Новые критерии оценки результатов анализа растворенных газов трансформаторов 35–220 кВ и скоростей их роста

Page 1
background image

Page 2
background image

110

Новые критерии оценки 
результатов анализа 
растворенных газов 
трансформаторов 35–220 кВ 
и скоростей их роста

УДК

 6621.314.22.08

диагностика и мониторинг

Давиденко

 

И

.

В

.,

д

.

т

.

н

., 

профессор

 

кафедры

 

«

Электрические

 

машины

» 

ФГАОУ

 

ВО

 «

УрФУ

 

имени

 

первого

 

Президента

 

России

 

Б

.

Н

Ельцина

»

Мойсейченков

 A.

Н

.,

к

.

т

.

н

., 

доцент

 

кафедры

 

«

Электрические

 

машины

» 

ФГАОУ

 

ВО

 «

УрФУ

 

имени

 

первого

 

Президента

 

России

 

Б

.

Н

Ельцина

»

В

 

статье

 

приведена

 

система

 

оценки

 

результатов

 

анализа

 

растворенных

в

 

масле

 

газов

 

силовых

 

трансформаторов

 35–220 

кВ

 

по

 

критериям

 

допустимых

 

и

 

предельно

-

допустимых

 

значений

 

концентраций

 

газов

 

и

 

скоростей

 

их

 

роста

помощью

 

дисперсионного

 

анализа

 

выявлены

 

конструктивные

 

особенности

 

трансформаторов

оказывающие

 

наибольшее

 

влияние

 

на

 

скорость

 

образования

 

газов

которые

 

необходимо

 

учитывать

 

в

 

рассматриваемой

 

системе

Сами

 

крите

-

рии

 

рассчитаны

 

на

 

основе

 

внушительного

 

массива

 

результатов

 

АРГ

накоплен

-

ного

 

в

 

базе

 

данных

 

экспертно

-

диагностической

 

системы

 

за

 25 

лет

 

ее

 

эксплуа

-

тации

Приведен

 

алгоритм

 

определения

 

требуемой

 

периодичности

 

проведения

 

АРГ

 

и

 

необходимых

 

операций

 

технического

 

обслуживания

 

трансформаторов

.

Ключевые

 

слова

:

анализ

 

растворенных

 

газов

 

(

АРГ

), 

трансформаторное

 

мас

-

ло

силовые

 

трансформаторы

экспертно

-

диагностическая

 

информационная

 

система

Keywords:

dissolved gas analysis (DGA), 
transformer oil, power trans-
formers, expert-diagnostic
information system

ВВЕДЕНИЕ

Длительный

 

опыт

 

использования

 

анализа

 

растворенных

 

в

 

масле

 

газов

 (

АРГ

для

 

оценки

 

состояния

 

трансформаторов

 

отражен

 

в

 

целом

 

ряде

 

международных

 

и

 

национальных

 

руко

-

водящих

 

документов

 [1–5]. 

В

 

качестве

 

диагностических

 

газов

 

используются

водород

метан

этан

этилен

ацетилен

оксид

 

и

 

диоксид

 

углерода

Содержание

 

этих

 

документов

 

требует

 

периодического

 

пересмотра

так

 

как

 

происходят

 

изменения

 

в

 

конструкции

 

производимых

 

трансформаторов

 

и

 

материа

-

лах

 

для

 

их

 

изготовления

меняется

 

возрастной

 

состав

 

парка

 

трансформаторов

находящихся

 

в

 

эксплуатации

Кроме

 

того

углубляются

 

знания

 

о

 

процессах

происходящих

 

в

 

трансфор

-

маторе

 

во

 

время

 

его

 

эксплуатации

.

Оценка

 

результатов

 

АРГ

 

включает

 

два

 

основных

 

этапа

обнаружение

 

наличия

 

в

 

трансформаторе

 

развивающегося

 

дефекта

 

и

 

идентификацию

 

его

 

вида

Как

 

правило

разви

-

вающийся

 

дефект

 

выявляют

 

на

 

основе

 

оценки

 

результа

-

тов

 

АРГ

 

по

 

критериям

 

регламентированных

 

значений

 

кон

-

центраций

 

газов

 

и

 

скоростей

 

их

 

роста

Изучение

 

трендов

 

изменения

 

концентраций

 

газов

 

дает

 

возможность

 

опре

-

делить

 

скорость

 

развития

 

дефекта

его

 

опасность

 

и

по

 

нашему

 

мнению

помогает

 

при

 

необходимости

 

установить

 

дату

 

внеочередного

 

отбора

 

проб

 

масла

 

для

 

АРГ

.

