1. Методы диагностирования силовых трансформаторов тяговых подстанций
|
Скачать 1.65 Mb.
|
Трансформаторное масло представляет собой смесь достаточно сложных органических соединений различных классов. В процессе эксплуатации под воздействием таких факторов, как электрические и магнитные поля, влажность и температура как внутри, так и вне высоковольтного маслонаполненного электрооборудования, происходит разложение исходно содержащихся в трансформаторном масле органических соединений. Помимо того, в масло переходят продукты деструкции твердой изоляции и других конструкционных материалов. Образующиеся продукты разложения в свою очередь могут вступать в новые взаимодействия друг с другом, следствием чего является появление более сложных соединений с относительно большей молекулярной массой. Кроме того, появляющиеся вторичные компоненты порой представляют значительную опасность, так как, вступая во взаимодействие с элементами конструкции оборудования, существенно ускоряют процесс его износа и даже являются причиной аварий. Этот процесс может происходить достаточно быстро и при отсутствии своевременного выявления приводит к выходу оборудования из строя. Следовательно, своевременное обнаружение в трансформаторном масле тех или иных образующихся в процессе эксплуатации компонентов, несомненно, является важной задачей для надежной оценки состояния высоковольтного маслонаполненного оборудования. Важным является также тот факт, что образующиеся соединения представляют собой все многообразие агрегатных состояний: газообразное, жидкое и твердое. Причем, в зависимости от условий эксплуатации они могут находиться в масле в виде раствора (газ в газе, газ в жидкости, жидкость в жидкости, твердое тело в жидкости), суспензии (твердое вещество в жидкости) или эмульсии (жидкость в жидкости), а также образовывать различные ассоциаты. Таким образом, в процессе эксплуатации исходный состав трансформаторного масла еще более усложняется как с качественной (состав) и количественной (концентрации) точки зрения, так и по агрегатному состоянию. Необходимость контроля за изменением состава масла в процессе эксплуатации поставила вопрос о выборе такого аналитического метода, который смог бы обеспечить надежное качественное (состав) и количественное (концентрации) определение содержащихся и образующихся в масле соединений. В наибольшей степени этим требованиям отвечает хроматография, которая в современном варианте представляет собой комплексный метод, объединивший стадию разделения сложных смесей на отдельные компоненты и стадию их количественно-качественного определения (детектирование). На сегодня хроматография широко используется для анализа растворенных в трансформаторных маслах газов, воздуха, воды, фурановых соединений и ионола. Результаты таких анализов являются одним из важнейших параметров, по которым проводится оценка состояния маслонаполненного высоковольтного электрооборудования. В настоящее время в эксплуатацию помимо традиционных испытаний все более широкое применение находят такие современные методы, как высокоэффективная жидкостная и газовая хроматография, определение фракционного состава механических примесей и характера загрязнений при помощи автоматических счетчиков частиц и устройств мембранной фильтрации, инфракрасная спектроскопия, определение электрической проводимости трансформаторных масел.
Первичная оценка состояния трансформаторов основывается на анализах трансформаторного масла. Однако этот вид анализа не дает исчерпывающей информации о состоянии бумажной изоляции. Поэтому специалистами в течение длительного времени проводился поиск в трансформаторном масле соединений-индикаторов, характеризующих старение целлюлозной изоляции. В результате этих исследований было установлено, что такими соединениями являются фурановые производные, образующиеся при старении бумажной изоляции, причем, как оказалось, концентрация фурфурола в масле хорошо коррелируется со степенью полимеризации бумаги. Метод контроля состояния бумажной изоляции маслонаполненного оборудования по содержанию фурановых производных получил распространение за рубежом с середины 80-х годов и стал применяться дополнительно к анализу растворенных в масле газов. Как правило, для этой цели используются всевозможные хроматографические методы и метод фотометрии. Наибольшее распространение за рубежом получил метод высоко эффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), отличительной особенностью которого является применение капиллярной микроколонки, обладающей большой разделительной способностью. В качестве подвижной фазы используются водные растворы метанола или ацетонитрила, а для обнаружения фурановых производных - ультрафиолетовый детектор. Жидкостные хроматографы достаточно дорогие приборы и требуют значительно большей квалификации обслуживающего персонала по сравнению с газовыми хроматографами. Разработаны несколько методик определения фурановых производных, позволяющих использовать уже имеющиеся в лабораториях энергосистем газовые хроматографы или фотоколориметры. 