Анализ выбора и опыт применения систем мониторинга силовых трансформаторов ПАО «Ленэнерго»

Page 1
background image

Page 2
background image

42

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1, 

июнь

 2016

42

Анализ

 

выбора

 

и

 

опыт

 

применения

 

систем

 

мониторинга

силовых

 

трансформаторов

 

ПАО

 «

Ленэнерго

»

В

 

2013-

м

 

году

 

при

 

планирова

-

нии

 

и

 

подготовке

 

мероприя

-

тий

 

для

 

обеспечения

 

повы

-

шенного

 

уровня

 

надежности

 

электроснабжения

 XVIII 

Петербургского

 

Международного

 

экономического

 

фо

-

рума

 2014 

года

 

наряду

 

с

 

усилением

 

стандартных

 

мер

 

по

 

техническому

 

об

-

служиванию

 

встал

 

вопрос

 

применения

 

автоматизированных

 

средств

 

диагности

-

рования

 

силового

 

оборудования

В

 

ка

-

честве

 

одной

 

из

 

мер

 

рассматривалась

 

организация

 

непрерывного

 

контроля

 

основных

 

и

 

критически

 

важных

 

энерго

-

объектов

отвечающих

 

за

 

энергоснабже

-

ние

 

комплекса

 

ПМЭФ

 

и

 

вспомогательных

объектов

Более

 

того

значительный

 

рост

 

как

 

внутреннего

так

 

и

 

международного

 

ту

-

ризма

 

в

 

Санкт

-

Петербурге

 

заставляет

 

по

-

другому

 

посмотреть

 

на

 

задачу

 

беспе

-

ребойного

 

освещения

 

и

 

электроснабже

-

ния

 

объектов

 

культурно

-

исторического

 

наследия

В

 

летний

 

период

 

гости

 

север

-

ной

 

столицы

 

в

 

круглосуточном

 

режиме

 

осматривают

 

достопримечательности

Все

 

чаще

 

энергосистемы

 

сталкиваются

 

с

 

проблемой

 

вы

-

бора

 

систем

 

мониторинга

 

того

 

или

 

иного

 

оборудования

ПАО

  «

Ленэнерго

» 

решило

 

провести

 

анализ

 

систем

 

мони

-

торинга

 

силовых

 

трансформаторов

 

с

 

различными

 

прин

-

ципами

 

работы

техническими

 

характеристиками

ценовы

-

ми

 

показателями

 

и

 

попыталось

 

сформулировать

 

основные

 

критерии

 

выбора

 

и

 

применения

 

систем

 

онлайн

 

мониторин

-

га

В

 

данной

 

статье

 

освещены

 

причины

 

применения

 

систем

 

непрерывного

 

контроля

 

состояния

 

силовых

 

трансформа

-

торов

 

и

 

приведен

 

опыт

 

использования

 

разных

 

систем

 

на

 

объектах

 

ПАО

 «

Ленэнерго

», 

их

 

комплексная

 

сравнительная

 

оценка

Затронуты

 

вопросы

 

необходимости

 

мониторинга

 

как

 

такового

его

 

точности

сделаны

 

выводы

 

о

 

применимо

-

сти

 

систем

 

различного

 

типа

.

Константин

 

МЯГКИХ

заместитель

 

руководителя

 – 

главный

 

инженер

 

Диагности

 

ческого

 

центра

 

ПАО

 «

Ленэнерго

»

Виктор

ЧЕРНЕЦОВ

к

.

т

.

н

., 

заместитель

 

главного

 

инженера

 

по

 

эксплуатации

 

ПАО

 «

Ленэнерго

»

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1, 

июнь

 2016

Диагностика


Page 3
background image

43

43

что

 

добавляет

 

буквальности

 

понятию

  «

непрерывное

 

электроснабжение

».

Главным

 

объектом

 

системы

 

электроснабжения

ко

-

торый

 

лидирует

 

в

 

категориях

  «

сложный

» 

и

  «

дорогой

», 

является

 

силовой

 

трансформатор

В

 

Санкт

-

Петербурге

 

уже

 

к

 

середине

 XX 

столетия

 

существовала

 

сформиро

-

ванная

 

система

 

электрических

 

сетей

Поэтому

 

в

 

парке

 

силового

 

оборудования

 

присутствует

 

немало

 

объектов

 

с

 

возрастом

исчисляемым

 

десятилетиями

Состояние

 

такого

 

оборудования

 

необходимо

 

особо

 

тщательно

 

кон

-

тролировать

Поэтому

 

руководством

 

ПАО

 «

Ленэнерго

» 

по

 

рекомендациям

 

специалистов

 

Диагностического

 

