Повышение достоверности диагностирования трансформаторного оборудования в аварийной ситуации

124

Повышение достоверности 
диагностирования трансфор-
маторного оборудования 
в аварийной ситуации

УДК 621.311

Высогорец

С

.

П

., 

к.т.н., доцент ФГАОУ 

ДПО «ПЭИПК» 

Министерства 

энергетики РФ

При

возникновении

повреждений

в

трансформаторах

происходит

срабатывание

газовой

защиты

на

 «

сигнал

» 

и

/

или

 «

отключение

». 

Рядом

нормативных

документов

установлены

требования

по

проверке

наличия

или

отсутствия

газа

в

газовом

реле

после

каждого

сра

-

батывания

газовой

защиты

с

последующим

его

анализом

на

горючесть

и

компонентный

состав

. 

По

результатам

анализа

одного

субъекта

электроэнергетики

за

десятилетний

период

установлена

работа

газовой

защиты

у

 3% 

трансформаторов

от

их

общего

парка

(

или

в

среднем

 5 

трансформаторов

в

год

). 

Оценка

действий

оперативного

персонала

дан

-

ного

субъекта

показала

наличие

существенных

проблем

организационного

и

методиче

-

ского

плана

в

части

обеспечения

работ

по

отбору

и

анализу

газа

из

газового

реле

, 

вли

-

яющих

в

конечном

итоге

на

качество

принимаемых

решений

, 

ошибки

в

которых

ведут

к

серьезным

проблемам

. 

Вышеизложенное

указывает

на

необходимость

анализа

и

по

-

иска

новых

технических

решений

, 

направленных

на

повышение

эффективности

газовой

защиты

трансформаторов

в

современной

энергетике

.

Ключевые

слова

:

газовая защита, анализ, 

трансформаторы, газо-

вое реле, повреждения

П

ри возникновении повреждений в трансформаторах происходит 

срабатывание газовой защиты на «сигнал» и/или «отключение». 

Принятие обоснованного решения о возможности его дальнейшей 

работы до выявления причин срабатывания газовой защиты ба-

зируется на качественном диагностировании оборудования в сложившей-

ся аварийной ситуации. Так, согласно РД 34.46.502 и РД 153-34.0-35.518-

2001, после каждого срабатывания газовой защиты должна проводиться 

проверка наличия или отсутствия газа в газовом реле с последующим его 

анализом на горючесть и компонентный состав. 

При  этом  в  эксплуатации  нередко  происходили  случаи  нарушения 

требований  ПТЭ  [1]  о  недопустимости  повторного  включения  транс-

форматоров,  отключенных  защитами  от  внутренних  повреждений,  без 

осмотра, проверки горючести и компонентного состава выделяющегося 

газа, которые приводили к весьма серьезному развитию повреждений. 

Соответственно, необходимо обеспечение умелого и качественного диа-

гностирования аварийно-отключившегося трансформаторного оборудо-

вания, что является залогом эффективного использования газовой за-

щиты [2, 3].

ОЦЕНКА

ЭФФЕКТИВНОСТИ

ГАЗОВОЙ

ЗАЩИТЫ

ТРАНСФОРМАТОРОВ

НА

ЭНЕРГОПРЕДПРИЯТИИ

КАК

ЭЛЕМЕНТА

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

В

АВАРИЙНОЙ

СИТУАЦИИ

По  результатам  анализа  одного  субъекта  электроэнергетики  за  период 

с  2007  по  2017  годы  зафиксировано  срабатывание  газовой  защиты  у  3% 

трансформаторов от их общего парка (или в среднем 5 трансформаторов 

в год напряжением 35 кВ и выше мощностью от 6,3 МВА).

Характер срабатывания газовой защиты отражен на круговой диаграм-

ме рисунка 1, согласно которой около половины всех случаев работы газо-

вой защиты приходилось на отключение.

