Новый метод для оценки состояния бумажной изоляции силовых трансформаторов

Page 1
background image

Page 2
background image

СЕТИ  РОССИИ

126

э

н

е

р

г

о

п

р

о

р

ы

в

энергопрорыв

Новый метод для оценки 

состояния бумажной 

изоляции силовых 

трансформаторов

Владимир КОЗЛОВ, д.ф.-м.н., профессор,

директор по разработкам ООО «НПП«Сакоса»

Айдар САБИТОВ,  директор ООО «НПП«Сакоса»

Н

а

 

сегодняшний

 

день

 

более

 50% 

трансформаторов

 

электросетевого

 

комплекса

 

страны

 

отработали

 

уста

-

новленный

 

срок

 

службы

 — 25 

лет

согласно

 

ГОСТ

 11677-85. 

Многие

 

из

 

таких

 

трансформаторов

 

могут

 

эксплуатироваться

 

еще

 

длительное

 

время

однако

в

 

этом

 

случае

 

должны

 

предъявляться

 

повышенные

 

требо

-

вания

 

к

 

методам

 

диагностики

 

их

 

техническо

-

го

 

состояния

Как

 

показывает

 

опыт

основной

 

причиной

 

выхода

 

из

 

строя

 

маслонаполненных

 

электроаппаратов

 

является

 

ухудшение

 

жид

-

кой

 

и

 

бумажной

 (

целлюлозной

изоляции

Срок

 

службы

 

изоляционной

 

системы

 

трансформа

-

торов

 

определяется

 

сроком

 

службы

 

бумажной

 

изоляции

который

 

в

 

основном

 

рассчитывает

-

ся

 

в

 

результате

 

определения

 

степени

 

полиме

-

ризации

.

Согласно

 

РД

 34.45-51.300-97 «

Объем

 

и

 

нор

-

мы

 

испытаний

 

электрооборудования

» 

для

 

оценки

 

состояния

 

бумажной

 

изоляции

 

требу

-

ется

 

проводить

 

исследование

 

растворенных

 

в

 

масле

 

фурановых

 

соединений

 

РД

 34.43.206-

94, 

а

 

также

 

определять

 

степень

 

полимеризации

 

бумаги

Первая

 

из

 

этих

 

методик

 

является

 

неэф

-

фективной

поскольку

 

фурановые

 

соединения

 

разлагаются

 

под

 

действием

 

кислой

 

среды

 

и

 

ад

-

сорбируются

 

термосифонным

 

фильтром

Су

-

ществующие

 

химические

 

методы

 

определения

 

степени

 

полимеризации

 

бумаги

 

предусматри

-

вают

 

отбор

 

образца

 

изоляции

 

с

 

последующим

 

его

 

исследованием

 

в

 

химической

 

лаборатории

 

согласно

  «

Методических

 

указаний

 

по

 

оценке

 

состояния

 

бумажной

 

изоляции

 

обмоток

 

сило

-

вых

 

трансформаторов

 

и

 

шунтирующих

 

реакто

-

ров

 

по

 

степени

 

полимеризации

» (

утверждены

 

РАО

 «

ЕЭС

 

России

» 13.12.2007 

г

.) 

в

 

Российской

 

Федерации

 

и

 

МЭК

 60450 

в

 

мире

Однако

 

ис

-

пользование

 

данных

 

методов

 

сопровождается

 

вскрытием

 

трансформаторов

отбором

 

проб

 

изоляции

что

 

требует

 

проведения

 

трудоемких

 

и

 

длительных

 

по

 

времени

 

операций

которые

 

приводят

 

к

 

определенному

 

разрушению

 

витко

-

вой

 

или

 

барьерной

 

изоляции

Время

 

на

 

опре

-

деление

 

степени

 

полимеризации

 

бумажной

 

изоляции

 

в

 

химической

 

лаборатории

 

может

 

со

-

ставить

 

до

 1 

суток

 

без

 

учета

 

времени

 

на

 

отбор

 

и

 

транспортировку

Следует

 

также

 

отметить

что

 

кадоксеновый

 

раствор

используемый

 

при

 

определении

 

степени

 

полимеризации

 

бумаж

-

ной

 

изоляции

 

согласно

 