Известно

что

 

критерий

 

регламентированных

 

значений

 

концентраций

 

диагностических

 

газов

 

делит

 

парк

 

транс

-

форматоров

 

на

 «

исправные

» 

и

 «

с

 

вероятностью

 

развития

 

дефекта

». 

Он

 

используется

 

в

 

международных

 

и

 

нацио

-

нальных

 

стандартах

Однако

 

установленные

 

уровни

 

кон

-

центрации

 

газов

 

различных

 

стандартов

 

отличаются

 

не

 

только

 

значениями

но

 

и

 

факторами

по

 

которым

 

они

 

диф

-

ференцированы


Page 3
background image

111

МЕЖДУНАРОДНЫЙ

 

ОПЫТ

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

КРИТЕРИЯ

 

ГРАНИЧНЫХ

 

КОНЦЕНТРАЦИЙ

 

ГАЗОВ

Рассмотрим

 

международный

 

опыт

 

применения

 

кри

-

терия

 

граничных

 

или

 

регламентированных

 

концен

-

траций

 

газов

 

для

 

оценки

 

технического

 

состояния

 

силовых

 

трансформаторов

сформулированный

 

в

 

стандартах

 

Российской

 

Федерации

 [1], 

Междуна

-

родного

 

института

 

инженеров

 

по

 

электротехнике

 

и

 

электронике

 (IEEE) [2], 

Международной

 

энергети

-

ческой

 

комиссии

 (IEC) [3], 

Украины

 [4] 

и

 

Белорус

-

сии

 [5].

Документы

 [1, 5] 

имеют

 

один

 

уровень

 

регламен

-

тированных

 

значений

документы

 [2, 4] — 

два

 

уров

-

ня

а

 

документ

 [3] — 

три

 

уровня

Использование

 

нескольких

 

уровней

 

регламентированных

 

значений

 

концентраций

 

газов

 

позволяет

 

оценить

 

степень

 

раз

-

вития

 (

опасность

повреждения

Стандарты

 IEEE [2] 

и

 IEC [3] 

не

 

учитывают

 

класс

 

напряжения

Стандарты

 [1, 4] 

имеют

 

свои

 

регламен

-

тированные

 

значения

 

концентраций

 

газов

 

для

 

двух

 

групп

 

классов

 

напряжения

Стандарт

 [1] 

делит

 

крите

-

рии

 

оценки

 

трансформаторов

 

на

 

группы

: 110–500 

кВ

 

и

 750 

кВ

а

 

стандарт

 [4] — 

на

 

группы

до

 300 

кВ

 

и

 

свы

-

ше

 500 

кВ

Стандарт

 

Белоруссии

 [5] 

содержит

 

кри

-

терии

 

оценки

 

трансформаторов

 

для

 5 

групп

 

классов

 

напряжения

: 10–35 

кВ

, 110 

кВ

, 220 

кВ

, 330–500 

кВ

 

и

 750 

кВ

.

Кроме

 

того

в

 

стандарте

 [5] 

регламентированные

 

значения

 

всех

 

газов

 

зависят

 

от

 

срока

 

эксплуатации

 

трансформатора

  (

до

 10 

лет

 

эксплуатации

 

и

 

свыше

 

10 

лет

), 

а

 

в

 

документе

 [1] 

только

 

СО

2

.

Критерии

 

оценки

 

оксидов

 

углерода

 

в

 

стандарте

 [1] 

поделены

 

на

 

две

 

группы

для

 

герметичного

 

и

 

негер

-

метичного

 

оборудования

а

 

в

 

стандарте

 [5] 

это

 

сдела

-

но

 

только

 

для

 

диоксида

 

углерода

.

В

 

стандарте

 IEC [3] 

регламентированное

 

значе

-

ние

 

концентрации

 

С

2

Н

2

 

дополнительно

 

дифферен

-

цировано

 

по

 

типу

 

РПН

.

В

 

стандартах

 IEEE [2] 

и

 

Украины

 [4] 

применяет

-

ся

 

критерий

 

суммы

 

углеводородных

 

газов

что

 

по

-

зволяет

с

 

одной

 

стороны

снизить

 

влияние

 

ошибки

 

определения

 

какого

-

либо

 

из

 

газов

а

 

с

 

другой

 

сто

-

роны

оценить

 

динамику

 

роста

 

концентраций

 

газов

 

в

 

целом

В

 

стандартах

 [2, 4] 

этот

 

параметр

 

исполь

-

зуется

 

для

 

назначения

 

периодичности

 

проведения

 

АРГ

 

трансформаторов

 

и

 

выбора

 

необходимых

 

для

 

них

 

эксплуатационных

 

мероприятий

.