1.3.1.1 Метод определения четырех фурановых производных методом газожидкостной хроматографии Методика определения фурановых производных методом газожидкостной хроматографии основана на предварительной экстракции фурановых соединений из масла, разделении их на хроматографической колонке с по следующим обнаружением пламенно-ионизационным детектором таких компонентов, как фурфурол (FAL), 2-ацетилфуран (ACF), 5-метилфурфурол (MEF) и фурфуриловый спирт (FOL). Экстракция проводится в стеклянных медицинских шприцах на 20 мл при соотношении объемов масла и экстрагента 20:1, причем в этой методике, равно как и в других методиках определения фурановых производных, экстракция проводится как с целью отделения определяемых соединений от компонентов масла, так и с целью повышения чувствительности анализа. Объем экстракта, дозируемый в хроматограф, составляет 1-2 мкл. Температура термостата колонок 170-180°С. Соотношения аргона, водорода и воздуха стандартные, 1: 1: 10. Градуировка хроматографа проводится по образцам масла с известным содержанием фурановых производных. Предел обнаружения FAL, ACF и MEF в масле не превышает 0,1 мг/кг, в то время как предел обнаружения фурфурилового спирта составляет 0,03 мг/кг при соотношении сигнал/шум более 10:1. Методика аттестована на государственном предприятии «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева». Относительная погрешность определения фурановых соединений в градуируемом диапазоне концентраций от 0,5 до 10 мг/кг не превышает 15%. Несомненным преимуществом применяемой в этой методике хроматографической колонки является возможность ее использования не только для определения фурановых соединений, но и для определения антиокислительной присадки ионол. 1.3.1.2 Экспресс-методика визуального определения фурфурола в трансформаторных маслах Экспресс-методика визуального полуколичественного определения фурфурола также основана на взаимодействии FAL с уксуснокислым анилином. Эта методика не требует никакого аппаратурного обеспечения, но в то же время позволяет определить не только наличие фурфурола в масле, но и интервал значений концентраций, в котором находится содержание этого соединения. Она хорошо сочетается с любой количественной методикой определения фурановых производных - ВЭЖХ, ГЖХ или фотометрии. Это означает, что количественный анализ этих соединений в большинстве случаев следует проводить, если в масле обнаружен фурфурол, что значительно снижает трудозатраты на проведение этого анализа и способствует более длительной работе хроматографических колонок и приборов. К настоящему времени в ВС Ленэнерго проанализировано более 450 проб трансформаторного масла на определение фурфурола. Следует отметить, что реальное содержание фурфурола в эксплуатационных маслах на много меньше того уровня, который регламентирован в последнем издании «Объема и Норм испытания электрооборудования». В большинстве случаев высокое содержание FAL (> 1 мг/кг) зарегистрировано в кислых маслах с относительно высоким содержанием С02. В настоящее время без накопления достаточного опыта еще рано говорить о каких-либо надежных критериях оценки состояния бумажной изоляции по определению фурановых соединений. Тем не менее, если в практику эксплуатации не внедрять методики определения фурановых соединений, то этот метод контроля не сможет развиваться. Следует отметить, что уже сейчас (до выработки надежных критериев отбраковки) только по факту обнаружения фурановых производных в масле можно установить, в какой очередности следует выводить оборудование в ремонт при прочих равных параметрах его отбраковки. 