54
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3,
декабрь
2016
54
О
проведении
испытаний
по
определению
влагосодержания
в
твердой
изоляции
трансформаторного
оборудования
С
овременные
экономические
усло
-
вия
,
вынуждающие
стремиться
к
сокращению
издержек
,
связан
-
ных
с
выполнением
периодиче
-
ских
дорогостоящих
ремонтов
основного
оборудования
энергетических
компаний
,
переход
к
организации
технического
об
-
служивания
и
ремонтов
«
по
состоянию
»
требуют
от
диагностического
персонала
эксплуатирующих
организаций
энергети
-
ки
и
сервисных
компаний
использования
в
своей
деятельности
современных
ме
-
тодов
и
приборного
парка
для
контроля
технического
состояния
оборудования
.
Выполнение
испытаний
с
наименьшими
технологическими
трудозатратами
и
с
мак
-
симальным
сокращением
простоя
обору
-
дования
,
а
также
высокая
достоверность
и
метрологическая
точность
измерений
яв
-
ляются
главными
требованиями
,
которым
должны
отвечать
современные
диагности
-
ческие
приборы
,
измерительные
комплек
-
сы
и
их
программное
обеспечение
.
Наличие
влаги
в
твердых
и
жидких
изоляционных
материалах
значительно
снижает
их
электрическую
прочность
,
а
в
совокупности
с
повышенными
тем
-
пературными
воздействиями
вызывает
ускоренное
старение
вплоть
до
раз
-
ложения
целлюлозы
.
Поэтому
впол
-
не
очевидно
,
что
достоверные
данные
о
влагосодержании
твердой
изоляции
трансформаторного
оборудования
име
-
ют
большое
значение
для
безаварийной
эксплуатации
и
увеличения
срока
службы
силовых
трансформаторов
.
При
этом
ак
-
туальные
данные
по
содержанию
влаги
в
изоляции
силовых
трансформаторов
необходимы
для
своевременного
при
-
нятия
решения
о
выполнении
профилак
-
тических
мероприятий
.
На
сегодняшний
день
на
основании
накопленного
опыта
В
статье
описан
практический
опыт
применения
изме
-
рительного
комплекса
IDAX-300
производства
компании
«Megger»
по
определению
влагосодержания
в
твердой
изо
-
ляции
трансформаторного
оборудования
на
объектах
фи
-
лиала
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
МЭС
Северо
-
Запада
в
период
ре
-
монтных
кампаний
2014
и
2015
годов
.
Александр
СЛАДКОВ
,
инженер
1
категории
отдела
диагностики
филиала
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
МЭС
Северо
-
Запада
Владимир
СОЛОМИН
,
начальник
отдела
диагностики
филиала
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
МЭС
Северо
-
Запада
Алексей
КУРОВ
,
главный
специалист
отдела
диагностики
филиала
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
МЭС
Северо
-
Запада
Контроль
качества
изоляции
Контроль
качества
изоляции
55
55
определения
технического
состояния
силового
оборудо
-
вания
можно
утверждать
,
что
традиционные
методы
оцен
-
ки
влагосодержания
являются
весьма
неточными
и
могут
выдавать
большую
погрешность
конечных
результатов
из
-
за
высоких
технологических
требований
по
прогреву
трансформатора
или
по
качеству
отбора
образцов
твердой
изоляции
.
Вследствие
чего
,
диагностика
,
как
прикладная
отрасль
передовых
научных
методов
испытаний
оборудо
-
вания
,
нуждается
в
разработке
,
внедрении
и
освоении
но
-
вых
современных
методов
определения
влагосодержания
в
изоляции
силового
оборудования
подстанций
.
В
период
2011–2013
годов
на
объектах
филиала
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
МЭС
Северо
-
Запада
сервисными
цен
-
трами
заводов
-
изготовителей
были
проведены
комплекс
-
ные
обследования
парка
реакторного
и
трансформаторного
оборудования
.
Одним
из
параметров
,
характеризующим
техническое
состояние
трансформаторного
оборудования
,
являлась
оценка
влажности
твердой
изоляции
активной
ча
-
сти
.
По
результатам
такой
оценки
были
выданы
заключения
о
соответствии
или
несоответствии
этого
показателя
требо
-
ваниям
пункта
6.3.
РД
34.45-51.300-97
1
,
согласно
которому
допустимое
значение
влагосодержания
твердой
изоляции
вновь
вводимых
трансформаторов
и
трансформаторов
,
про
-
шедших
капитальный
ремонт
,
должно
составлять
не
выше
1%,
а
у
эксплуатируемых
трансформаторов
—
не
выше
2%
по
массе
.