ДИАГНОСТИКА 

И МОНИТОРИНГ

125

Анализ действий оперативного персонала пока-

зал,  что  в  более  60%  случаев  при  работе  газовой 

защиты отбор газа для проверки на горючесть и/или 

компонентный  состав  не  производился.  Согласно 

опросу  отбор  проб  газа  персоналом  оперативно-

выездной  бригады  (ОВБ)  приоритетно  проводится 

в  резиновые  камеры,  стеклянные  ветеринарные 

шприцы,  реже  —  в  стеклянные  газовые  пипетки 

с  уравнительной  склянкой  (склянкой  Дрекселя). 

В  этих  же  пробоотборных  системах  происходило 

хранение и транспортировка проб к месту проведе-

ния химического анализа. В среднем срок доставки 

проб  в  обследуемом  субъекте  электроэнергетики 

составлял не менее суток, при этом в ряде источни-

ков [4] указано, что сохранность пробы газа, напри-

мер,  в  волейбольной  камере  составляет  не  более 

1,5–2 часов. 

Таким образом, качество применяемых пробоот-

борных  систем  могло  повлиять  на  представитель-

ность  проб  [5,  6]  и,  соответственно,  на  достовер-

ность диагностирования оборудования в аварийной 

ситуации. 

При этом по результатам диагностирования ава-

рийных трансформаторов за период 2007–2017 го-

дов обнаружено, что 32% (7 случаев из 22) резуль-

татов  измерений  газа  при  срабатывании  газовой 

защиты на «сигнал» и 3% (1 из 35) результатов из-

мерений газа при срабатывании газовой защиты на 

«отключение» не коррелируются с общими резуль-

татами диагностирования по иным параметрам.

Таким образом, морально устаревшая прибор-

ная база и не соответствующая уровню современ-

ного  развития  методическая  база  организации 

диагностирования  оборудования  в  аварийной  си-

туации приводит к неверным результатам, а соот-

ветственно ошибочным решениям, которые ведут 

к  ряду  серьезных  проблем:  росту  операционных 

расходов,  росту  времени  на  устранение  аварий-

ного отключения, а в ряде случаев к колоссально-

му ущербу после весьма серьезного развития по-

вреждения. 

Стоит отметить, что нормативно установленный 

набор  устройств  [3,  10]  для  организации  отбора 

и  транспортировки  проб  газа  имеет  существенные 

недостатки как с позиции трудоемкости организации 

Рис

. 1. 

Характер

срабатывания

газовой

защиты

 54 

си

-

ловых

трансформаторов

за

период

 2007–2017 

годов

Ложное —

11 (19%)

Сигнал —

20 (35%)

Отключение —

26 (46%)

пробоотборных работ, так и обеспечения сохраняе-

мости проб газа при транспортировке на удаленные 

расстояния в аналитические лаборатории. 

На  основании  вышеизложенного  поиск  новых 

современных  систем  отбора,  хранения  и  транс-

портировки  проб  газа,  равно  как  и  применение 

комплексного подхода при организации работ про-

боотбора,  необходимы  как  мера,  направленная 

на  повышение  достоверности  диагностирования 

трансформаторного  оборудования  в  аварийной 

ситуации.

ПОИСК

РЕШЕНИЙ

, 

НАПРАВЛЕННЫХ

НА

ОПТИМИЗАЦИЮ

РАБОТ

ПО

ОТБОРУ

ПРОБ

ГАЗА

ИЗ

ГАЗОВОГО

РЕЛЕ

По  результатам  анализа  современных  технологий 

определен тип систем, рекомендованных для отбора, 

хранения и транспортировки проб газа газового реле 

[7,  8].  На  основе  изучения  теории  диффузии  в  про-

боотборных емкостях с гибкой оболочкой определен 

перечень материалов, возможных к применению для 

отбора, хранения и транспортировки вышеуказанных 

проб [9].