центра

 

было

 

принято

 

решение

 

провести

 

опытно

-

промышленную

 

эксплуатацию

 

средств

 

мониторинга

 

состояния

 

силовых

 

трансформаторов

ВЫБОР

 

СИСТЕМЫ

МОНИТОРИНГА

 

И

 

ДИАГНОСТИКИ

Сделать

 

выбор

 

между

 

параметрами

 

контроля

 

и

 

си

-

стемами

 

мониторинга

 

нелегко

Задача

 

стоит

 

понят

-

ная

 — 

знать

 

текущее

 

состояние

 

энергообъекта

 

и

 

иметь

 

возможность

  «

видеть

» 

его

 

текущие

 

изменения

чтобы

 

Табл

. 1. 

Оценка

 

методов

 

мониторинга

/

диагностики

Измеряемые

 

параме

-

тры

Параметры

 

оценки

 

системы

Итог

 

по

 

шкале

«

обычно

-

хорошо

-

отлично

»

а

эффективность

б

возможность

 

установки

в

стоимость

1. 

Мощности

 /

напряжение

 / 

токи

высокая

 

для

 

явных

низкая

 

для

 

развивающихся

 

дефектов

часто

 

существует

 

в

 

виде

 

диспет

-

черского

 

или

 

коммерческого

 

учета

относительно

 

низкая

обычно

2. Tan 

δ

 (

тангенс

 

угла

 

диэлектрических

 

потерь

)

высокая

 

для

 

явных

низкая

 

для

 

развивающихся

 

дефектов

средняя

зависит

 

от

 

системы хорошо

3. 

ЧР

 (

частичные

 

раз

-

ряды

высокая

 

для

 

явных

низкая

 

для

 

развивающихся

 

дефектов

сложность

 

анализа

 

средняя

высокая

хорошо

4. 

Температура

низкая

как

 

правило

 

уже

 

контролируется

относительно

 

низкая

обычно

5. 

Температура

 

ННТО

 

(

наиболее

 

нагретой

 

точки

 

обмотки

)

высокая

невозможно

 

без

 

вскрытия

средняя

хорошо

*

6. 

Давление

низкая

как

 

правило

 

уже

 

контролируется

относительно

 

низкая

обычно

7. 

Вибрация

недостаточно

 

подтверждена

хорошая

относительно

 

низкая

обычно

8. 

РПН

высокая

 

для

 

явных

низкая

 

для

 

развивающихся

 

дефектов

средняя

зависит

 

от

 

изготовителя

 

и

 

типа

относительно

 

низкая

хорошо

9. 

АРГ

 (

анализ

 

раство

-

ренных

 

газов

высокая

 

для

 

явных

разви

-

вающихся

,  

зарождающихся

 

дефектов

зависит

 

от

 

системы

зависит

 

от

 

системы отлично

10. 

Анализ

 

влаги

высокая

зависит

 

от

 

системы

зависит

 

от

 

системы хорошо

* — 

практически

 

реализуемо

 

только

 

для

 

новых

 

трансформаторов

.

планировать

 

режим

 

работы

 

и

 

мероприятия

 

по

 

обслужи

-

ванию

а

 

также

 

прогнозировать

 

будущее

 

техническое

 

со

-

стояние

 

объекта

 

и

 

меры

 

по

 

его

 

ремонту

 

или

 

замене

Сегодня

 

на

 

рынке

 

присутствует

 

определенное

 

множе

-

ство

 

датчиков

 

и

 

систем

 

для

 

непрерывного

 

контроля

 

па

-

раметров

 

трансформатора

 — 

электрических

  (

мощность

/

токи

/

напряжения

, Tan 

δ

 — 

тангенс

 

угла

 

диэлектрических

 

потерь

ЧР

 — 

частичные

 

разряды

), 

физических

 (

темпера

-

тура

давление

вибрация

уровень

), 

химических

 (

раство

-

ренные

 

газы

влага

). 

Выбирать

 

по

 

принципу

 «

дайте

 

все

» 

нет

 

смысла

так

 

как

 

стоимость

 

такого

 

решения

 

будет

 

стре

-

миться

 

к

 

десяткам

 

процентов

 

от

 

стоимости

 

трансформа

-

тора

К

 

тому

 

же

 

на

 

старых

 

машинах

 

нет

 

возможности

 

ин

-

тегрировать

 

все

 

датчики

.

Таким

 

образом

 

выделены

 

основные

 

критерии

 

выбора

а

эффективность

 (

информативность

 

с

 

точки

 

зрения

 

ди

-

агностики

);

б

возможность

 

установки

 

на

 

старое

 

оборудование

 

без

 

вмешательства

 

в

 

конструкцию

;

в

стоимость

.