Приведенный

 

обзор

 

международных

 

и

 

нацио

-

нальных

 

стандартов

 

показывает

что

 

критерии

 

оцен

-

ки

 

российского

 

стандарта

 [1] 

не

 

достаточно

 

диф

-

ференцированы

Он

 

был

 

разработан

 

достаточно

 

давно

 — 

в

 2000 

году

Между

 

тем

 

в

 

п

. 4.3 [1] 

рекомен

-

дуется

 

определять

 

регламентированные

 

значения

 

концентрации

 

газов

 

для

 

трансформаторов

 

как

 

мини

-

мум

 

через

 5 

лет

.

В

 2016 

году

 

в

 

ПАО

 «

Россети

» 

было

 

принято

 

ре

-

шение

 

о

 

разработке

 

современной

 

системы

 

оцен

-

ки

 

состояния

 

трансформаторов

 35–220 

кВ

 

по

 

результатам

 

анализа

 

растворенных

 

в

 

масле

 

диа

-

гностических

 

газов

  (

АРГ

). 

Разработкой

 

системы

 

в

 

течение

 

года

 

занимались

 

сотрудники

 

Уральского

 

федерального

 

университета

Благодаря

 

имеюще

-

муся

 

опыту

 

работы

 

сотрудников

 

в

 

этом

 

направле

-

нии

 

и

 

внушительному

 

массиву

 

результатов

 

АРГ

накопленному

 

в

 

базе

 

данных

  (

БД

экспертно

-

диа

-

гностической

 

и

 

информационной

 

системы

 

оценки

 

маслонаполненного

 

оборудования

  «

Альбатрос

» 

за

 25 

лет

 

ее

 

эксплуатации

в

 

ДЗО

 

ПАО

 «

Россети

» 

стало

 

возможным

 

разработать

 

актуальный

учиты

-

вающий

 

состояние

 

и

 

особенности

 

конструкции

 

со

-

временных

 

силовых

 

трансформаторов

стандарт

 

предприятия

.

Размер

 

исследуемой

 

выборки

 

результатов

 

АРГ

 

составил

 

для

 

силовых

 

трансформаторов

:

 

– 35 

кВ

 

более

 23 000 

анализов

;

 

– 110 

кВ

 

более

 113 800 

анализов

;

 

– 220 

кВ

 

более

 10 500 

анализов

.

В

 

БД

 

экспертной

 

системы

 «

Альбатрос

» 

было

 

на

-

коплено

 90% 

этой

 

информации

Недостающую

 

ин

-

формацию

 

по

 

оборудованию

 220 

кВ

 

представили

 

ДЗО

 

ПАО

 «

Россети

». 

Заказчиком

 

и

 

куратором

 

данной

 

работы

 

высту

-

пило

 

АО

 «

Тюменьэнерго

», 

которое

 

первым

 

тестиро

-

вало

 

полученные

 

критерии

 

диагностирования

 

тех

-

нического

 

состояния

 

трансформаторов

 

на

 

основе

 

результатов

 

АРГ

.

АНАЛИЗ

 

ФАКТОРОВ

ВЛИЯЮЩИХ

 

НА

 

ЗНАЧЕНИЯ

 

КОНЦЕНТРАЦИЙ

 

ГАЗОВ

Для

 

снижения

 

числа

 

ошибок

 «

недосмотра

» 

и

 «

пере

-

страховки

» 

при

 

оценке

 

результатов

 

АРГ

по

 

мнению

 

авторов

необходимо

 

дифференцировать

 

критерий

 

регламентированных

 

значений

 

концентраций

 

газов

 

с

 

учетом

 

факторов

оказывающих

 

наибольшее

 

вли

-

яние

 

на

 

концентрации

 

газов

 

в

 

силовом

 

трансфор

-

маторе

.

Для

 

выявления

 

значимых

 

факторов

 

влияния

 

ис

-

пользовался

 

дисперсионный

 

анализ

Исследовалось

 

влияние

 

на

 

концентрации

 

растворенных

 

в

 

масле

 

га

-

зов

  (

далее

 — 

исследуемый

 

параметр

следующих

 

факторов

:

 

срок

 

эксплуатации

 

трансформатора

,

 

класс

 

напряжения

 

трансформатора

,

 

мощность

 

трансформатора

 

способ

 

защиты

 

масла

 

марка

 

масла

 

тип

 

системы

 

охлаждения

 

тип

 

устройства

 

РПН

.