Разработана  «Методика  эмпирического  анализа 

сохраняемости  проб  газа  в  пробоотборных  системах 

различной конфигурации и материала изготовления», 

на основе которой проведены экспериментальные ис-

следования пробоотборных систем с гибкой оболочкой 

различной конфигурации и материала изготовления:

– газоплотные пакеты производства SKC (США) объ-

емом 0,5 л и 10 л;

– газоплотные  пакеты  производства  Elchrom  (Рос-

сия) объемом 0,3 л. 

По результатам исследований подтверждено вли-

яние  материала  изготовления  и  конфигурации  газо-

плотного  пакета  (размер  пакета,  структура  пробоот-

борной арматуры) на сохраняемость пробы газа. 

Так, газоплотный пакет EL-PACK компании Elchrom 

обеспечивает стабильность пробы газа при ее хране-

нии в течение трех суток при положительной и отри-

цательной температурах, что является лучшим пока-

зателем  по  сравнению  со  свойствами  газоплотного 

пакета  компании  SKC,  который  обеспечивает  ста-

бильность пробы газа при ее хранении в  аналогич-

ных условиях в течение одних суток. 

Суточная  утечка  газоплотного  пакета  EL-PACK 

компании  Elchrom  составляет  не  более  2%  в  сутки, 

для газоплотного пакета компании SKC — 12% в сут-

ки.  Соответственно,  газоплотные  пакеты  EL-PACK 

компании  Elchrom,  изготовленные  из  многослойного 

полимерного материала с металлическим барьерным 

слоем, имеют наилучшую газоплотность в сравнении 

с газоплотными пакетами компании SKC, изготовлен-

ными из поливинилфторидной пленки Tedlar фирмы 

DuPont.

Для проверки герметичности газоплотных пакетов 

разработана  «Методика  оценки  герметичности  газо-

плотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой, 

предназначенных для отбора, хранения и транспорти-

ровки проб газа, отобранных из газового реле транс-

форматорного оборудования». 

№

 1 (52) 2019

126

ПРИМЕНЕНИЕ

КОМПЛЕКСНОГО

ПОДХОДА

ДЛЯ

ОПТИМИЗАЦИИ

РАБОТ

В

СЛУЧАЕ

СРАБАТЫВАНИЯ

ГАЗОВОЙ

ЗАЩИТЫ

ТРАНСФОРМАТОРОВ

При  срабатывании  газовой  защиты  на  сигнал  или 

отключение необходимо без промедления отобрать 

пробу  накопившегося  газа  из  газового  реле  [3,  10, 

11].  Проба  газа  должна  быть  подвергнута  анали-

зу  с  целью  определения  характера  внутренних  по-

вреждений трансформатора. Крайне важно по месту 

установки трансформатора провести оценку горюче-

сти скопившегося газа в газовом реле для принятия 

обоснованного решения о возможности дальнейшей 

эксплуатации трансформатора до выявления причин 

срабатывания газовой защиты. Одновременно с от-

бором  газа  из  бака  трансформатора  должна  быть 

отобрана проба масла для измерения физико-хими-

ческих параметров качества, а также для проведения 

хроматографического анализа растворенных в мас-

ле  газов,  задача  которого  —  определение  условий 

выделения  газа.  Определение  условий  выделения 

газа в газовое реле необходимо для оценки характе-

ра и степени опасности возникшего дефекта/повреж-

дения в трансформаторе [3, 5, 10, 11]. При каждом 

последующем появлении газа в газовом реле транс-

форматора, оставленного временно в работе, необ-

ходимо  выполнять  анализ  газа  из  реле  и  масла  из 

бака трансформатора. 

Важным  моментом  при  организации  всех  выше-

указанных мероприятий является проведение работ 

в максимально сжатые сроки. Это важно с точки зре-

ния обеспечения представительности пробы, так как 

при  снятии  нагрузки  или  отключении  трансформа-

тора происходит изменение температуры изоляции, 

что ведет к перераспределению компонентов масла 

в среде «масло-целлюлоза»: влаги, диагностических 

газов и т.д. Как следствие пренебрежения оператив-

ностью выполнения работ — отсутствие достоверно-

сти полученных измерений и правильности принима-

емых решений.