ГОСТ

 25438-82, 

отно

-

сится

 

к

 

первому

 

классу

 

опасности

 

химических

 

веществ

что

 

вызывает

 

повышенные

 

требова

-

ния

 

к

 

организации

 

безопасного

 

труда

Также

 

важной

 

проблемой

 

является

 

отсут

-

ствие

 

достоверных

 

инструментов

 

онлайн

 

мони

-

торинга

 

состояния

 

бумажной

 

изоляции

 

транс

-

форматоров

что

 

ведет

 

к

 

излишним

 

затратам

 

на

 

обследование

 

и

 

ремонт

 

трансформаторов

Не

 

реализована

 

инструментальная

 

база

 

для

 

ремонтов

 

трансформаторов

 

по

 

состоянию

.

На

 

сегодняшний

 

день

 

разработан

 

способ

 

определения

 

степени

 

полимеризации

 

бумаж

-

но

-

масляной

 

изоляции

 

трансформаторов

 

на

 

длинах

 

волн

 

в

 

видимой

 

области

 

спектра

 

650÷655 

нм

 

в

 

лабораторных

 

условиях

 [1, 2]. 

Данный

 

способ

 

включает

 

определение

 

степе

-

ни

 

полимеризации

 

бумажно

-

масляной

 

изоля

-

ции

 

трансформаторов

 

путем

 

определения

 

ко

-

эффициентов

 

отражения

 

излучения

 

на

 

длинах

 

волн

 650÷655 

нм

.

Нами

 

были

 

отобраны

 

из

 

силовых

 

транс

-

форматоров

 

десять

 

образцов

 

электрокартона

 

и

 

трансформаторной

 

бумажно

-

масляной

 

изо

-

ляции

 

с

 

различным

 

сроком

 

эксплуатации

Для

 

разработки

 

методики

 

были

 

определены

 

коэф

-


Page 3
background image

127

фициенты

 

отражения

 

каждого

 

образца

 

бумажно

-

масляной

 

изо

-

ляции

 

и

 

степень

 

полимеризации

.

По

 

полученным

 

результа

-

там

 

измерений

 

был

 

построен

 

график

 

зависимости

 

коэффи

-

циента

 

отражения

 

от

 

степени

 

полимеризации

 

электрокартона

 

бумажно

-

масляной

 

изоляции

 

трансформаторов

 

на

 

длине

 

вол

-

ны

 650 

нм

 (

рисунок

 1).

Также

 

по

 

полученным

 

ре

-

зультатам

 

измерений

 

был

 

по

-

строен

 

график

 

зависимости

 

коэффициента

 

отражения

 

от

 

степени

 

полимеризации

 

транс

-

форматорной

 

бумаги

 

на

 

длине

 

волны

 650 

нм

 (

рисунок

 2).

Разработанная

 

методика

 

измерений

 

распростра

-

няется

 

на

 

бумажную

 

изоляцию

 

трансформаторов

 

и

 

устанавливает

 

требования

 

к

 

содержанию

 

и

 

вы

-

полнению

 

работ

 

при

 

измерении

 

степени

 

полимери

-

зации

 

бумажной

 

изоляции

 

в

 

диапазонах

 

от

 250 

до

 

1200 

единиц

 

для

 

трансформаторной

 

бумаги

 

и

 

от

 

250 

до

 2000 

единиц

 

для

 

электрокартона

 

оптическим

 

методом

Оценка

 

производится

 

для

 

трансформато

-

ров

 110 

кВ

 

и

 

выше

.

Методика

 

аттестована

 

в

 

ФБУ

  «

Государственный

 

региональный

 

центр

 

стандартизации

метрологии

 

и

 

испытаний

 

в

 

Республике

 

Татарстан

» (

г

Казань

). 

Но

-

мер

 

свидетельства

 

об

 

аттестации

 66-01.00267-2014 

и

 

внесена

 

в

 

Федеральный

 

информационный

 

фонд

 

по

 

обеспечению

 

единства

 

измерений

 

под

 

номером

 

ФР

.1.31.2015.20126.