Критерием

 

оценки

 

влияния

 

фактора

 

на

 

иссле

-

дуемый

 

параметр

 

является

 

сравнение

 

отношения

 

межгрупповой

 

D

S

 

и

 

факторной

 

дисперсий

 

D

R

 

со

 

зна

-

чениями

приведенными

 

в

 

таблицах

 

Фишера

-

Сне

-

декора

Факторная

 

дисперсия

 

D

R

 

рассчитывалась

 

по

 

фор

-

муле

:

L

i

 

=

 

1

K

i

k

 

=

 

1

(

x

ik

 – 

M

i

 )

2

 

D

R

 = —, (1)

L

i

 

=

 

1

K

i

 – 

L

где

 

M

i

 — 

математическое

 

ожидание

 

i

-

го

 

уровня

 

фак

-

тора

L

 — 

количество

 

уровней

 

фактора

x

ik

 — 

значе

-

ние

 

признака

 

на

 

i

-

м

 

уровне

K

i

 – 

мощность

 

i

-

го

 

уровня

 

фактора

.

 6 (51) 2018


Page 4
background image

112

Межгрупповая

 

дисперсия

 

D

S

 

рассчитывалась

 

по

 

формуле

:

L

i

 

=

 

1

K

i

 

· (

M

i

 – 

M

)

2

 

D

S

 = —, (2)

 

L

 – 1

где

 

M

 — 

математическое

 

ожидание

 

величины

 

на

 

всем

 

массиве

 

данных

.

Затем

 

проводился

 

расчет

 

отношения

 

межгруппо

-

вой

 

и

 

факторной

 

дисперсий

:

 

F

дисп

.

ан

 = 

D

S

 

/

D

R

 . 

(3)

Далее

 

по

 

таблицам

 

Фишера

-

Снедекора

 

в

 

зависи

-

мости

 

от

 

объема

 

выборки

количества

 

уровней

 

рас

-

сматриваемого

 

фактора

 

и

 

доверительного

 

интерва

-

ла

 

определялось

 

число

 

F

.

Согласно

 

критерию

 

Фишера

-

Снедекора

если

 

вы

-

полняется

 

условие

 

F

дисп

.

ан

 > 

F

то

 

анализируемый

 

фактор

 

оказывает

 

влияние

 

на

 

исследуемый

 

пара

-

метр

.

Ниже

 

приведены

 

результаты

 

анализа

 

влияния

 

исследуемых

 

факторов

 

на

 

концентрации

 

раство

-

ренных

 

в

 

масле

 

газов

 

силовых

 

трансформаторов

 

35–220 

кВ

В

 

ходе

 

исследования

 

влияния

 

срока

 

экс

-

плуатации

 

трансформаторы

 

были

 

разделены

 

на

 

групп

соответствующих

 

интервалам

 

эксплуата

-

ции

 

со

 

сходными

 

причинами

характером

 

и

 

уровнем

 

повреждаемости

Первый

 

интервал

 — 

это

 

период

 

приработки

  (

до

 

лет

), 

когда

 

трансформаторы

 

выходят

 

из

 

работы

 

из

-

за

 

дефектов

вызванных

 

нарушениями

 

технологии

 

изготовления

 

и

 

ошибок

 

проектирования

Выделение

 

второго

 

периода

 (5–15 

лет

обу

-

словлено

 

минимальным

 

уровнем

 

повреждаемо

-

сти

Для

 

третьего

 

периода

 (15–27 

лет

характе

-

рен

 

рост

 

повреждаемости

 

узлов

 

трансформатора

 

(

в

 

первую

 

очередь

высоковольтных

 

вводов

 

и

 

пе

-

реключающих

 

устройств

). 

Активная

 

часть

 

транс

-

форматора

 

при

 

наработке

 15–27 

лет

 

и

 

эксплуата

-

ции

соответствующей

 

установленным

 

правилам

находится

 

еще

 

в

 

хорошем

 

состоянии

Состояние

 

бумажной

 

изоляции

 

обмоток

изоляции

 

пластин

 

магнитопровода

распрессовка

 

обмоток

 

и

 

магнито

-

провода

 

находятся

 

в

 

допустимых

 

пределах

После

 

ремонта

  (

замены

проблемных

 

узлов

 

начинается

 

период

 

низкой

 

повреждаемости

который

 

продол

-

жается

 

до

 

срока

 

наработки

 38–40 

лет

По

 

достиже

-

нии

 

этого

 

срока

как

 

правило

бумажная

 