Таким образом, обеспечение достаточной опера-

тивности  и  правильности  действий  эксплуатацион-

ного  персонала  при  срабатывании  газовой  защиты 

трансформаторов  непосредственно  влияет  на  ее 

эффективность.

Для  обеспечения  требований  нормативной  до-

кументации [3, 5, 10] эксплуатирующие организации 

должны  быть  оснащены  определенным  перечнем 

специальных устройств и принадлежностей для ор-

ганизации  отборов  проб  при  срабатывании  газовой 

защиты. Приоритетно данные устройства находятся 

на  хранении  в  различных  подразделениях,  что  за-

трудняет оперативную организацию их сбора у бри-

гады ОВБ до первого прибытия на объект, где про-

изошло технологическое нарушение. Вместе с этим, 

принимая  во  внимание  трудоемкость  процесса  от-

бора газа существующими регламентированными [3] 

способами, зачастую этим мероприятием в принци-

пе пренебрегают.

Решением данной проблемы является внедрение 

на  энергопредприятии  аварийного  набора  газовой 

защиты  (АНГЗ)  [5,  12].  АНГЗ  —  это  установленный 

набор  устройств  для  индикации  горючих  газов  из 

газового  реле,  пробоотборников  и  дополнительных 

принадлежностей,  необходимых  для  оперативно-

го  проведения  отбора  достаточного  объема  проб 

трансформаторного  масла  из  основного  бака,  газа 

из газового реле, а также проверки газа на горючесть 

в полевых условиях. 

На основании проведенных исследований сфор-

мулированы  следующие  ключевые  требования 

к элементам АНГЗ, влияющие на эффективность его 

применения:

– газоплотность  в  отношении  пробоотборников 

газа;

– герметичность  в  отношении  пробоотборников 

масла;

– удобство отбора пробы газа;

– малый вес пробоотборников;

– химическая  инертность  материала  пробоотбор-

ников к отбираемым пробам; 

– обеспечение представительности пробы;

– устойчивость к ударам;

– светонепроницаемость;

– упрощение процедур и сокращение времени про-

боотбора;

– упрощение процедур проверки горючести газа;

– удобство транспортировки.

Данным  условиям  соответствует  современный 

АНГЗ,  представленный  ООО  «Инжиниринговый 

центр ЭЛХРОМ», в следующей комплектации:

– прибор для индикации горючих газов;

– пробоотборники  с  гибкой  оболочкой  для  отбора 

проб газов;

– пробоотборники  с  гибкой  оболочкой  для  отбора 

проб трансформаторного масла;

– пробоотборники  с  индивидуально  притертыми 

цельностеклянными  поршнями  для  отбора  проб 

масла на ХАРГ;

– переходники и дополнительные принадлежности;

– транспортировочная сумка.

В настоящее время отсутствует практика широко-

го применения АНГЗ в российской энергетике. Инте-

грация в систему эксплуатации трансформаторного 

оборудования АНГЗ позволит снизить трудоемкость 

процедур  пробоотбора,  повысить  оперативность 

действий персонала при работе газовой защиты, что 

скажется  на  достоверности  результатов  измерений 

и  соблюдения  всех  требований  нормативной  доку-

ментации.

ВЫВОДЫ

На основе оценки достоверности результатов анали-

за газа, отобранного из газового реле трансформато-

ров после срабатывания газовой защиты на объек-

тах одного субъекта электроэнергетики, за 10-летний 

период эксплуатации обозначена проблема качества 

диагностирования  трансформаторного  оборудова-

ния в аварийной ситуации.

В ходе проведенных исследований установлено, 

что качество диагностирования трансформаторного 

оборудования  при  возникновении  технологических 

нарушений может быть улучшено за счет совершен-

ствования процедур пробоотбора. 

По  результатам  экспериментальных  работ  уста-

новлено, что газоплотный пакет EL-PACK компании 

ДИАГНОСТИКА 

И МОНИТОРИНГ

127

Elchrom обеспечивает наилучшую стабильность про-

бы газа при ее хранении при положительной и отри-

цательной температурах: суточная утечка газа соста-

вила 2%/сут.