Блиц

-

анализ

 

типов

 

систем

 

мониторинга

/

диагностики

 

приведен

 

в

 

таблице

 1.


Page 4
background image

44

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1, 

июнь

 2016

Дополнительно

 

стоит

 

рассмотреть

 

системы

 

непре

-

рывного

 

автоматизированного

 

контроля

 

с

 

точки

 

зрения

 

эффективности

 

в

 

выявлении

 

дефектов

Для

 

удобства

 

дефекты

 

сформированы

 

в

 

группы

Анализ

 

приведен

 

в

 

та

-

блице

 2

Как

 

видно

 

из

 

таблиц

 1–2, 

наиболее

 

эффективными

 

системами

 

являются

 

системы

 

АРГ

ННТО

Та

δ

ЧР

При

 

этом

 

лидером

 

по

 

выявляемым

 

дефектам

 

является

 

АРГ

а

 

ННТО

 

практически

 

монтируется

 

в

 

обмотку

 

только

 

при

 

изготовлении

 

трансформатора

Та

δ

 — 

узкоспециали

-

зирована

 

и

 

входит

 

в

 

объем

 

испытаний

ЧР

 

на

 

практике

 

имеет

 

ряд

 

сложностей

 

с

 

точки

 

зрения

 

оценки

Получает

-

ся

что

 

наиболее

 

эффективной

а

 

также

 

методологически

 

изученной

 

является

 

система

 

контроля

 

АРГ

которая

 

также

 

часто

 

позволяет

 

контролировать

 

влагу

поэтому

 

решение

 

использовать

 

данный

 

тип

 

систем

 

не

 

вызывает

 

сомнения

.

ОПЫТ

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

 

РАЗНЫХ

 

СИСТЕМ

Объектом

 

для

 

установки

 

систем

 

мониторинга

 

АРГ

 

были

 

выбраны

 

трансформаторы

 63 

МВА

 

класса

 110 

кВ

находящиеся

 

в

 

ведении

 

филиала

 

ПАО

  «

Ленэнерго

» 

«

Санкт

-

Петербургские

 

Высоковольтные

 

Электрические

 

Сети

». 

В

 2014 

году

 

были

 

установлены

 

две

 

системы

 

АРГ

 

различного

 

принципа

 

действия

 — «Serveron TM8» 

на

 

базе

 

газовой

 

хроматографии

 

и

 «SmartDGA-9» 

на

 

базе

 

неди

-

сперсного

 

инфракрасного

 

анализа

Сравнительный

 

ана

-

лиз

 

результатов

 

эксплуатации

 

данных

 

систем

 

представ

-

лен

 

в

 

таблице

 3.

На

 

основании

 

вышеизложенного

 

и

 

с

 

учетом

 

того

что

 

одним

 

из

 

основных

 

принципов

 

мониторинга

 

является

 

он

-

Табл

. 2. 

Оценка

 

выявляемых

 

дефектов

Измеряемые

 

параметры

Выявляются

 

дефекты

 

в

Итог

 

по

 

шкале

«

обычно

-

хорошо

-

отлично

»

конструк

-

ции

соедине

-

ниях

изоляции магнит

-

ной

 

цепи

эксплуата

-

ции

режиме

1. 

Мощности

 / 

напряжение

 / 

токи

+

+

обычно

2. Tan 

δ

 (

тангенс

 

угла

 

диэлектрических

 

потерь

)

+

хорошо

*

3. 

ЧР

 (

частичные

 

разряды

+

хорошо

*

4. 

Температура

+

обычно

5. 

Температура

 

ННТО

 (

наиболее

 

нагретой

 

точки

 

обмотки

)

+

+

о

+

отлично

6. 

Давление

+

о

обычно

7. 

Вибрация

+

о

обычно

8. 

РПН

+

о

обычно

9. 

АРГ

 (

анализ

 

растворенных

 

газов

+

+

о

+

отлично

10. 

Анализ

 

влаги

о

+

+

хорошо

+

 — 

явно

о

 — 

частично

 

или

 

косвенно

; * — 

с

 

учетом

 

ценности

 

изоляции

.

