Диагностическое обследование электротехнического оборудования

Комплексные диагностические обследования силовых трансформаторов, автотрансформаторов и шунтирующих реакторов

Научно-производственное объединение (НПО) «ТЕХНОСЕРВИС-ЭЛЕКТРО» накопило значительный опыт проведения комплексных диагностических обследований силовых трансформаторов, автотрансформаторов и шунтирующих реакторов (далее трансформаторов). В настоящее время обследуется более 100 трансформаторов в год. Общее число обследованных трансформаторов превышает 1000 единиц. Достоверность результатов подтверждена при вскрытиях (ремонтах) десятков трансформаторов, а также нормальной, безаварийной эксплуатацией других трансформаторов.
НПО «ТЕХНОСЕРВИС-ЭЛЕКТРО» обследовало трансформаторы напряжением 6-500 кВ, мощностью 0,4 – 1000 МВА. Продолжительность работы трансформаторов составляла от 0,5 до 62 лет. Около 70% трансформаторов имели срок эксплуатации 25 лет и более. Трансформаторы были изготовлены в России, на Украине, а также в Швеции, Бельгии, Чехии и Австрии. Обследования проводились на электрических станциях и подстанциях (в том числе промышленных предприятий) примерно в 45 регионах (субъектах Федерации) России, а также в Белоруссии, Латвии и Сербии.

Результаты обследований, проведенных специалистами НПО «ТЕХНОСЕРВИС-ЭЛЕКТРО», неоднократно позволяли своевременно устранить опасность возникновения аварий трансформаторов (как правило, в результате развития дефектов маслонаполненных вводов, а также в активной части). Кроме того, они обеспечивали технически обоснованное планирование проведения ремонтных работ и необходимую замену оборудования. Экономическая эффективность обследований достигается благодаря своевременному устранению опасных дефектов, оптимизации планирования необходимого объема ремонтных работ, а при отсутствии значительных дефектов даже у трансформаторов с большим сроком службы – увеличению межремонтного периода, сохраняя достаточно высокую эксплуатационную надежность этих электрических машин.
Результаты комплексных диагностических обследований трансформаторов, проработавших 20 и более лет, показывают (см. диаграмму), что 30% из них могут эксплуатироваться без каких-либо ограничений и всего лишь 2% должны быть заменены. Примерно 15 % трансформаторов требуют оперативного проведения капитальных ремонтов, а другие трансформаторы - либо относительно небольших и недорогостоящих восстановительных ремонтов (23%), либо учащенного диагностического контроля (30%).

Цели и задачи работы

Основная цель работы - дать объективную оценку состояния трансформаторов, выявить дефекты всех систем и узлов этих электрических машин, в том числе:
- твердой изоляции (увлажнение, загрязнение, деструкцию);
- трансформаторного масла;
- обмоток (уровень прессовки, деформации);
- магнитной системы (прессовку, потерю изоляции элементов конструкции и т.п.);
- системы охлаждения, очистки и защиты масла;
- вводов;
- регуляторов напряжения и контактной системы,
и разработать рекомендации по устранению дефектов, проведению ремонтных работ и дальнейшей эксплуатации трансформаторов.

Основные методы обследования

При комплексном диагностическом обследовании используют как традиционные методы, широко применяемые при текущем контроле, так и методы, редко используемые в эксплуатации, так как они требуют дорогостоящего оборудования, расходных материалов, специальной подготовки персонала и т.д.
Для сокращения объема и удешевления работы максимально используются результаты эксплуатационных измерений.
Основные этапы комплексного обследования трансформаторов:

1. Подготовительный этап.
• Анализ аварийности и характерных дефектов трансформаторов аналогичной конструкции (в том числе на основании результатов обследований и проведенных ремонтов).
• Сбор и анализ эксплуатационной информации (режимов работы трансформатора, уровней токов КЗ, результатов измерений электрических параметров трансформатора, физико-химических анализов масла из бака, вводов и РПН и др.).
2. Этап полевых работ.

Полевые обследования проводятся в режиме наибольшей возможной нагрузки (желательно не менее 50% номинальной, а также на отключенном трансформаторе (если запланированы электрические испытания).
Продолжительность полевых обследований – 4-10 рабочих часов. При проведении измерений на отключенном трансформаторе время полевых обследований увеличивается до 9-18 рабочих часов.

На отключенном трансформаторе проводятся традиционные электрические измерения:
• изоляционных характеристик обмоток и вводов;
• потерь холостого хода;
• сопротивления короткого замыкания;
• сопротивлений обмоток постоянному току;
• другие измерения (при необходимости).

В режиме нагрузки трансформатора проводятся измерения:
• локация ЧР, а также искровых и дуговых разрядов в баке акустическими приборами;
  

• локация ЧР, а также искровых и дуговых разрядов в баке и вводах электромагнитным методом;

• тепловизионное обследование бака, вводов, охладителей, радиаторов, адсорберов, термосифонных фильтров, маслонасосов, контактов аппаратных зажимов и др.;
 
   

• вибрационное обследование с целью определения состояния прессовки обмоток и магнитопровода, общего состояния конструкции трансформатора, а также маслонасосов системы охлаждения;

• измерение напряженности магнитного поля у стенки бака.

Проводится отбор проб масла из бака, маслонаполненных вводов и контакторов РПН для проведения анализов в химической лаборатории НПО "ТЕХНОСЕРВИС-ЭЛЕКТРО".

3. Этап лабораторных исследований
Включает в себя проведение анализов масел из баков, вводов, контакторов РПН:
• высокочувствительного хроматографического анализа растворенных в масле 11 газов;
• влагосодержания трансформаторных масел кулонометрическим титрованием с реактивом Карла Фишера;
• анализа степени старения и деструкции твердой изоляции электрооборудования по содержанию фурановых производных в трансформаторном масле, методом высокоэффективной жидкостной хроматографии;
• измерения тангенса угла диэлектрических потерь tgδ и удельной объемной проводимости масла при различных температурах при нагреве и охлаждении;
• оценки эксплуатационных свойств трансформаторных масел и наличия дефектов при помощи контроля фракционного состава, количества и характера загрязнений (механических примесей) в маслах по классу промышленной чистоты (КПЧ), в том числе методом мембранной фильтрации;

• определения содержания антиокислительной присадки, ароматических углеводородов, продуктов старения в масле при помощи инфракрасной спектроскопии;
• определения пробивного напряжения, кислотного числа, температуры вспышки и других параметров.

4. Этап составления технического отчета.
По итогам работы Заказчику передается отчет, в котором приведены результаты обследования, их анализ и заключение о состоянии силового трансформатора (автотрансформатора или шунтирующего реактора), включающее:
• перечень выявленных в результате обследования дефектов в активной части, высоковольтных вводах, системе охлаждения, РПН и др.;
• документальное подтверждение возможности дальнейшей нормальной эксплуатации трансформатора (автотрансформатора, шунтирующего реактора) или заключение о необходимости вывода его из работы;
• рекомендации по дальнейшей эксплуатации с перечнем возможных ограничений режимного характера и дополнительного диагностического контроля;
• перечень необходимых работ при текущем ремонте или программа проведения капитального ремонта трансформатора.