Для проверки герметичности газоплотных пакетов 

разработана «Методика оценки герметичности газо-

плотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой, 

предназначенных  для  отбора,  хранения  и  транс-

портировки проб газа, отобранных из газового реле 

трансформаторного оборудования».

Для повышения эффективности организации ра-

бот по диагностированию в аварийной ситуации при-

менен комплексный подход, согласно которому раз-

работан  аварийный  набор  пробоотборных  систем 

газовой защиты (АНГЗ).

Результаты  исследований  могут  быть  положены 

в основу работ по актуализации действующей нор-

мативной  базы,  регламентирующей  порядок  дей-

ствий персонала в случае срабатывания газовой за-

щиты [3, 10].  

ЛИТЕРАТУРА
1.  Правила  технической  эксплуата-

ции  электрических  станций  и  се-

тей  Российской  Федерации.  Ми-

нистерство  энергетики  РФ.  СПб.: 

ООО «Барс», 2003. 276 с.

2.  Высогорец  С.П.  Оптимизация  ра-

бот по отбору проб газа из газового 

реле  трансформаторов  //  Надеж-

ность  и  безопасность  энергетики, 

2018, т. 11, № 2. С. 143–148.

3.  РД 34.46.502. Инструкция по опре-

делению  характера  внутренних 

повреждений  трансформаторов 

по анализу газа из газового реле. 

М.: Главтехуправление, 1979. 7 с.

4.  Обслуживание  газовой  защи-

ты  силовых  трансформаторов  / 

Электрические  сети.  URL  :  http://

leg.co.ua/transformatori/praktika/

obsluzhivanie-gazovoy-zaschity-

silovyh-transformatorov.html.

5.  Инструкция по отбору проб транс-

форматорных  масел.  Утв.  при-

казом  филиала  ОАО  «МРСК  Се-

веро-Запада»  —  «Комиэнерго» 

от  10.09.2012  №  469.  Сыктывкар, 

2012. 45 с.

6.  РД  34.46.303-98.  СО  34.46.303-

98.  Методические  указания  по 

подготовке  и  проведению  хрома-

тографического  анализа  газов, 

растворенных  в  масле  силовых 

трансформаторов.  Утв.  РАО  ЕЭС 

России 13.03.1998. М., 1998. 

7.  Конструкционные  свойства  пласт-

масс. Под. ред. Л.И. Галицкой. М.: 

Химия, 1967. 464 с.

8.  SKC THE NEXT GENERATION OF 

SKC  SAMPLE  BAGS.  Новое  по-

коление  пробоотборных  пакетов, 

новые  высококачественные  ма-

териалы  и  специализированные 

пробоотборные устройства / Пром-

 экоприбор.  Приборы  и  системы 

экологического  контроля.  URL: 

http://www.promecopribor.ru/sites/

default/fi les/images/catalog/paketi_

SKC/paketi_fi nal_full.pdf.

9.  Дарьян  Л.А.,  Коробейников  С.М., 

Бычков А.Л. Моделирование утеч-

ки  газов  из  пробоотборных  ем-

костей  с  гибкой  оболочкой  //

ЭЛЕКТРО.  Электротехника,  элек-

троэнергетика,  электротехниче-

ская промышленность, 2013, № 1. 

C. 28–31.

10. РД 153-34.0-35.518-2001. Инструк-

ция  по  эксплуатации  газовой  за-

щиты.  М.:  СПО  ОРГРЭС,  2001. 

45 с.

11. РД  153-34.0-46.302-00.  Методи-

ческие  указания  по  диагностике 

развивающихся  дефектов  транс-

форматорного  оборудования  по 

результатам  хроматографическо-

го  анализа  газов,  растворенных 

в  масле.  М.:  Технорматив,  2007. 

30 с.