Исследования

 

проводились

 

в

 

рамках

 

программы

 

«

Старт

» 

благодаря

 

финансированию

 

Фонда

 

содей

-

ствия

 

развитию

 

малых

 

форм

 

предприятий

 

в

 

науч

-

но

-

технической

 

сфере

  (

г

Москва

и

 

ГНО

  «

Инвести

-

ционно

-

венчурный

 

фонд

 

Республики

 

Татарстан

» 

(

г

Казань

в

 2014 

году

 

на

 

базе

 

компании

 

ООО

 

НПП

 

«

Сакоса

» (

г

Казань

).

Для

 

энергетических

 

компаний

 

создан

 

инстру

-

мент

позволяющий

 

в

 

считанные

 

минуты

 

опреде

-

лять

 

состояние

 

бумажной

 

изоляции

 

силовых

 

транс

-

Рис

. 1. 

Зависимость

 

коэффициента

 

отражения

 

от

 

степени

 

полимеризации

 

электрокартона

 

на

 

длине

 

волны

 650 

нм

Рис

. 2. 

Зависимость

 

коэффициента

 

отражения

 

от

 

степени

 

полимеризации

 

трансформаторной

 

бумаги

 

на

 

длине

 

волны

 650 

нм

форматоров

не

 

затрачивая

 

время

 

и

 

средства

 

на

 

данный

 

анализ

 

в

 

химических

 

лабораториях

Зная

 

степень

 

полимеризации

 

бумажно

-

масляной

 

изоля

-

ции

специалисты

 

энергетических

 

компаний

 

смогут

 

прогнозировать

 

остаточный

 

срок

 

службы

 

транс

-

форматорного

 

парка

поскольку

 

все

 

установленные

 

зависимости

 

расчета

 

остаточного

 

срока

 

службы

 

трансформаторов

 

рассчитываются

 

исходя

 

из

 

сте

-

пени

 

полимеризации

 

бумажно

-

масляной

 

изоляции

 

в

 

конце

 

срока

 

службы

 

трансформатора

.

На

 

сегодняшний

 

день

 

ведется

 

разработка

 

про

-

мышленного

 

образца

 

устройства

 

для

 

определения

 

степени

 

полимеризации

 

бумажной

 

изоляции

кото

-

рый

 

позволит

 

проводить

 

определение

 

степени

 

по

-

лимеризации

 

без

 

отбора

 

проб

 

бумажной

 

изоляции

а

 

также

 

позволит

 

исключить

 

контакт

 

персонала

 

хи

-

мических

 

служб

 

с

 

вредными

 

для

 

здоровья

 

химиче

-

скими

 

реактивами

.

ВЫВОДЫ

Разработана

 

и

 

аттестована

 

методика

 

для

 

опре

-

деления

 

степени

 

полимеризации

 

бумажно

-

масляной

 

изоляции

 

на

 

длине

 

волны

 650 

нм

.

Полученную

 

методику

 

можно

 

применять

 

в

 

хими

-

ческих

 

лабораториях

 

как

 

альтернативу

 

химическим

 

методам

 

по

 

определению

 

степени

 

полимеризации

.

Ведется

 

разработка

 

про

-

мышленного

 

образца

 

устрой

-

ства

 

для

 

определения

 

степени

 

полимеризации

 

бумажно

-

мас

-

ляной

 

изоляции

 

силовых

 

транс

-

форматоров

 

без

 

вскрытия

.  

Степень

 

по

лимериз

ации

СПэ

ед

Степень

 

по

лимериз

ации

СПт

ед

Коэффициент

 

отражения

э

Коэффициент

 

отражения

т

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Патент

 

РФ

 

 2013108547/07, 

26.02.2013.

2. 

В

.

К

Козлов

А

.

Х

Сабитов

Б

.

Р

Низамутдинов

 / 

Иссле

-

дование

 

процесса

 

старения

 

бумажно

-

масляной

 

изоля

-

ции

 

в

 

видимом

 

диапазоне

Проблемы

 

энергетики

, 2015, 

 3–4, 

С

. 81–85.

 5 (38) 2016


Читать онлайн

На сегодняшний день более 50% трансформаторов электросетевого комплекса страны отработали установленный срок службы — 25 лет, согласно ГОСТ 11677-85. Многие из таких трансформаторов могут эксплуатироваться еще длительное время, однако, в этом случае должны предъявляться повышенные требования к методам диагностики их технического состояния.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»