1.3.2 Определение фракционного состава механических примесей. Контроль класса промышленной чистоты Электроизоляционные свойства трансформаторных масел в первую очередь определяются их чистотой. Так на пробивное напряжение трансформаторных масел отрицательное воздействие оказывает дисперсная вода и твердые частицы, обладающие электропроводящими свойствами. Воздействие частиц в зависимости от их количества, размера и природы требует более глубоких исследований, что практически невозможно без применения современных систем и приборов контроля за степенью загрязнения. Определение содержания механических примесей в маслах может осуществляться весовыми методами по ГОСТ 6370-83 или РТМ 34.70.653-83, которые трудоемки, продолжительны по времени и не дают информации о размере и природе частиц. Для определения содержания загрязнений в маслах с учетом их количества и размеров, а также их характера используются автоматические счетчики частиц совместно с лабораторией мембранной фильтрации. При этом контролируется класс промышленной чистоты (КПЧ) по ГОСТ 17216-71 и (или) ISO 4406, который наиболее полно описывает дисперсную фазу в маслах. По заказу РАО ЕЭС России в 90-х годах были изготовлены и адаптированы для нужд энергетики приборы контроля промышленной чистоты энергетических масел. Лабораторный прибор - АЗЖ-915, АЗЖ-975 (последний может работать в стандарте ГОСТ 17216 или ISO 4406), прибор встроенного контроля ПОТОК-945, ПОТОК-995. Подтверждение соответствия функциональных показателей выше перечисленных анализаторов загрязнения жидкостей отраслевым требованиям и условиям эксплуатации было проведено фирмой "ОРГРЭС" в 1994 г. Также были проведены сравнительные испытания прибора АЗЖ—915 с результатами исследований гранулометрического состава методом мембранной фильтрации фирмы "PALL" на электрозаводе имени Куйбышева. Расхождение результатов между двумя принципиально различными методами в основном составила не более 3%. Определение количества загрязнений в маслах по классу промышленной чистоты по ГОСТ 17216-71 и (или) ISO 4406 является мощным диагностическим средством, позволяющим контролировать не только эффективность действия средств очистки, но и позволяющих выявлять наличие и развитие различных дефектов в энергетическом оборудовании. Данный метод значительно более информативен, достоверен, оперативен и прост в обслуживании по сравнению с применяемыми весовыми методами. Как правило, трансформаторные масла содержат большое количество частиц менее 10 мкм, и они, обладая значительной подвижностью, способны дрейфовать и концентрироваться в областях повышенных напряженностей электрического поля. Это приводит к усилению неоднородности поля и последующему снижению надежности масляной изоляции. Частицы металлов, кроме ухудшения электроизоляционных свойств, усиливают каталитическое воздействие на термоокислительное старение масел. Контроль класса промышленной чистоты позволяет осуществлять диагностику состояния бумажно-масляной изоляции электрооборудования непосредственно при их эксплуатации (для этих целей очень интересно определение количества целлюлозных волокон в масле). "Техносервис-Электро" в своей практике контроля КПЧ совместно использует приборы серии АЗЖ, ПОТОК и лабораторию мембранной фильтрации фирмы "PALL".Совместное применение этих приборов позволяет определять не только количество, но и природу частиц, содержащихся в масле. 1.3.3 Контроль влажности Важным источником ухудшения изоляционных свойств является содержащаяся в масле вода, которая может появляться в нем как при нарушении герметичности оборудования, так и при интенсивном процессе окисления изоляции, одной из причин которого является недостаточное содержание в масле антиокислительной присадки ионол. Задача по определению воздуха и воды в основном решается с использованием РД 34.43.107-95. Вместе с тем, важным является тот факт, что вода, присутствующая в масле, может находиться в не только в растворенном, но и в связанном виде, а также в виде эмульсии. Присутствующая в связанном виде вода - это та вода, которая находится в масле в сольватированной форме. Между всеми тремя видами воды, которые определяют общее ее содержание в трансформаторном масле, существует динамическое равновесие. Это равновесие может смещаться в ту или иную сторону под действием различных факторов и, в первую очередь, температуры. Изменение температуры может приводить к изменению соотношения этих форм воды и, как следствие, к изменению изоляционных свойств трансформаторных масел. Влагосодержание трансформаторных масел в России в основном контролируют по ГОСТ 7822-75 гидридкальциевым методом на приборе ПНВ. Однако наибольшее применение в мире получил метод кулонометрического титрования воды в реактиве Карла Фишера на автоматических приборах по стандарту МЭК 814. Разработка методики оценки увлажненности трансформатора, не требующей его вскрытия, проведена в последние годы рядом фирм и университетов Германии и Швейцарии. Метод анализа токов поляризации и деполяризации (РDС - Polarization/Depolarization Currents) как неразрушающий метод определения содержания влаги в твердой изоляции. При измерениях постоянное напряжение 100 В прикладывается