изоляция

 

достигает

 

своего

 

предельного

 

состояния

иногда

 

появляются

 

локальные

 

перегревы

 

магнитопрово

-

да

вызванные

 

токами

циркулирующими

 

в

 

магни

-

топроводе

вследствие

 

нарушения

 

изоляционного

 

покрытия

 

пластин

снижаются

 

уровни

 

прессовки

 

магнитопровода

 

и

 

обмоток

Уровень

 

поврежда

-

емости

 

трансформаторов

 

после

 40 

лет

 

начинает

 

заметно

 

увеличиваться

Исследование

 

показало

что

 

в

 

большей

 

степени

 

от

 

срока

 

эксплуатации

 

зависят

 

значения

 

концентра

-

ций

 

оксидов

 

углерода

Для

 

этих

 

газов

 

отношение

 

межгрупповой

 

и

 

факторной

 

дисперсий

 

составля

-

ет

 

нескольких

 

сотен

 

единиц

  (

F

дисп

.

ан

 = 200÷400), 

что

 

в

 

десятки

 

раз

 

превышает

 

значения

приведенные

 

в

 

таблицах

 

Фишера

-

Снедекора

 (

F

 = 2÷12). 

Для

 

исследования

 

влияния

 

мощности

трансфор

-

маторы

 

каждого

 

класса

 

напряжения

 

были

 

разделены

 

на

 

несколько

 

групп

 

по

 

мощности

Для

 

трансформато

-

ров

 110 

кВ

 

были

 

предложены

 

следующие

 

группы

до

 

16 

МВА

с

 16 

до

 32 

МВА

 

и

 

более

 32 

МВА

.

Дисперсионный

 

анализ

 

показал

что

 

в

 

наиболь

-

шей

 

мере

 

от

 

мощности

 

зависят

 

концентрации

 

окси

-

дов

 

углерода

Влияние

 

мощности

 

на

 

концентрации

 

этих

 

газов

 

не

 

сказывается

 

в

 

период

 

приработки

 

и

 

нарастает

 

с

 

ростом

 

срока

 

наработки

 

трансформа

-

тора

По

 

нашему

 

мнению

это

 

обусловлено

 

тем

что

 

у

 

трансформаторов

 

большей

 

мощности

 

возрастает

 

доля

 

твердой

 

изоляции

 

в

 

общей

 

массе

 

трансфор

-

матора

Таким

 

образом

в

 

одинаковых

 

или

 

близких

 

эксплуатационных

 

условиях

 

в

 

случае

 

двух

 

транс

-

форматоров

 

с

 

идентичными

 

характеристиками

 

(

класс

 

напряжения

марка

 

масла

способ

 

защиты

 

масла

 

и

 

т

.

д

.) 

концентрации

 

окислов

 

углерода

 

на

-

капливаются

 

быстрее

 

у

 

трансформатора

 

большей

 

мощности

.

Далее

 

исследовалось

 

влияние

 

на

 

результа

-

ты

 

АРГ

 

семи

 

марок

 

масла

применяемых

 

в

 

парке

 

трансформаторов

 

Российской

 

Федерации

  (

ГК

T–1500, T

Сп

(76), T

Сп

(90), 

ТКП

, Nytro 11GX 

и

 

смесь

 

масел

). 

По

 

результатам

 

исследования

 

установле

-

но

что

 

структурно

-

групповой

 

состав

 

масла

соот

-

ветствующий

 

его

 

марке

оказывает

 

влияние

 

на

 

кон

-

центрации

 

растворенных

 

газов

Значение

 

F

дисп

.

ан

превышает

 

F

приведенные

 

в

 

таблицах

 

Фишера

-

Снедекора

.

Проведенное

 

исследование

 

подтвердило

 

вывод

 

[6] 

о

 

том

что

 

в

 

маслах

 

марок

 

с

 

высоким

 

содержа

-

нием

 

ароматических

 

углеводородов

  (

Ca

быстрее

 

идет

 

процесс

 

окисления

следовательно

быстрее

 

накапливаются

 

оксиды

 

углерода

Однако

 

эти

 

марки

 

масел

 

имеют

 

пониженный

 

уровень

 

углеводород

-

ных

 

газов

 

и

 

Н

2

Масла

 

марок

 

с

 

низким

 

содержани

-

ем

 

ароматических

 

углеводородов

 (

Ca

 = 1÷3% 

масс

.) 