12. Дарьян Л.А., Высогорец С.П., Об-

разцов Р.М., Осипов А.М. Аварий-

ный  набор  для  газовой  защиты 

трансформатора  //  ЭЛЕКТРО-

ЭНЕРГИЯ.  Передача  и  распреде-

ление, 2015, № 5(32). С. 106–111.

REFERECES
1.  Ministry  of  Energy  of  the  Russian 

Federation. 

Pravila tekhnicheskoy 

ekspluatatsii elektricheskikh stan-
tsiy i setey Rossiyskoy Federatsii 

[Rules of power plants and electrical 

networks  technical  operation  in  the 

Russian Federation]. St. Petersburg, 

"Bars" LLC Publ., 2003. 276 p. 

2.  Vysogorets  S.P.  Optimization  of  gas 

sampling  from  transformer  gas  re-

lays. 

Nadezhnost i bezopasnost en-

ergetiki

  [Power  engineering  reliabil-

ity  and  safety],  2018,  vol.  11,  no.  2, 

pp. 143-148. (in Russian) 

3.  RD 34.46.502. Instructions for deter-

mining a kind of internal transformer 

damage  by  means  of  gas  analyzing 

from a gas relay. Moscow, Glavtekhu-

pravleniye Publ., 1979. 7 p. (in Rus-

sian)

4. 

Obsluzhivaniye gazovoy zashchity 
silovykh transformatorov. Elektri-
ches kiye seti

 (Maintenance of power 

transformers  gas  protection.  Electri-

cal networks). Available at: http://leg.

co.ua/transformatori/praktika/obslu-

zhivanie-gazovoy-zaschity-silovyh-

transformatorov.html (accessed Feb-

ruary 04, 2018).

5.  Instructions for sampling transformer 

oils. Approved by the order No. 469 of 

"Komienergo" — the branch of PJSC 

"IDGC of North-West" dated Septem-

ber 10, 2012. Syktyvkar, 2012. 45 p.

6.  RD 34.46.303-98. SO 34.46.303-98. 

Guidelines for preparing and conduct-

ing chromatographic analysis of gas-

es  dissolved  in  power  transformers 

oil. Approved  by  RAO  UES  of  Rus-

sia  dated  March  13,  1998.  Moscow, 

1998. (in Russian) 

7. 

Konstruktsionnyye svoystva plast-
mass. Pod. red. L.I. Galitskoy

 [Struc-

tural properties of plastics. Under the 

editorship  of  Galitskaya  L.I.].  Mos-

cow, Khimiya Publ., 1967. 464 p. 

8.  SKC. THE NEXT GENERATION OF 

SKC  SAMPLE  BAGS.  Available  at: 

http://www.promecopribor.ru/sites/

default/files/images/catalog/paketi_

SKC/paketi_fi nal_full.pdf  (accessed 

February 04, 2018).

9.  Daryan L.A., Korobeynikov S.M., Bych-

kov  A.L.  Simulation  of  gas  leakage

from sampling vessels with a fl exible 

shell. 

ELEKTRO

  [ELECTRO],  2013, 

no. 1, pp. 28–31. (in Russian)

10. RD  153-34.0-35.518-2001.  Instruc-

tions  for  gas  protection  application. 

Moscow, SPO ORGRES Publ., 2001. 

45 p. (in Russian)

11. RD  153-34.0-46.302-00.  Guide-

lines for the diagnosis of developing 

defects  in  transformer  equipment 

according  to  the  chromatographic 

analysis  of  gases  dissolved  in  oil. 

Moscow,  Tekhnormativ  Publ.,  2007. 

30 p. (in Russian)

12. Daryan  L.A.,  Vysogorets  S.P.,  Ob-

raztsov R.M., Osipov A.M. Emergen-

cy kit for transformer gas protection. 

ELEKTROENERGIYa: peredacha 
i raspredelenie

 [ELECTRIC POWER: 

Transmission and Distribution], 2015, 

no. 5(32), pp. 106-111. (in Russian)

№

 1 (52) 2019