При
проведении
специалистами
отдела
диагностики
МЭС
Северо
-
Запада
анализа
результатов
испытаний
и
вы
-
данных
заключений
о
состоянии
изоляции
трансформатор
-
ного
оборудования
в
большинстве
случаев
были
выявлены
значительные
недостатки
при
комплексных
обследовани
-
ях
.
Например
,
отбор
проб
трансформаторного
масла
за
-
частую
производился
с
нарушением
требований
пункта
6.3
РД
34.45-51.300-97
на
оборудовании
,
не
прогретом
до
60
˚
С
(
из
231
пробы
только
38
отобраны
при
температуре
верх
-
них
слоев
масла
,
превышающей
50
˚
С
,
и
из
них
только
одна
при
температуре
60
˚
С
).
При
этом
оценка
влагосодержа
-
ния
твердой
изоляции
выполнялась
не
расчетным
путем
,
а
по
кривым
равновесного
влагосодержания
в
системе
«
масло
—
картон
».
При
проверке
полученных
результа
-
тов
увлажнения
твердой
изоляции
и
сравнения
их
с
рас
-
четными
значениями
имелись
значительные
расхождения
как
в
сторону
превышения
допустимого
влагосодержания
,
так
и
наоборот
в
сторону
нормального
состояния
твердой
изоляции
.
По
итогам
проведенного
анализа
был
сделан
вывод
,
что
значительная
часть
заключений
о
возможном
увлажнении
твердой
изоляции
активной
части
трансфор
-
маторов
была
выдана
предположительно
и
с
отступлением
от
требований
РД
34.45-51.300-97.
В
целях
обеспечения
надежного
функционирования
объектов
единой
национальной
(
общероссийской
)
электри
-
ческой
сети
,
реализации
основных
принципов
Положения
о
технической
политике
в
части
повышения
эффективно
-
сти
контроля
технического
состояния
электросетевого
обо
-
рудования
была
реализована
Программа
формирования
системы
диагностики
по
дооснащению
диагностических
подразделений
филиалов
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
»
передвижными
испытательными
электролабораториями
.
В
составе
обору
-
дования
ЭТЛ
была
выполнена
поставка
измерительных
ком
-
плексов
IDAX-300
производства
компании
«Megger»,
пред
-
назначенных
для
определения
влагосодержания
в
твердой
изоляции
трансформаторного
оборудования
.
Метод
,
используемый
измерительным
комплексом
IDAX-300,
аналогичен
методу
определения
влагосодер
-
жания
по
отношению
емкостей
обмоток
трансформаторов
C
2
/
C
50
на
частотах
2/50
Гц
,
предусмотренному
ранее
для
трансформаторов
напряжением
до
35
кВ
включительно
в
пятом
издании
«
Норм
испытаний
электрооборудования
»
от
03.03.1978
г
.
В
основу
современного
измерительного
комплекса
зало
-
жен
принцип
,
позволяющий
варьировать
параметры
изоля
-
ции
для
моделирования
любой
возможной
геометрии
испы
-
туемого
объекта
(
рисунок
1)
под
конкретный
трансформатор
с
построением
кривой
для
нормального
состояния
изоляции
.
Другими
словами
,
программное
обеспечение
изме
-
рительного
комплекса
создает
новые
модельные
кривые
и
сравнивает
их
с
результатом
диэлектрической
спектроско
-
пии
изоляции
до
тех
пор
,
пока
не
будет
получено
наилучшее
соответствие
.
Конечные
результаты
представляются
как
процентное
соотношение
влаги
в
бумаге
и
в
качестве
от
-
дельной
величины
—
проводимости
масла
.
В
процессе
определения
влагосодержания
измеряются
значения
тангенса
угла
диэлектрических
потерь
tg
и
емко
-
сти
C
в
диапазоне
частот
от
0,001
Гц
до
1000
Гц
с
подачей
напряжения
200
В
,
что
позволяет
сделать
вывод
о
состоя
-
нии
твердой
изоляции
.
Рис
. 1.
Модель
геометрии
активной
части
испытуемого
объекта
1
Руководящий
документ
«
Объем
и
нормы
испытаний
электрообору
-
дования
»
от
08.05.1997
г
.
с
изменениями
и
дополнениями
по
состоянию
на
01.10.2006
г
.
56
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3,
декабрь
2016
Результаты
выполненных
замеров
визуализированы
в
виде
кривой
зависимости
tg
от
частоты
f
(
рисунок
2).
