автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Исследование и разработка элементов систем непрерывного контроля изоляции трансформаторов высших классов напряжения

На правах рукописи

00501^'

ПУЛИКОВ Петр Георгиевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ВЫСШИХ КЛАССОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.14.12 - Техника высоких напряжений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

9 ФЕВ 2012

Санкт-Петербург -2011

005010437

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» (ФГБОУ ВПО «СПбГПУ»)

Научный руководитель - кандидат технических наук,

Монастырский Александр Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Андреев Александр Михайлович

кандидат технических наук, доцент Голенко Олег Викторович

Ведущая организация: ОАО «Межрегиональная распределительная

сетевая компания Северо-Запада».

Защита состоится « / » 2012 г. в '(р час. 00 мин. на заседании

диссертационного совета Д 212.229.11 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251,

Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, главное здание, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.229.11 кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Электроэнергетическое оборудование средних и высших классов напряжения является одним из наиболее дорогостоящих и ответственных видов оборудования, применяемого на этапе производства, распределения и потребления электроэнергии. В последние годы появился ряд новых проблем, главной из которых является существенное старение парка эксплуатируемого оборудования. Действительно, ещё вначале 2000-х в сетях МРСК ФСК около 60% трансформаторов класса напряжения 110 кВ и выше уже отработали свой нормативный ресурс в 25 - 30 лет, но при этом большая их часть имела удовлетворительное состояние твердой изоляции (основной фактор, определяющий реальный срок службы трансформатора). Поэтому замена таких трансформаторов представляется нецелесообразной.

Также известно, что количество трансформаторов, "доживающих" до отказов по причине термохимического старения твердой изоляции (естественный износовый отказ), составляет по разным источникам от 7 до 20%. Это доказывает неэффективность нормативной системы периодического контроля и ставит задачу раннего выявления появляющихся дефектов, что позволит не только избежать аварий, но и существенно продлить срок эксплуатации оборудования сверх нормативных значений. Решение этой задачи с проведением комплексных обследований, при условии применения

современных методов диагностики, позволяет определить состояние обследуемого оборудования с надёжностью, достигающей 98%. Однако, такие обследования не могут проводиться часто из-за их высокой стоимости. В связи с этим особую актуальность приобретает задача широкого внедрения

недорогих систем непрерывного контроля состояния трансформаторного оборудования. Это продиктовано, тем обстоятельством, что для трансформаторов, отработавших свой нормативный (но не физический) ресурс число быстро развивающихся и внезапных отказов доходит до 60%. Развитие дефектов, приводящих к таким отказам невозможно контролировать нормативными периодическими измерениями.

Системы непрерывного контроля активно развиваются для всех

основных видов электрооборудования, и в особенности для трансформаторов, в течение последних 20 лет как у нас в стране, так и за рубежом. Однако широкому внедрению подобных систем мешает их большая стоимость - 300800 тыс. евро. Кроме того, ни в одной из систем для трансформаторов нет полного контроля изоляции, экономические убытки, от отказов которой доходят до 98%. Для выявления проблем, развивающихся в изоляции трансформаторов, достаточно контролировать всего три параметра:

растворенные в масле газы, электрическую прочность масла (ипр) и характеристики частичных разрядов (ЧР).

Разработка и внедрение систем непрерывного контроля позволит решить две насущные проблемы энергетики - продление срока эксплуатации и обслуживание по реальному состоянию трансформатора, а также ряд других проблем.

Объектом исследования в данной работе является изоляция силовых трансформаторов высших классов напряжения. Предметом исследования — методы непрерывного контроля силовых трансформаторов высших классов напряжения.

Одним из наиболее эффективных методов выявления дефектов в трансформаторном оборудовании является анализ растворенных в масле газов. Измерение концентрации водорода и углеводородных газов (метан, этан, этилен, ацетилен) позволяет выявлять дефекты, появляющиеся и развивающиеся в трансформаторах. Этот метод сейчас эффективно применяется для выявления дефектов в трансформаторном оборудовании, однако основная измерительная методика - газовая хроматография -достаточно дорогая и трудно реализуема в системах непрерывного контроля. Для непрерывного контроля могут использоваться датчики растворенных в масле газов. На сегодняшний день уже есть разработанные газовые датчики зарубежных фирм - General Electric, Morgan Schaffer и MTE, однако их высокая стоимость не позволяет применять их в системах непрерывного контроля состояния трансформаторов, предназначенных для широкого внедрения.