лайн

 

анализ

 

тенденции

 

повышения

 

или

 

понижения

 

кон

-

центраций

 

диагностических

 

газов

 (

так

 

называемого

 

трен

-

да

), 

экспертно

 

установлено

:

а

обе

 

системы

 

показали

 

удовлетворительную

 

примени

-

мость

 

для

 

анализа

 

изменения

 

концентраций

 

девяти

 

газов

 

в

 

динамике

 

в

 

режиме

 

онлайн

;

б

система

 «SmartDGA-9» 

предложена

 

разработчиком

 

как

 

дополнительная

 

система

 

к

 

существующим

 

тра

-

диционным

 

измерениям

  (

в

 

частности

 

лабораторному

 

ХАРГ

); 

система

 «Serveron TM8» 

предложена

 

разработ

-

чиком

 

как

 

альтернатива

 

к

 

существующим

 

традицион

-

ным

 

измерениям

ХАРГ

отличительной

 

особенностью

 

системы

 «SmartDGA-9» 

при

 

сравнении

 

с

 

системой

 

«Serveron TM8» 

является

 

меньшая

 

точность

 

при

 

опре

-

делении

 

сверхмалых

 

концентраций

 

газов

;

в

система

 «SmartDGA-9» 

имеет

 

ряд

 

конкурентных

 

пре

-

имуществ

влияющих

 

на

 

уровень

 

эксплуатационных

 

затрат

 

собственников

 

оборудования

Поэтому

 

систему

 «SmartDGA-9» 

предлагается

 

считать

 

предпочтительной

 

системой

 

онлайн

 

диагностики

 

для

 

ис

-

пользования

 

на

 

предприятиях

 

ПАО

  «

Ленэнерго

» 

ввиду

 

более

 

низких

 

эксплуатационных

 

затрат

 

и

 

стоимости

 

обо

-

рудования

 

при

 

аналогичной

 

эффективности

 [4].

ОПЫТ

 

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

 

И

 

КОНТРОЛЯ

 

СОСТОЯНИЯ

 

ТРАНСФОРМАТОРА

 

Приведем

 

данные

 

мониторинга

 

трансформатора

 

ТРДЦН

-63000/110/10/6-76 (

возраст

 38 

лет

с

 

установлен

-

ной

 

системой

 «SmartDGA-9».  

Период

 

контроля

июль

 

2014 — 

апрель

 2016 

гг

Трансформатор

 

имел

 

повышенное

 

Диагностика


Page 5
background image

45

Табл

. 3. 

Сравнительный

 

анализ

 

эксплуатируемых

 

систем

 

АРГ

Наименование

 

критерия

Система

 «Serveron TM8»

Система

 «SmartDGA-9»

Принцип

 

работы

 

Газовая

 

хроматография

 (

ХАРГ

)

Недисперсный

 

инфракрасный

 

анализ

 (NDIR)

1.

Объем

 

измеряемых

 

пара

-

метров

1. 

Газы

растворенные

 

в

 

масле

Н

2

СО

СО

2

СН

4

С

2

Н

4

С

2

Н

2

С

2

Н

6

О

2

, N

2

2. 

Влагосодержание

 

масла

 — 

сторонний

 

датчик

1. 

Газы

растворенные

 

в

 

масле

Н

2

СО

СО

2

СН

4

С

2

Н

4

С

2

Н

2

С

2

Н

6

О

2

, N

2

2. 

Влагосодержание

 

масла

3. 

Давление

 

масла

4. 

Температура

 

масла

Вывод

Объем

 

измеряемых

 

параметров

 

схож

система

 «SmartDGA-9» 

позволяет

 

дополнительно

 

измерять

 

влажность

температуру

 

и

 

давление

 

масла

2.

Погрешность

 

По

 

газам

 5%; 

по

 

влаге

 2%

По

 

газам

 5%; 

по

 

влаге

 2%

Вывод

Заявленная

 

погрешность

 

измерения

 

идентична

.

3.

Условия

 

эксплуатации

 

Рабочая

 

температура

 -50°

С

 

до

 +55°

С

Влажность

 

от

 5% 

до

 95% 

без

 

конденсации

Рабочая

 

температура

 -50°

С

 

до

 +65°

С

.

Влажность

 

от

 10% 

до

 95% 

без

 

конденсации

Вывод

Не

 

имеют

 

существенных

 

различий

4.

Частота

 

отбора

 

масла

Интервалы

 

от

 2 

до

 12 

часов

.

Автоматический

 

учащенный

 

анализ

 

От

 3 

ч

 

и

 

до

 7 

дней

.

Прогрессивное

 

увеличение

 

частоты

 

Вывод

Частота

 

отбора

 

проб

 

масла

 

каждой

 

системы

 

обеспечивает

 

необходимый

 

уровень

 

контроля

позволяющий

 

системе

 

оповестить

 

оператора

 

о

 

зарождении

 

и

 

развитии

 

быстроразвивающегося

 

дефекта

.

5.