В
свою
очередь
,
анализ
построенной
кривой
позволяет
вы
-
явить
,
что
послужило
причиной
отклонения
tg
от
модель
-
ных
кривых
нормального
состояния
:
повышенная
влажность
твердой
изоляции
или
же
причиной
является
ухудшенное
состояние
трансформаторного
масла
.
Графическое
изображение
влияния
температуры
,
про
-
водимости
и
влажности
трансформаторного
масла
на
вид
и
положение
реальной
кривой
зависимости
tg
от
частоты
f
представлено
на
рисунке
3 (
по
информационным
материа
-
лам
компании
Megger).
ИССЛЕДОВАНИЯ
НА
ОБЪЕКТАХ
МЭС
СЕВЕРО
-
ЗАПАДА
Для
определения
влагосодержания
в
изоляции
трансфор
-
маторного
оборудования
в
реальных
условиях
измеритель
-
ным
комплексом
IDAX-300
и
в
целях
приобретения
опыта
в
филиалах
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
»
Ленинградское
ПМЭС
и
Нов
-
городское
ПМЭС
в
2014
году
,
Северное
ПМЭС
и
Карельское
ПМЭС
в
2015
году
на
основании
ОРД
МЭС
Северо
-
Запада
были
выполнены
:
а
)
работы
по
разработке
и
утверждению
программ
ис
-
пытаний
с
применением
измерительного
комплекса
по
определению
влагосодержания
в
твердой
изоляции
трансформаторного
оборудования
в
соответствии
тре
-
бованиями
эксплуатационной
документации
компании
производителя
измерительного
комплекса
IDAX-300;
б
)
работы
по
выбору
трансформаторного
оборудования
(
не
менее
6
единиц
АТ
/
Т
)
с
учетом
различных
номиналь
-
ных
,
конструктивных
и
временных
характеристик
(
класс
напряжения
,
мощность
,
способ
защиты
масла
,
срок
службы
АТ
/
Т
);
в
)
испытания
трансформаторного
оборудования
по
опре
-
делению
влагосодержания
в
твердой
изоляции
;
г
)
работы
по
формированию
технических
отчетов
на
осно
-
вании
полученных
результатов
измерений
;
д
)
хронометраж
затраченного
времени
на
проведение
диа
-
гностических
работ
с
применением
измерительного
ком
-
плекса
IDAX-300;
е
)
сравнительный
анализ
результатов
измерений
,
полу
-
ченных
с
помощью
измерительного
комплекса
IDAX-300,
с
уже
имеющимися
заключениями
заводов
-
изготовите
-
лей
по
результатам
комплексных
обследований
транс
-
форматорного
оборудования
;
ж
)
оценка
целесообразности
применения
данного
измери
-
тельного
комплекса
для
определения
влагосодержания
в
твердой
изоляции
трансформаторного
оборудования
.
ВЫВОДЫ
По
итогам
выполнения
исследовательских
испытаний
были
сделаны
следующие
выводы
:
1.
Для
выполнения
испытаний
с
применением
измери
-
тельного
комплекса
IDAX-300
не
требуется
дополни
-
тельная
подготовка
персонала
и
специальные
знания
вне
его
компетенции
.
Навыков
пользователя
ПК
доста
-
точно
,
чтобы
использовать
встроенное
программное
обеспечение
для
выбора
или
создания
шаблона
за
-
мера
и
составления
отчета
.
Применяемые
схемы
ана
-
логичны
традиционным
для
измерения
тангенса
угла
диэлектрических
потерь
изоляции
трансформатора
(
рисунок
4).
Бригада
в
составе
инженера
и
электросле
-
саря
5-
го
разряда
способна
в
полном
объеме
освоить
работу
на
измерительном
комплексе
в
течение
полови
-
ны
рабочей
смены
.
2.
Наличие
устройства
калибровки
комплекса
IDAX-300
обеспечивает
высокую
точность
измерений
,
что
гаран
-
тирует
достоверность
результатов
вычислений
влагосо
-
держания
в
твердой
изоляции
трансформаторного
обо
-
рудования
.
Рис
. 2.
Зависимость
tg
, % (
ось
ординат
)
от
частоты
f
,
Гц
(
ось
абсцисс
):
синяя
линия
—
реальная
изоляция
,
зеленая
—
модель
Рис
. 3.
Влияние
температуры
,
проводимости
и
влажности
трансформаторного
масла
на
вид
и
положение
реальной
кривой
зависимости
tg
, %
от
частоты
f
,
Гц
(
информационные
мате
-
риалы
компании
Megger)
Частота
(
Гц
)
1
0,1
0,01
0,001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
tg
Контроль
качества
изоляции
57
3.