Напрямую прочность масла контролировать достаточно сложно, поэтому ее можно контролировать по косвенным характеристикам - состоянию влаги в масле и механическим примесям. Прочность масла существенно снижается при появлении эмульгированной влаги в масле. Из литературы известно, что при влажности твердой изоляции в пределах 2% появление эмульгированной влаги в масле в диапазоне эксплуатационных температур практически исключено, а до 4% маловероятно. Поэтому оценить вероятность появления эмульгированной влаги и, как следствие, снижение электрической прочности масла можно путем контроля влажности твердой изоляции Wt. Помимо влаги на электрическую прочность масла сильное влияние оказывают механические примеси в масле, которые можно контролировать в непрерывном режиме. Однако разработанных датчиков механических примесей для применения их в системах непрерывного контроля нет.

Вышеизложенное формирует цель работы: разработка элементов систем непрерывного контроля состояния изоляции трансформаторов высших классов напряжения, таких как датчик растворенных в масле газов, датчик влажности твердой изоляции и датчик механических примесей, предназначенных для широкого внедрения на трансформаторы мощностью от 25 ООО кВА. Так как стоимость таких систем не должна превышать 1-3% от стоимости оборудования, состояние которого оно контролирует, то стоимость разрабатываемой системы в целом должна лежать в пределах 300-800 тыс. руб. Стоимость газового датчика не должна превышать 100 тыс. руб.

Достижение поставленной цели связывается в данной диссертационной работе с решением следующих задач:

- оценка эффективности традиционных методов контроля технического состояния силовых трансформаторов, обзор дефектов, возникающих в силовых

трансформаторах высших классов напряжения, определение наиболее опасных из них;

- обзор эффективных методов ранней диагностики, применимых в системах непрерывного контроля;

- исследование методов выделения газов из масла и измерения их концентрации с помощью газовых сенсоров;

- исследование процессов миграции влаги в системе масло-твердая изоляция, определение зависимостей физических величин от влагосодержания, позволяющих определять влажность твердой изоляции, разработка методов определения влагосодержания твердой изоляции;

- исследование процессов светорассеяния и светопоглощения на механических примесях в масле и разработка методики измерения их концентрации;

- оценка эффективности применения разработанных компонентов в системах непрерывного мониторинга силовых трансформаторов.

При решении поставленных задач использовались следующие методы научного исследования: анализ статистических данных по отказам

трансформаторов, создание испытательных стендов для исследования контролируемых процессов, создание опытных образцов датчиков и их апробация в реальных условиях; компьютерное моделирование.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, и основные положения, выносимые на защиту:

1. Исследованы методы выделения газов из масла, которые могут использоваться в системах непрерывного контроля, и выбраны наиболее эффективные из них.

2. Исследованы процессы диффузии газов через полимерные мембраны, получены значения коэффициентов диффузии и постоянных времени диффузии газов из масла в газовую полость через различные полимерные материалы и выбраны наиболее перспективные из них.

3. Исследованы изменения диэлектрических характеристик пропитанных маслом образцов различных целлюлозных материалов в зависимости от влажности, температуры, частоты приложенного напряжения, выведены уравнения для этих зависимостей, показано, что для определения влажности наиболее удобным параметром является диэлектрическая проницаемость, поскольку она в наибольшей степени зависит от влажности и слабо зависит от остальных факторов.

4. Исследованы механизмы температурной миграции влаги в системе масло-целлюлоза для разных образцов целлюлозных материалов, определены скорости диффузии влаги для различных материалов и выбраны наиболее удобные для использования в датчиках влажности твердой изоляции.

5. Исследованы процессы светорассеяния на механических примесях в потоке масла, получены зависимости изменения светового потока на фотоприемнике от размеров примесей, на основании которых получено значение передаточного коэффициента.