Наличие

 

автокалибровки

Присутствует

 

автоматическая

 

калибровка

 

системы

 

эталонными

 

газами

 

Национального

 

института

 

стандартов

 

и

 

технологии

 (NIST)

Калибровка

 

системы

 

не

 

требуется

Вывод

Отсутствие

 

необходимости

 

проведения

 

калибровки

 

системы

 «SmartDGA-9» 

является

 

существенным

 

преимуществом

.

6.

Наличие

 

аналитического

 

про

-

граммного

 

обеспечения

Serveron TM VIEVTM, 

аналитика

 

по

 

состоя

-

нию

 

трансформатора

 

DGA Viewer, 

аналитика

 

по

 

состоянию

 

трансфор

-

матора

 

Вывод

Ввиду

 

того

что

 

ПО

 

не

 

было

 

установлено

 

на

 

рабочие

 

места

 

специалистам

 

Диагностического

 

центра

 

ПАО

 «

Ленэнерго

», 

провести

 

экспертную

 

оценку

 

их

 

эффективности

 

не

 

представляется

 

возможным

.

7.

Наличие

 

систем

 

оповещения

 

Наличие

 

звуковой

 

сигнализации

Наличие

 

индикаторов

видимых

 

в

 

прямом

 

солнеч

-

ном

 

свете

Вывод

Наличие

 

яркой

 

цветовой

 

индикации

 

является

 

некоторым

 

преимуществом

 

системы

 «SmartDGA-9».

8.

Необходимость

 

проведения

 

технического

 

обслуживания

 

систем

Замена

 

баллона

 

с

 

гелием

 — 1 

раз

 

в

 4 

года

Проверка

 

манометров

 — 1 

раз

 

в

 3 

мес

.

Проверка

 

фитингов

 — 2 

раза

 

в

 

год

.

Замена

 

баллона

 

с

 

поверочным

 

газом

 — 

раз

 

в

 4 

года

Замена

 

колонок

 — 1 

раз

 

в

 6 

лет

Продувка

 

маслопроводов

Обслужива

-

ние

 

масляного

 

фильтра

.

Значительная

  

стоимость

 

расходных

 

матери

-

алов

 

на

 1 

устройство

 

в

 

год

Не

 

требуется

 

регулярного

 

технического

 

обслу

-

живания

 

внутренних

 

компонентов

 

и

 

механиз

-

мов

.

Отсутствует

 

стоимость

 

расходных

 

материалов

 

на

 1 

устройство

  

в

 

год

Вывод

Анализ

 

техобслуживания

 

систем

 

проведен

 

на

 

основе

 

анализа

 

руководств

 

по

 

эксплуатации

 

систем

 

мониторинга

материалов

предоставленных

 

представителем

 

компании

 Qualitrol, 

а

 

также

 

опыта

 

сторонних

 

компаний

 

ОАО

 «

Концерн

 

Рос

 

энергоатом

» [1] 

и

 

писем

 

ООО

 «

Тольяттинский

 

трансформатор

» [2], 

ООО

 «

Силовые

 

машины

 — 

Тошиба

Высоковольтные

 

трансформаторы

» [3]. 

Установлено

что

 

эксплуатация

 

системы

 «Serveron TM8» 

имеет

 

затраты

 

на

 

эксплуатацию

 

значительно

 

выше

 

функционально

 

аналогичного

 

оборудова

-

ния

 «SmartDGA-9», 

что

 

является

 

преимуществом

 

системы

 «SmartDGA-9».

9.

Стоимость

 

систем

 

монито

-

ринга

 

на

 2014

Оценивается

 

как

 

высокая

Оценивается

 

как

 

средняя

Вывод

Система

 «SmartDGA 9» 

имеет

 

стоимость

 

в

 2 

раза

 

ниже

 

стоимости

 «Serveron TM8».

10.

Сравнительный

 

анализ

 

измерений

 

систем

 

с

 

лабо

-

раторным

 

хроматографом

 

«

Кристалл

-5000» 

Разброс

 

концентраций

 

газов

 

составил

 

от

 2 

до

 46%, 

за

 

исключением

 

Н

2

 — 

разброс

 

от

 26 

до

 100%

Разброс

 

концентраций

 

газов

 

составил

 

от

 2 

до

 200%, 

наибольший

 

разброс

 

имеет

 

С

2

Н

6

 

и

 

составляет

 

до

 200%

Вывод

Сравнительный

 

анализ

 

проведен

 

на

 

основе

 

данных

предоставленных

 

химической

 

лабораторией

 

Диагностического

 

центра

 

ПАО

 

«

Ленэнерго

».


Page 6
background image

46

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1, 

июнь

 2016

газообразование

был

 

заменен

 

блок

 

РПН

В

 

последнее

 

время

 

отмечено

 

пре

-

вышение

 

граничных

 

концентраций

 

СО

СО

2

.

