный параметр должен быть ниже порогового значения, во избежание возгорания масла;

Кислотное число - изменение этого параметра может повлиять на разрушение обмотки электрооборудования [2].


Основным недостатком данного метода диагностики является необходимость забора масла, для экспертизы.


Анализ диэлектрических характеристик трансформаторного масла - данный анализ показывает, как масло справляется с основной своей функцией - изоляцией. Также, как и в предыдущем методе, забор образца масла и проведение анализа только в специализированных лабораториях является главным недостатком. Основные параметры, которые в данном методе диагностики:

Пробивное напряжение (напряжение пробоя) масла - это минимальное значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика. Масло, отобранное из электроустановки наливают в специальную ёмкость, в которой расположены два электрода. С помощью повышающего трансформатора на электроды подают напряжение, которое плавно увеличивается. В момент пробоя масла лабораторный стенд фиксирует значение напряжения.

Диэлектрическая прочность масла - этот параметр рассчитывают как отношение напряжения пробоя и расстоянию между электродами.

Наличие воды и механических примесей в масле - данный параметр очень сильно влияет на качество трансформаторного масла [3].


Тепловизионное обследование узлов и элементов конструкций трансформатора - проводится выездной группой испытателей с применением специализированной аппаратуры. Инженеры проводят замеры температуры в конструкции трансформатора, ошиновки, болтовых соединениях и в местах, где возможен сильный нагрев.

Данный метод диагностики требует выезда бригады специалистов, наличия специализированного оборудования и из-за особенности измеряемых параметров, такие замеры проводятся в ночное время.


Профилактические испытания с использованием специализированного оборудования проводятся на высоковольтных подстанциях при выводе в ремонт оборудования. Данный метод диагностики невозможен во время работы электроустановок, так как необходимо подключать приборы напрямую в электроустановку.


На данный момент диагностика маслонаполненного оборудования реализуется не чаще чем 1-2 раза в год, а профилактические испытания проводятся только во время ремонтных работ [4]. Рассмотренные методы диагностики имеют ряд недостатков, одним из которых является невозможность реализации дистанционного контроля с использованием данных методов. Для выполнения каких-либо действий необходим выезд человека или даже бригады. Также одним из минусов методов диагностики является отсутствие возможности проводить диагностику в режиме реального времени.


Как правило, ухудшение качества трансформаторного масла идёт плавно и медленно, но при какой либо неисправности процесс старения резко ускоряется, что и приводит к авариям. Замеры 1-2 раза в год не способны указывать на опасности, которые возникают и развиваются стремительно.


В энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года [5] большое внимание уделено созданию, внедрению и усовершенствованию автоматических и цифровых технологий в электроэнергетике. Однако существующие методы диагностики маслонаполненного оборудования не соответствуют современным тенденциям развития электроэнергетики. Таким образом для удовлетворения современных потребностей отрасли необходимо создание новых методов диагностики маслонаполненного оборудования, с возможностью реализации непрерывного контроля оборудования на их основе.



Список используемой литературы:


1. Ку, Андрей Особенности хроматографического анализа и оценки трансформаторного масла, описание методики / Андрей Ку // О ТРАНСФОРМАТОРЕ.RU: [otransformatore.ru] – 2019. – 20 августа. – URL: https://otransformatore.ru/vopros-otvet/hromatograficheskij-analiz-transformatornogo-masla/ (Дата обращения: 04.09.22).

2. Физико-химический анализ трансформаторного масла // ООО «Сибэнергодиагностика»: [sibenedia.ru] – URL: https://sibenedia.ru/blog/fiz-him# (Дата обращения: 04. 09.22).

3. Для чего пробивное напряжение масла // Мощность и напряжение: [usbravo.ru] – 2021. – 31 марта. – URL: https://usbravo.ru/kontakty/ (Дата обращения: 05.08.22).

4. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей: приказ Минэнерго России от 13 января 2003 г. № 6 (с изменениями на 13 сентября 2018 года) // Судебные и нормативные акты РФ: [sudact.ru]. – URL: https://sudact.ru/law/prikaz-minenergo-rf-ot-13012003-n-6/pravila-tekhnicheskoi-ekspluatatsii-elektroustanovok-potrebitelei/ (Дата обращения: 06.09.22).

5. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года: распоряжение Правительства Российской Федерации от 9 июня 2020 г. № 1523-р // Министерство энергетики РФ: [minenergo.gov.ru] – URL: https://minenergo.gov.ru/node/1026 (Дата обращения: 03. 09. 22).


Информация об авторах


Компанеец Б. С. - к.т.н., доцент, Конев Е. М. - студент группы Э-92, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.



              



  






-