Прикладная ценность полученных результатов.

На основании проведенных исследований разработаны датчики растворенных в масле диагностических газов, влажности твердой изоляции и механических примесей, которые в составе комплексов непрерывного контроля состояния трансформаторного оборудования установлены в промышленную эксплуатацию на реальных энергетических объектах.

Реализация результатов.

Разработанные датчики растворенных в масле диагностических газов, влажности твердой изоляции и механических примесей используются в составе комплексов непрерывного контроля состояния трансформаторного оборудования, конструктивно объединенных в единый блок - блок встроенных датчиков (БВД). БВД в составе комплексов установлены на следующих энергетических объектах:

- Сургутская ГРЭС-2, на двух трансформатора ТНЦ-1000000/500;

- г. Казань, п/ст «Киндери», ТатЭнерго на трех однофазных трансформаторах АОДЦТН-167000/500/220;

- г. Великий Новгород, п/ст Районная 110/6кВ, МРСК «Северозапада», на трансформаторе ТДН-40000/110;

- п/ст «Соломбальская», АрхЭнерго, на двух трансформаторах ТДТН-40000/110У1;

- ЦРП7, Лукойл, Волгограднефтепереработка, на двух трансформаторах ТРДНФ-25000/40000/110У5;

- п/ст Кудрово, Ленэнерго, на двух трансформаторах ТРДН-63000/110У1;

- Нижнекамская ГЭС, на четырех блочных трансформаторах ТЦ-400000/500.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Пятой Международной научно-технической конференции «Электрическая изоляция - 2010» (Санкт-Петербург, 2010); на постоянно действующем семинаре ПЭИПК "Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования" по теме Современные проблемы производства, эксплуатации и ремонта трансформаторного оборудования 2006г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять работ, из них три работы в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа выполнена на 148 страницах основного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения, 80 рисунков, 26 таблиц, списка использованных источников, который содержит 94 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены объект, предмет, цель, задачи и методы исследования, раскрыты

научная новизна и практическая ценность результатов исследования, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, дан краткий обзор диссертации по главам.

В первой главе произведен обзор дефектов, возникающих в основных элементах конструкции трансформаторов (обмотках, изоляции, магнитопроводе, устройствах РПН, системе охлаждения, высоковольтных вводах и др). Описаны и оценены нормативные методы диагностики состояния изоляции трансформаторов. Произведен выбор эффективных методов ранней диагностики, которые могут быть применены в системах непрерывного контроля состояния трансформаторов. Дан краткий обзор существующих систем непрерывного контроля состояния трансформаторов, зарубежных фирм Alstom (MS3000), Siemens (SITRAM), Стерлинг Групп Украина и отечественных фирм Димрус (ТДМ), АСУ-ВЭИ (СУМТО). Сделан вывод о том, что ни одна из существующих систем не охватывает всего комплекса необходимых параметров для выявления любого вида дефекта, появляющегося или развивающегося в изоляции трансформатора. Произведен обзор разработанных газовых датчиков, таких фирм как General Electric, Morgan Schaffer и MTE. Сделан вывод о невозможности их широкого внедрения ввиду их высокой стоимости. Сформулирована цель работы.

Вторая глава посвящена разработке датчика газов, растворенных в масле. Для этого были решены следующие задачи:

1. Определен необходимый и достаточный состав газов, которые надо контролировать для выявления любых типов дефектов, зарождающихся в трансформаторе: нарастание в масле водорода, суммы углеводородных газов и оксида углерода.

2. Выбран способ выделения данных газов из масла. Сравниваются два основных принципа газовыделения - через полупроницаемую полимерную мембрану и выделение газа из тонкого слоя масла. Датчики с использованием полупроницаемой полимерной мембраны имеют сравнительно большое время установления равновесного газосодержания (50-80 часов), зато они просты по конструкции, имеют меньшую стоимость и более высокую эксплуатационную надежность. Датчик с выделением газа из тонкого слоя масла имеет более сложную конструкцию, масляный насос с движущимися частями, что обуславливает снижение эксплуатационной надежности, зато обеспечивает очень малое время установления равновесного газосодержания (1 час).