к контролируемому объекту на время заряда, а затем происходит разряд на измеритель тока. Измерения проводятся анализатором PDC-Analyser-3205 (разработка компании "Siemens AG"). Для анализа используется модель изоляции трансформатора, учитывающая геометрические соотношения масла, барьеров и дистанционных реек. Электрическая модель соответствует схеме Максвелла - Вагнера, представляющей изоляцию как бесконечный ряд резистивно-емкостных цепочек с разной постоянной времени. По мнению авторов метода, хорошее соответствие результатов PDC-анализа непосредственному определению влаги в изоляции по Карлу Фишеру и по измерениям точки росы, проведенным на заводе Siemens на многих трансформаторах разной мощности, конструкции и срока службы, позволяет считать PDC-анализ надежным методом определения увлажнения твердой изоляции. На основе результатов PDC-анализа эксплуатационный персонал может принимать решение о дальнейших действиях, в частности, о сушке активной части трансформатора на месте установки. В настоящее время НПО "Техносервис-Электро" разработал и испытал отечественный анализатор влаги по методу МЭК 814 – это АКВА-901. Определение воды в трансформаторных маслах по стандарту МЭК 814 включено в РД 34.43.107-95 и вошло в "ОНИЭ" 6 издание. Основные преимущества данного анализатора и метода заключаются в оперативности и простоте процедуры контроля. Существующие методы анализа воды в масле, как правило, ограничиваются в основном суммарным определением растворенной и эмульгированной воды. Эти методы не дают возможности индивидуального определения связанной и общей воды. Из вышеизложенного вытекает необходимость разработки методики определения в масле не только растворенной и эмульгированной, но и связанной воды. НПФ "ЭЛЕКТРА" была разработана газохроматографическая методика анализа воздуха и воды, растворенных в трансформаторных маслах, которая не только соответствует требованиям РД 34.43.107-95, но и позволяет определять совместно растворенную и эмульгированную воду, а также общее содержание в масле воды, включая связанную воду. Эта методика основана на прямом вводе пробы масла в испаритель хроматографа при разных температурах испарителя. Температура испарителя выбирается в зависимости от конструкции каждого конкретного хроматографа. Проба масла (20-100 мкл), введенная в испаритель хроматографа, переходит в парообразное состояние и выделенные из нее воздух и вода разделяются на хроматографической колонке. После разделения воздух и вода переносятся газом-носителем (гелием) в детектор по теплопроводности (ДТП). Для предотвращения попадания анализируемого масла в разделительную колонку и возможности поддержания высокой температуры в испарителе хроматографа перед основной разделительной колонкой устанавливается предколонка, заполненная диатомитовым носителем. Поскольку масло вводится в испаритель "напрямую", то через какое-то время необходимо проводить регенерацию системы для его удаления. В испаритель допустимо вводить суммарно до 0,6 мл масла, после чего проводится регенерация предколонки с целью удаления из нее масла. Эта операция выполняется в режиме обратной продувки газом носителем при повышенных температурах испарителя и детектора. Время регенерации составляет 3-4 часа. Градуировка хроматографа по воздуху осуществляется специальным микродозатором, позволяющим вводить дозы воздуха от 0,5 до 20 мкл. Устройство, обеспечивающее проведение градуировки хроматографа по воздуху и регенерации хроматографической системы после введения в нее масла "напрямую", разработано, выпускается и внедряется НПФ "ЭЛЕКТРА". Данное устройство является основным элементом установки для определения воздуха и воды в трансформаторных маслах. 1.3.4 Метод определения растворенного в масле ионола Методика, позволяющая определять растворенный в масле ионол. В хроматограф вводится не непосредственно масло, а спиртовой экстракт из него. В этом случае отсутствует необходимость в защите разделительной колонки и детектора хроматографа с помощью предколонки. Ионол извлекается из масла экстракцией. Время расслоения фаз после проведения экстракции составляет не более 2 часов. Анализ ведется на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором (ДИП) или с ДТП. В качестве газа-носителя можно использовать гелий, а также аргон или азот при работе с ДИП. Градуировка хроматографа проводится по раствору ионола в спирте. При градуировке рассчитывается поправочный коэффициент чувствительности по ионолу. Разработанные методики активно используются в АО ВНИИЭ для оценки эксплуатационного состояния высоковольтного маслонаполненного электрооборудования по программам РАО "ЕЭС России". Данные методики готовы к внедрению, как на хроматографах потребителей, так и с поставкой хроматографов, адаптированных к этим методикам. 