С

 

помощью

 

системы

 

мониторинга

 

выявлен

 

и

 

отслеживается

 

развиваю

-

щийся

 

дефект

 

твердой

 

части

 

изоляции

 

обмоток

 

в

 

начальной

 

стадии

 

развития

Сегодня

 

выявлен

 

некоторый

 

перегрев

 

твердой

 

изоляции

  (

за

 

счет

 

увеличения

 

нагрузок

и

 

снижение

 

ее

 

ресурса

а

 

так

-

же

 

некоторые

 

проблемы

 

с

 

избирателем

 

РПН

.

Наличие

 

непрерывного

 

контроля

 

масла

 

трансформатора

 

Т

-2 

позволило

 

объективно

 

оценивать

 

его

 

состояние

 

и

 

возможность

 

принимать

 

нагрузку

 

в

 

ре

-

жиме

Трансформатор

 

включен

 

в

 

список

 

оборудования

 

для

 

замены

но

 

находит

-

ся

 

в

 

эксплуатации

и

 

непрерывный

 

кон

-

троль

 

позволяет

 

безопасно

 

продлить

 

срок

 

его

 

службы

а

 

соответственно

 

по

-

лучить

 

существенную

 

экономию

 

финан

-

сов

 

предприятия

 

на

 

техническое

 

пере

-

вооружение

Повышенная

 

влажность

 

изоляции

 

обмоток

 (

трансформатор

 1978 

г

.

в

.) 

вызы

-

вает

 

ускоренное

 

старение

что

 

выража

-

ется

 

разложением

 

целлюлозы

 

с

 

повы

-

шенным

 

выделением

 

газов

 

углеродной

 

группы

Также

 

выявлена

 

взаимосвязь

 

влажности

 

масла

 

с

 

изменением

 

трендов

 

газов

 

СО

СО

2

 (

рисунок

 3).

Несмотря

 

на

 

ограничение

 

приме

-

нения

 

методов

 

анализа

 

по

 

соотноше

-

ниям

 

газов

  (

превышение

 

граничных

 

концентраций

 [5]), 

анализ

 

по

 

методике

 

треугольника

 

Дюваль

-1 [6] 

также

 

под

-

тверждает

 

заключение

 

о

 

термическом

 

дефекте

 

в

 

районе

 

до

 300°

С

что

 

соотно

-

сится

 

с

 

перегревом

 

бумаги

 

и

 

выделени

-

ем

 

СО

СО

2

.

АСПЕКТЫ

 

КОНТРОЛЯ

 

КИСЛОРОДА

 

И

 

ВЛАГИ

 

Следует

 

отметить

что

 

кроме

 

семи

 

диагностических

 

газов

 

в

 

масле

 

присут

-

ствуют

 

кислород

 

О

2

 

и

 

азот

 N

2

а

 

их

 

кон

-

центрация

 

изменяется

 

в

 

зависимости

 

от

 

герметичности

 

корпуса

 

трансформатора

 

и

 

происходящих

 

внутри

 

него

 

процессов

 

(

рисунок

 5). 

В

 

машинах

 

со

 

свободным

 

дыханием

 

диагностическим

 

признаком

 

Рис

. 2. 

Рост

 

тренда

 

СО

Рис

. 3. 

Тренды

 

растворенных

 

газов

температуры

 

и

 

влаги

 

влага

 

Н

2

 

водород

 

С

H

4

 

метан

 

С

2

Н

4

этилен

 

С

2

Н

2

 

ацетилен

 

СО

 

угарный

 

газ

 

давление

 

темпер

масла

 

нагрузка

Рис

. 1. 

Рост

 

тренда

 

СО

2

 

влага

 

Н

2

 

водород

 

С

H

4

 

метан

 

С

2

Н

6

 

этан

 

С

2

Н

4

этилен

 

С

2

Н

2

 

ацетилен

 

СО

 

угарный

 

газ

 

СО

2

 

углекислый

 

газ

 

давление

 

темпер

масла

 

влага

 

СО

 

угарный

 

газ

 

СО

2

 

углекислый

 

газ

 

давление

 

темпер

масла

 

нагрузка

Диагностика


Page 7
background image

47

является

 

потребление

 

кислорода

 

О

2

 

(

с

 

одновременным

 

снижением

 

концен

-

трации

 

кислорода

 

от

 

равновесной

). 

В

 

трансформаторах

 

с

 

защитой

 

масла

 

диагностическим

 

признаком

 

является

 

повышенная

 

концентрация

 

кислоро

-

да

Рост

 

концентрации

 

азота

  N

2

 

по

-

зволяет

 

выявить

 

увеличение

 

подсоса

 

атмосферного

 

воздуха

 

в

 

бак

.