3. Выбраны типы газовых сенсоров, способных количественно определять концентрацию определенных газов в газовой смеси. Для измерения малых концентраций водорода, углеводородных газов и оксида углерода в газовой полости лучше всего подходят два основных типа сенсоров: электрохимические и полупроводниковые. Рассмотрены принципы работы этих сенсоров. Показано, что в полупроводниковых газовых сенсорах от концентрации измеряемого газа изменяется его сопротивление, причем изменение линейно в логарифмических координатах. Полупроводниковые сенсоры чувствительны к любому из выбранных нами диагностических газов,

поэтому используется в качестве определения суммы газов. В качестве полупроводниковых газовых сенсоров для определения суммы газов использовались сенсоры типа ТС8813 и БОК. Электрохимические газовые сенсоры изменяют выходной сигнал пропорционально концентрации измеряемого газа и обладают достаточной селективностью. Для измерения концентрации водорода применялся датчик МН2-8, а для окиси углерода -МФС-81.

Проведена градуировка выбранных газовых сенсоров по водороду, результаты которой приведены в табл.1. Для электрохимических сенсоров градуировочная кривая строилась по формуле:

С\\2 = &мхим* и,

где и - выходной сигнал сенсора, В;

^ЭЛХИ м градуировочный коэффициент, ррт/В.

Для полупроводниковых сенсоров градуировочная кривая строилась по формуле:

г = 112

Дї

где Ак,, Ьк - постоянные коэффициенты; Лї - сопротивление сенсора.

Электрохимические сенсоры Полупроводниковые сенсоры

Тип к„„„трртЮ Тип А„ кОм Ч>„

МН2-8 №2 861 т3813 №1 466 0,394

МН2-8 №1 232 7таШ №2 570 0.415

МН2-8 №65 647 50К №80 140 0,182

МН2-8 №67 1015 вОК №75 348 0,466

МН2-8 №63 853 ЭОК №90 2000 0,688

МН2-8 №68 559 вОК №76 340 0,328

МФС-81 №33 786

МФС-81 N"32 1010

МФС-81 №9 1177

МФС-81 №12 1892

МФС-81 №13 2746

МФС-81 №11 1155

4. Разработаны две конструкции датчиков, основанных на двух типах газовыделения - через полупроницаемую полимерную мембрану и выделение газа из тонкого слоя масла. Конструкция газового датчика, основанная на выделении растворенных газов через полупроницаемую мембрану, представлена в виде испытательной ячейки К-260, изображенной на рис.1 а), где 1 - масляная камера, 2 - газовая камера, 3 - штуцер для отбора пробы газа, 4 - полимерная мембрана, 5 - металлическая подложка. Конструкция газового датчика, основанная на выделении растворенных газов из тонкого слоя масла, представлена в виде испытательной ячейки КП-4, изображенной на рис. 1 б), где 1 - поток масла; 2 - газовая камера; 3 - газовый датчик; 4 - поплавок, 5 -трансформаторное масло; 6 - масляный насос; 7- штуцер для отбора пробы газа.

а)

б)

У

то Г1ГТПГГГТ

„ " .

7лТ ''п:: '1г:~Р

С

#

3

Рис.1. Схема испытательных ячеек: а) К-260, б) КП-4.

5. Проведено исследование диффузионных характеристик, как мембранного датчика, так датчика с выделением газа из тонкого слоя масла. Для исследования процессов диффузии был сконструирован специальный испытательный стенд с тремя ячейками К-260, показанный на рис.2.

I * !' "'ч

Ы1

1

на

Рис.2. Общий вид испытательного стенда (а) и ячейки К-260 (б).

Выбран материал полимерной мембраны по результатам скорости диффузии водорода через такие материалы как фторопласты, полипропилен, полистирол, полиэтилентерефталат (рис.З), где первая цифра - толщина пленки в мкм, вторая - площадь мембраны в см2. Выбран материал с наибольшим коэффициентом диффузии - фторопласт.

Время, час

Рис.З. Зависимость скорости диффузии водорода от материала полупроницаемой мембраны в системе газ-газ.