окисляются

 

медленнее

но

 

имеют

 

повышенный

 

уровень

 

Н

2

 

и

нередко

, C

Н

4

К

 

этим

 

маслам

 

относят

-

ся

 

следующие

 

марки

 (

производимые

 

по

 

технологии

 

гидрокрекинга

): 

ГК

АГК

, Nytro 10 

и

 Nytro 11GX. 

Про

-

изводство

 

таких

 

масел

 

осуществляется

 

в

 

среде

 

Н

2

 

при

 

повышенном

 

давлении

что

 

ведет

 

к

 

образова

-

нию

 

слабых

 

связей

 

между

 

молекулами

 

масла

 

и

 

Н

2

В

 

процессе

 

эксплуатации

 

на

 

масло

 

воздействуют

 

ряд

 

факторов

тепловой

механический

  (

циркуля

-

ция

 

масла

), 

электромагнитный

химический

Эти

 

факторы

 

вызывают

 

разрушение

 

слабых

 

межмоле

-

кулярных

 

связей

 

водорода

 

и

 

молекул

 

масла

След

-

ствием

 

этого

 

является

 

повышенное

 

выделение

 

Н

2

 

из

 

масла

Концентрации

 

Н

2

 

и

 C

Н

4

 

для

 

трансформаторов

 

при

 

сроке

 

эксплуатации

 

до

 5 

лет

 

с

 

маслами

 

марок

произ

-

водимых

 

по

 

технологии

 

гидрокрекинга

существенно

 

выше

чем

 

в

 

случае

 

масел

 

других

 

марок

Значение

 

F

дисп

.

ан

 

для

 

Н

2

 

и

 C

Н

4

 

в

 

начальный

 

период

 

эксплуатации

 

трансформатора

 

достигает

 38÷126, 

что

 

существенно

 

превышает

 

как

 

значения

 

в

 

таблицах

 

Фишера

-

Снеде

-

кора

 (

F

 = 2÷4), 

так

 

и

 

значение

 

F

дисп

.

ан

 

для

 

других

 

газов

 

в

 

начале

 

эксплуатации

 

трансформатора

.

ДИАГНОСТИКА

И  МОНИТОРИНГ


Page 5
background image

113

По

 

нашему

 

мнению

для

 

масел

 

с

 

низким

 

содержа

-

нием

 

ароматических

 

углеводородов

 

в

 

начальный

 

пе

-

риод

 

эксплуатации

 

трансформатора

 

целесообразно

 

устанавливать

 

свои

 

регламентированные

 

значения

 

концентраций

 

Н

2

, C

Н

4

Для

 

таких

 

масел

 

регламенти

-

рованные

 

значения

 

этих

 

газов

 

должны

 

быть

 

более

 

высокими

чем

 

для

 

других

 

марок

 

масел

Это

 

позво

-

лит

 

снизить

 

количество

 

обращений

 

эксплуатирую

-

щих

 

организаций

 

на

 

заводы

-

изготовители

 

трансфор

-

маторов

 

по

 

поводу

 

роста

 

концентрации

 

Н

2

 

в

 

маслах

производимых

 

по

 

технологии

 

гидрокрекинга

в

 

гаран

-

тийный

 

период

При

 

проведении

 

дальнейших

 

исследований

 

было

 

принято

 

решение

 

объединить

 

марки

 

масел

 

в

 

три

 

ос

-

новных

 

группы

 

минимальное

 

содержание

 (

Ca

 = 1÷3% 

масс

.);

 

среднее

 

содержание

 (

Ca

 = 7÷12% 

масс

.);

 

высокое

 

содержание

 (

Ca

 = 15÷27% 

масс

.).

Исследование

 

влияния

 

типа

 

системы

 

охлаждения

 

было

 

выполнено

 

для

 

систем

 

охлаждения

 

с

 

естествен

-

ной

 

и

 

принудительной

 

циркуляцией

 

воздуха

Изна

-

чально

 

мы

 

предполагали

что

 

такая

 

зависимость

 

не

 

исключена

потому

 

что

 

от

 

типа

 

системы

 

охлаждения

 

зависит

 

интенсивность

 

циркуляции

 

масла

скорость

 

отвода

 

тепла

 

и

как

 

следствие

тепловое

 

старение

 

изоляции

 

обмоток

Так

для

 

системы

 

с

 

естественной

 

циркуляцией

 

характерна

 

менее

 

интенсивная

 

цир

-

куляция

 

масла

 

через

 

радиаторы

чем

 

для

 

системы

 

с

 

принудительной

 

циркуляцией

Однако

 

за

 

счет

 

того

что

 

масло

 

в

 

радиаторах

 

при

 

естественной

 

системе

 

охлаждения

 

находится

 

дольше

чем

 

при

 

использо

-

вании

 

других

 

систем

перепад

 

температур

 

на

 

входе

 

в

 

радиатор

 

и

 

на

 

выходе

 

из

 

него

 

существенно

 

выше

 

(

разница

 

достигает

 10°C 

и

 

более

). 