В

 

течение

 

жизни

 

трансформатор

 

подвергается

 

окислительным

 

процес

-

сам

и

 

наличие

 

свободного

 

кислорода

 

увеличивает

 

скорость

 

реакций

 

окис

-

ления

 

и

 

рост

 

различных

 

химических

 

соединений

характеризующих

 

ста

-

рение

 

масла

 (

в

 

том

 

числе

 

выпадение

 

осадка

),  

что

 

вызывает

 

сокращение

 

срока

 

службы

 

изоляции

  

и

 

трансфор

-

матора

 

в

 

целом

  (

рисунок

 6). 

Среди

 

химических

 

соединений

 

кислорода

которые

 

вызывают

 

разрушение

 

изо

-

ляции

можно

 

выделить

кислоты

кетоны

альдегиды

фенолы

воду

 

[7]. 

Процесс

 

идет

 

с

 

образованием

 

перокси

-

радикалов

пероксидов

 

и

 

ха

-

рактеризуется

 

формированием

 

мо

-

лекул

 

воды

 

и

 

своей

 

обратной

 

циклич

-

ностью

.

Рост

 

свободной

 

влаги

 

Н

2

О

 

ввиду

 

крайне

 

низкой

 

растворимости

 

в

 

мас

-

лах

 

ведет

 

к

 

разложению

 

молекул

 

цел

-

люлозы

 

с

 

образованием

 

фурановых

 

соединений

СО

 

и

 

воды

Более

 

того

Рис

. 6. 

Наличие

 

свободного

 

дыхания

 

ускоряет

 

старение

 

изоляции

 

трансформатора

 [8]

Рис

. 4. 

Тренд

 

анализа

 

Дюваль

-1, 

дефек

-

ты

 

типа

 

Т

1 (

старые

 

замеры

 — 

темнее

). 

«SmartDGA-9»

Рис

. 5. 

Тренды

 

кислорода

азота

 

в

 

масле

 

трансформа

-

тора

 

Т

-2

Рис

. 7.

Скорость

 

ста

-

рения

 

изоляции

 

при

 

ее

 

увлаж

-

нении

 (

усред

-

ненные

 

данные

 

производителей

 

бумаги

)

Рис

. 8. 

Диэлектрическая

 

прочность

 

сухой

 

и

 

влажной

 

бумаги

 

влага

 

СО

 

угарный

 

газ

 

СО

2

 

углекислый

 

газ

 

О

2

 

кислород

  N

2

 

азот

 

давление

Влажность

 

бумажной

 

части

9

7

5

3

1

0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5

Степень

 

ускорения

 

старения

С

H

4

 %

(

метан

)

С

2

Н

%

(

этилен

 )

С

2

Н

2

% (

ацетилен

)

 D1 

— 

Разряды

 

низкой

 

энергии

 D2 

— 

Разряды

 

высокой

 

энергии

 

Р

D — 

Частичные

 

разряды

 

Т

1

 

— 

Термические

 

дефекты

 

при

 

температуре

 < 300 °C

 

Т

2

 

— 

Термические

 

дефекты

 

при

 

температуре

 300..700 °C

 

Т

3

 

— 

Термические

 

дефекты

 

при

 

температуре

 > 300 °C

  D

Т

 — 

Прочие

 

термические

 

и

 

электрические

 

дефекты


Page 8
background image

48

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1, 

июнь

 2016

процесс

 

идет

 

по

 

нарастающей

разрушение

 

молекулы

 

целлюлозы

 — 

снижение

 

степени

 

полимеризации

механи

-

ческой

 

прочности

 

бумаги

 — 

прямое

 

соответствие

 

старе

-

нию

 

изоляции

 (

рисунок

 7).

Также

 

увлажнение

 

бумаги

 

снижает

 

максимально

 

до

-

пустимую

 

температуру

 

перегрева

 

ННТО

 

с

 

образованием

 

пузырьков

 

водяного

 

пара

  (

рисунок

 8). 

Неутешительный

 

финал

 

процесса

 — 

замыкающий

 

разряд

 

через

 

цепочку

 

пузырьков

 

внутри

 

бака

С

 

учетом

 

невозможности

 

мони

-

торинга

 

ННТО

 

на

 

старых

 

трансформаторах

 

обязательно

 

следует

 

контролировать

 

влагосодержание

 

масла

.