Применение
измерительного
комплекса
IDAX-300
по
-
зволяет
производить
оценку
влагосодержания
в
твердой
изоляции
трансформаторного
оборудования
всех
клас
-
сов
напряжения
любой
номинальной
мощности
и
любого
конструктивного
исполнения
.
При
этом
возможен
как
ав
-
томатический
,
так
и
ручной
подбор
параметров
по
про
-
центному
соотношению
«
количества
»
твердой
изоляции
и
трансформаторного
масла
,
а
также
реальной
темпе
-
ратуры
испытываемого
трансформатора
,
что
позволя
-
ет
достичь
практически
идеального
совпадения
кривой
замера
и
кривой
,
смоделированной
программным
обе
-
спечением
,
что
гарантирует
достоверность
результа
-
та
анализа
измерений
.
При
ремонте
одного
из
транс
-
форматоров
в
заводских
условиях
персоналом
службы
диагностики
Ленинградского
ПМЭС
были
выполнены
измерения
в
процессе
сушки
и
сравнение
результатов
измерительного
комплекса
IDAX-300
с
результатами
ла
-
бораторных
испытаний
образцов
изоляции
.
Была
полу
-
чена
очень
высокая
корреляция
результатов
.
При
этом
сотрудники
завода
высказали
мнение
,
что
некоторые
расхождения
замеров
комплексом
IDAX-300
и
результа
-
тов
лабораторных
анализов
следует
отнести
к
влия
нию
«
человеческого
фактора
»
на
качество
отбора
и
подго
-
товки
образцов
,
что
отрицательно
влияет
на
точность
лабораторных
испытаний
.
4.
Выполненное
хронометрирование
показало
,
что
весь
процесс
измерений
комплексом
IDAX-300,
начиная
с
вы
-
полнения
мероприятий
по
допуску
на
рабочее
место
в
соответствии
с
требованиями
правил
безопасности
и
заканчивая
формированием
отчета
о
выполненных
из
-
мерениях
,
занимает
от
шести
до
десяти
человеко
-
часов
.
При
этом
на
увеличение
продолжительности
измерений
и
выполнения
анализа
программным
обеспечением
ком
-
плекса
влияет
мощность
испытываемого
трансформа
-
тора
и
температура
верхних
слоев
масла
.
Чем
больше
мощность
и
чем
ниже
температура
,
тем
больше
времени
требуется
на
выполнение
работы
.
Следует
отметить
,
что
такие
трудозатраты
не
превышают
нормированные
для
выполнения
лабораторного
анализа
на
влагосодержа
-
ние
образцов
твердой
изоляции
.
При
этом
не
требуется
выполнять
сложных
технологических
операций
по
изъ
-
ятию
образцов
изоляции
с
последующей
герметизацией
трансформатора
и
доведения
характеристик
масла
до
нормы
.
Кроме
того
,
полностью
исключено
влияние
«
че
-
ловеческого
фактора
»,
погодных
условий
и
промежутка
времени
между
отбором
образцов
и
непосредственно
испытаниями
.
5.
Диагностический
персонал
,
применявший
измерительный
комплекс
IDAX-300,
отмечает
безопасность
,
удобство
и
простоту
его
использования
.
При
накоплении
доста
-
точного
опыта
и
статистических
данных
было
бы
целе
-
сообразно
применение
комплекса
IDAX-300
в
качестве
базового
при
проведении
периодических
регламентных
испытаний
на
влагосодержание
твердой
изоляции
транс
-
форматорного
оборудования
.
Определение
увлажнения
твердой
изоляции
на
основе
измерений
с
применением
комплекса
IDAX-300
являются
эффективной
мерой
(
вне
зависимости
от
результатов
ФХА
по
влагосодержанию
в
масле
)
для
раннего
диагностирования
состояния
твер
-
дой
изоляции
в
силовом
маслонаполненном
оборудова
-
нии
и
прогнозировании
ее
ресурса
.
Рис
. 4.
Схема
подключения
измерительного
комплекса
IDAX-300
при
испытаниях
трехобмоточного
трансформатора
Оригинал статьи: О проведении испытаний по определению влагосодержания в твердой изоляции трансформаторного оборудования
В статье описан практический опыт применения измерительного комплекса IDAX-300 производства компании «Megger» по определению влагосодержания в твердой изоляции трансформаторного оборудования на объектах филиала ПАО «ФСК ЕЭС» — МЭС Северо-Запада в период ремонтных кампаний 2014 и 2015 годов.