Это

 

значит

что

 

в

 

трансформаторах

 

с

 

естественной

 

системой

 

охлаж

-

дения

 

наиболее

 

значительный

 

перепад

 

температур

 

между

 

нижней

 

и

 

верней

 

частями

 

бака

Следствием

 

этого

 

может

 

являться

 

неравномерный

 

нагрев

 

обмот

-

ки

 

и

 

повышенные

 

температуры

 

в

 

области

 

наиболее

 

нагретых

 

точек

При

 

длительной

 

эксплуатации

 

дан

-

ный

 

фактор

 

может

 

оказать

 

существенное

 

влияние

 

на

 

скорость

 

старения

 

бумажной

 

изоляции

.

Однако

 

выполненный

 

нами

 

дисперсионный

 

ана

-

лиз

 

не

 

выявил

 

существенного

 

влияния

 

системы

 

охлаж

 

дения

 

на

 

концентрации

 

растворенных

 

в

 

масле

 

газов

Соответственно

 

было

 

принято

 

решение

 — 

при

 

проведении

 

дальнейших

 

исследований

 

такой

 

фак

-

тор

как

 

тип

 

системы

 

охлаждения

 

трансформатора

не

 

учитывать

.

Далее

 

был

 

выполнен

 

анализ

 

влияния

 

способа

 

за

-

щиты

 

масла

 

на

 

результаты

 

АРГ

Проведенное

 

иссле

-

дование

 

подтвердило

 

вывод

 [6] 

о

 

влиянии

 

способа

 

защиты

 

масла

 

на

 

концентрации

 

всех

 

газов

Степень

 

влияния

 

защиты

 

масла

 

на

 

содержание

 

газов

 

Н

2

, C

Н

4

C

2

H

6

С

2

Н

4

СО

СО

2

 

F

дисп

.

ан

 

составляет

 15÷170, 

что

 

больше

 

значения

 

F

 

из

 

таблиц

 

Фишера

-

Снедекора

 

(

F

 = 2÷5). 

Таким

 

образом

данный

 

фактор

 

оказывает

 

значимое

  (

существенное

влияние

 

на

 

уровень

 

кон

-

центраций

 

указанных

 

газов

.

В

 

ходе

 

выполненных

 

исследований

 

влияния

 

класса

 

напряжения

 

трансформатора

 

на

 

концентра

-

ции

 

растворенных

 

газов

 

также

 

был

 

подтвержден

 

вывод

 [6] 

о

 

значимости

 

влияния

 

класса

 

напряжения

 

на

 

уровень

 

концентрации

 

всех

 

газов

С

 

помощью

 

дисперсионного

 

анализа

 

было

 

уста

-

новлено

что

 

у

 

трансформаторов

 

с

 

переключающи

-

ми

 

устройствами

имеющими

 

общее

 

пространство

 

над

 

маслом

 

бака

 

контактора

 

и

 

бака

 

трансформато

-

ра

наблюдается

 

повышенное

 

содержание

 

С

2

Н

2

Это

 

результат

 

диффузии

 

газов

 

из

 

масла

 

бака

 

контакто

-

ра

 

через

 

общее

 

пространство

 

в

 

масло

 

бака

 

транс

-

форматора

Дисперсионный

 

анализ

 

подтвердил

что

 

влияние

 

этой

 

конструктивной

 

особенности

 

на

 

кон

-

центрацию

 

С

2

Н

2

 

значительно

В

 

ходе

 

выполнения

 

исследований

 

было

 

пока

-

зано

что

 

все

 

изученные

 

факторы

 

влияния

класс

 

напряжения

мощность

способ

 

защиты

 

масла

марка

 

масла

тип

 

системы

 

охлаждения

срок

 

экс

-

плуатации

 

трансформатора

тип

 

устройства

 

РПН

 

оказывают

 

влияние

 

на

 

содержание

 

растворенных

 

в

 

масле

 

газов

 

и

как

 

следствие

на

 

результаты

 

АРГ

Однако

степень

 

влияния

 

каждого

 

из

 

этих

 

факто

-

ров

 

разная

Далее

 

на

 

основании

 

проделанного

 

анализа

 

влияния

 

конструктивных

 

особенностей

 

трансфор

-

матора

 