РЕЗУЛЬТАТЫ

 

КРУГЛОГО

 

СТОЛА

 

ПО

 

СИСТЕМАМ

 

МОНИТОРИНГА

 

И

 

МЕТОДАМ

 

АРГ

В

 

июле

 2015 

года

 

на

 

базе

 

Учебного

 

комплекса

 

ПАО

 

«

Ленэнерго

» 

был

 

организован

 

специализированный

 

се

-

минар

 «

Онлайн

 

диагностика

 

силовых

 

трансформаторов

» 

с

 

участием

 

производителей

 

систем

 

мониторинга

специ

-

алистов

 

ПАО

  «

МРСК

 

Северо

-

Запада

», 

ОАО

  «

Русгидро

», 

ФГАОУ

 

ВО

 

СПбПУ

 

с

 

целью

 

сравнить

 

различные

 

методы

 

измерения

обменяться

 

мнениями

 

и

 

сделать

 

выводы

 

о

 

применимости

 

систем

 

мониторинга

 

для

 

решения

 

задач

 

по

 

выявлению

 

неисправностей

 

и

 

контролю

 

состояния

 

транс

-

форматоров

Были

 

представлены

 

и

 

обсуждались

 

следу

-

ющие

 

системы

хроматографы

 Qualitrol, 

Интера

системы

 

АРГ

 GE Kelman, Lumasense SmartDGA, 

системы

 

монито

-

ринга

 

АСУ

-

ВЭИ

Интера

В

 

ходе

 

исследований

проведенных

 

специалиста

-

ми

 

ПАО

  «

Ленэнерго

», 

установлено

что

 

сходимость

 

ре

-

зультатов

 

ХАРГ

 

с

 

приборами

 

онлайн

 

АРГ

 

составляет

 

от

 

единиц

 

процентов

 

при

 

высоких

 

концентрациях

 

газов

 

до

 

нескольких

 

сот

 

процентов

 

при

 

малых

 

концентрациях

 

га

-

зов

Данные

 

эксплуатации

 

в

 

России

 

разных

 

по

 

принципу

 

действия

 

систем

 

АРГ

 (

включая

 

переносные

показывают

что

 

существует

 

разница

 

показаний

 

с

 

лабораторным

 

ХАРГ

Аналогичная

 

несходимость

 

результатов

 

отмечена

 

также

 

и

 

международными

 

специалистами

в

 

том

 

числе

 

в

 

публи

-

кациях

 CIGRE. 

По

 

единому

 

мнению

 

присутствующих

 

экспертов

систе

-

мы

 

мониторинга

 

не

 

должны

 

и

 

не

 

могут

 

иметь

 

идеальную

 

сходимость

 

со

 

стационарными

 

хроматографами

 

ввиду

 

того

что

 

сначала

 

производится

 

извлечение

 

газов

 

из

 

мас

-

ла

измерение

а

 

затем

 

обратный

 

пересчет

На

 

данный

 

момент

 

ряд

 

датчиков

 

уже

 

имеет

 

сертификат

 

средства

 

измерения

одновременно

 

лабораторное

 

оборудование

 

также

 

имеет

 

метрологическое

 

подтверждение

что

 

ставит

 

вопрос

 

о

 

том

какие

 

показания

 

являются

 

более

 

достовер

-

ными

Системы

 

АРГ

 

имеют

 

различные

 

предназначения

 

и

 

позиционирование

Основное

 

предназначение

 

систем

 

мониторинга

 — 

фиксировать

 

тренд

 

измеряемого

 

параме

-

тра

 

и

 

своевременно

 

сигнализировать

 

о

 

резком

 

увеличе

-

нии

 

его

 

значения

что

 

важно

 

для

 

службы

 

эксплуатации

Более

 

того

сегодня

 

отсутствует

 

единая

 

нормативная

 

до

-

кументация

определяющая

 

объем

 

и

 

порядок

 

действий

 

специалистов

 

и

 

персонала

 

на

 

показания

 

приборов

 

онлайн

 

контроля

 

газо

-

влагосодержания

 

масла

.  

Также

 

хочется

 

отметить

что

 

одним

 

из

 

двух

 

основ

-

ных

 

критериев

 

применения

 

систем

 

онлайн

 

мониторинга

 

является

 

экономическое

 

обоснование

 

по

 

каждому

 

объ

-

екту

 

ввиду

 

значительной

 

финансовой

 

составляющей

 

на

 

приобретение

 

системы

Предпочтение

 

следует

 

отдавать

 

менее

 

точным

  (

индикаторным

системам

 

как

 

имеющим

 

существенно

 

более

 

низкую

 

стоимость

 

при

 

сопоставимой

 

эффективности

 

определения

 

дефектов

 [10].

С

 

учетом

 

вышеперечисленного

 

принято

 

рекоменда

-

тельное

 

решение