1.3.5 Автоматизированная система измерения температурой зависимости тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла Среди контролируемых показателей масла повышенное внимание уделяется измерению температурной зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tgδ = f(T). Методика ее получения задается ГОСТ 6581-75 «Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний». Предприятием ООО «Электродиагност» была выполнена разработка нескольких модификаций автоматической системы АСТ-1-1, АСТ-1-4, АСТ-1М для измерения зависимости tgδ = f(T). Таблица 2 - Основные показатели приборов ИТП-4 и АСТ-1-1
Последняя цифра в обозначении АСТ соответствует количеству испытательных трехзажимных ячеек плоского типа, что позволяет в едином измерительном цикле производить испытания от одной (АСТ-1-1) до четырех (АСТ-1-4) проб ЖД. Последняя модификация АСТ-1М является полным аналогом АСТ-1-1, но изготовлена с использованием микропроцессорной техники. Разработан также прибор ИТП-4 с ручным управлением при измерении зависимости tgδ = f(T). Принцип работы АСТ-1-1 заключается в измерении фазового сдвига между сигналами синусоидальной формы, один из которых снимается с нижнего плеча резистивного делителя напряжения, а второй, с измерительного сопротивления, включённого последовательно испытательной ячейкой. Оцифрованные осциллограммы сигналов с измерительных сопротивлений от испытательной ячейки поступают в компьютер, где для каждой ячейкивычисляется tgδ залитого в неё масла, температура которого уже измерена термодатчиком. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
«Техническое обследование состояния силовых трансформаторов 35-110... Участники подавать свои предложения на право заключения договора возмездного оказания услуг: «Техническое обследование состояния... |
|
Эволюция тяговых подстанций на железных дорогах Франции Целью является эволюция систем электроснабжения, в частности тяговых подстанций и их оборудования, для повышения надежности, снижения... |
 |
Учебного курса, содержание лекции Проверка силовых трансформаторов перед включением в работу Способы сушки изоляции трансформаторов |
|
Типовая технологическая карта монтаж силовых трансформаторов с естественным... Елены инструкцией "Транспортирование, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию силовых трансформаторов напряжением до 35 кВ включительно... |
|
Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов. Методические указания. 2000г с. 12 |
|
1. Прибор для измерения параметров силовых трансформаторов "Коэффициент" Предмет закупки Прибор для измерения параметров силовых трансформаторов Коэффициент |
|
Техническое задание на ремонт силовых трансформаторов 110/35кВ со... Капитальный ремонт трансформаторов тдн-16000/110/6 с приобретением нового привода мз-2 и его монтажом, тмт-6300/110/35/10, тмн-2500/110/35/,... |
|
Техническое описание и инструкция по эксплуатации -1 Установка типа им-65 (в дальнейшем по тексту- установка) предназначена для испытания выпрямленным напряжением изоляции силовых кабелей,... |
|
Стандарт Работник по техническому обслуживанию и ремонту железнодорожных тяговых и трансформаторных подстанций, линейных устройств системы... |
|
Профессиональный стандарт Работник по техническому обслуживанию и ремонту железнодорожных тяговых и трансформаторных подстанций, линейных устройств системы... |
|
Пояснительная записка к проекту профессионального стандарта «Работник по техническому обслуживанию и ремонту железнодорожных тяговых и трансформаторных подстанций, линейных устройств системы... |
|
Техническое задание на проведение конкурентной процедуры по поставке... Один прибор «виток-омметр» (с комбинированным питанием), один измеритель параметров изоляции «Тангенс-2000», один прибор для измерения... |
|
Центр организации труда и проектирования экономических нормативов пояснительная записка «Работник по техническому обслуживанию и ремонту железнодорожных тяговых и трансформаторных подстанций, линейных устройств системы... |
|
1. Общие положения Запрос предложений на право заключения договора на поставку трансформаторов силовых масляных |
|
Курсовой проект «Электроснабжение и энергосбережение на предприятии» Методика выбора числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций |
|
Обслуживание силовых трансформаторов Предисловие Силовые трансформаторы широко распространены и используются в различных отраслях народного хозяйства |