и

 

срока

 

его

 

эксплуатации

 

на

 

результаты

 

АРГ

 

было

 

необходимо

 

выбрать

каким

 

образом

 

бу

-

дут

 

дифференцированы

  (

разделены

критерии

 

ДЗ

 

и

 

ПДЗ

 

концентраций

 

газов

С

 

одной

 

стороны

разра

-

батываемая

 

система

 

критериев

 

оценки

 

результатов

 

АРГ

 

должна

 

учитывать

 

в

 

полном

 

объеме

 

результа

-

ты

 

выполненного

 

дисперсионного

 

анализа

 

факто

-

ров

влияющих

 

на

 

концентрации

 

газов

С

 

другой

 

стороны

такая

 

подробная

 

детализация

 

системы

 

критериев

 

оценки

 

АРГ

 

затрудняет

 

процедуру

 

диа

-

гностирования

В

 

связи

 

с

 

этим

нами

 

было

 

принято

 

компромисс

-

ное

 

решение

которое

 

предполагает

 

учет

 

только

 

са

-

мых

 

значимых

 

факторов

:

 

класс

 

напряжения

 

трансформатора

 — 

для

 

всех

 

газов

;

 

способ

 

защиты

 

масла

 — 

для

 

всех

 

газов

;

 

марка

 

масел

 

гидрокрекинга

 

при

 

сроке

 

эксплуата

-

ции

 

до

 5 

лет

 — 

для

 

Н

2

, C

Н

4

;

 

мощность

 

и

 

срок

 

эксплуатации

 — 

два

 

независи

-

мых

 

фактора

поэтому

 

для

 

СО

СО

2

 

необходимо

 

учитывать

 

оба

 

фактора

;

 

наличие

 

устройства

 

РПН

 

с

 

сообщающимся

 

объ

-

емом

 — 

для

 

С

2

Н

2

.

КРИТЕРИИ

 

ОЦЕНКИ

 

РЕЗУЛЬТАТОВ

 

АРГ

Следующим

 

этапом

 

исследования

 

был

 

расчет

 

ре

-

гламентированных

 

значений

 

концентраций

 

газов

 

для

 

трансформаторов

разделенных

 

на

 

группы

 

в

 

соответ

-

ствии

 

с

 

принятыми

 

решениями

 

о

 

дифференцирова

-

нии

 

критериев

Расчет

 

регламентированных

 

значений

 

концентра

-

ций

 

газов

 

проводился

 

по

 

методике

 [6], 

обеспечиваю

-

щей

 

достаточную

 

достоверность

 

расчета

Регламентированные

 

значения

 

концентраций

 

ди

-

агностических

 

газов

 

определялись

 

по

 

интегральной

 

функции

 

распределения

 

на

 

двух

 

уровнях

 6 (51) 2018


Page 6
background image

114

Уровень

 

допустимых

 

значений

 (

ДЗ

концентраций

 

газов

 

показывает

 

границу

отделяющую

 

исправные

 

трансформаторы

 

от

 

работоспособных

 

трансформа

-

торов

имеющих

 

вероятность

 

развития

 

поврежде

-

ния

ДЗ

 

концентраций

 

газов

 

следует

 

рассматривать

 

как

 

порог

выше

 

которого

 

скорость

 

образования

 

газа

 

позволяет

 

обнаружить

 

развитие

 

дефекта

.

Уровень

 

предельно

 

допустимых

 

значений

 (

ПДЗ

концентраций

 

газов

 

является

 

границей

выявля

-

ющей

 

трансформаторы

 

с

 

высокой

 

вероятностью

 

отказа

ПДЗ

 

концентраций

 

газов

 

следует

 

рассма

-

тривать

 

как

 

индикатор

 

предотказного

 

состояния

 

трансформатора

Значения

 

уровней

 

ДЗ

 

и

 

ПДЗ

 

были

 

различными

 

для

 

случаев

 

с

 

разными

 

сроками

 

эксплуатации

 

транс

-

форматоров

 

в

 

соответствии

 

с

 

их

 

уровнями

 

повреж

-

даемости

ДЗ

 

определялись

 

на

 

уровне

 1 – 

а

 

ПДЗ

 

на

 

уровне

 1 – 

0

.

Поток

 

повреждаемости

 

 

рассчитывался

 

по

 

фор

-

муле

:

 

R

O

 + 

R

d

 = —, (4)

 

· 

t

где

 

N

 — 

количество

 

трансформаторов

R

O

 — 

коли

-

чество

 

отказов

 

трансформаторов

R

d

 — 

количество<