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). 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. Срок службы трансформаторов составляла от 0,5 до 80 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, Сербии и Молдове.
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.