Для выбранного материала был проведен эксперимент по определению коэффициента диффузии в рабочем диапазоне температур. Коэффициент диффузии рассчитывался по выведенной в диссертации формуле:

!)-

С

ски

(О)-

£ + £ и/С260 |' г /С260 ' итЬ

(СК1, (0) ~СК2№ (0)) • 5тЬ ■ т

где сК2бо(0) - концентрация водорода в газовой камере ячейки К-260 в начальный момент времени [ррт\;

скп(О) - концентрация водорода в газовой камере ячейки подготовки КП-9 в начальный момент времени [ррт];

Smb = 0.0095 м'- площадь фторопластовой мембраны; d„,b = 7.5 ■ 10~6 м - толщина фторопластовой мембраны;

Кк2бо = 80- 10 й м3- объем газовой камеры ячейки К-260; т - постоянная времени накопления водорода [с];

С| - эквивалентный газовый объем водорода до мембраны [мл];

С2 - эквивалентный газовый объем водорода после мембраны [мл]. Результаты эксперимента и зависимость коэффициента диффузии приведены в табл.2 и на рис.4.

Табл.2. Результаты расчета коэффициентов диффузии

Тмаеяа °С Пост.врем, т, час Коэф. дифф. О. Ю'|3м7с

30 81.1 2.08

50 45.2 3.73

60 34.6 4.87

70 22.5 7.48

а)

б)

■ 1 Ч

1 У V' <6<10

/// ^<4 й iff-» 2x10'15 i / и ! i

О 2Я -В Врем». <1>>с 20 30 Ki $о бо Телпи^атураД'

Рис.4. Зависимость концентрации водорода в К-260 от времени (а) при температуре масла: 1 - 70°С, 2 - 60°С, 3 - 50°С, 4 - 30°С и зависимость коэффициента диффузии от температуры масла (б).

В соответствии с активационной моделью процесса диффузии были вычислены предэкспоненциальный множитель Dfl= 3.02-10‘<s м2/с и энергия активации Е = 30.3 кДж/моль с использованием наименьших квадратов по формуле:

D = Dae~EIRT.

А

• *3.£7 Л/Мик

* S..23

7 / я' . *

4 *

0 ! W'—

Время, мин

Рис.5. Зависимость скорости изменения концентрации газов в газовой полости от производительности насоса маслопленочного датчика.

Также были исследованы диффузионные свойства газового датчика на основе выделения газа из тонкого слоя масла (КП-4), результаты которого приведены на рис.5.

6. Модернизирован и отградуирован по водороду хроматограф Газохром-3101. Модернизация заключалась в расширении динамического диапазона измерений путем применения четырехканального усилителя сигнала в связке с низкоразрядным АЦП, а также реализация режима автоматического измерения и передачи данных на компьютер путем внедрения микроконтроллера и написания соответствующих микрокодов программ. Результаты градуировки на модернизированном хроматографе приведены на рис.6.

а) б)

200 250

1Ш01,мх8

Рис.6. Градуировочная прямая хроматографа Газохром-3101 по водороду в диапазоне от 0 до 300 ррт а) и от 300 до 5000ррт. Объем пробы - 2- мл; скорость газа-носителя - 30 мл/сек.

Третья глава посвящена разработке датчика влажности твердой изоляции. Для этого были решены следующие задачи:

1. Исследована зависимость электрофизических характеристик -удельного электрического сопротивления pv, диэлектрической проницаемости £ и tgb - пропитанного картона от его влагосодержания и температуры.

Зависимость удельного объемного сопротивления pv электрокартона толщиной 0,5 мм от влагосодержания Wl и от температуры T приведена на рис.7.

а) б)

Рг.Омчи \ *

to13;, '

Pv.O.IKV

ю13

ю1'

io"

io10

IQ3

* m=o./%

8 /17 5.1%

* lit 2.4%

Рис.7. Зависимость удельного объемного сопротивления ру электрокартона толщиной 0,5 мм: а) от влагосодержания б) от температуры Т.

Зависимость диэлектрических характеристик tgд и є от влагосодержания картона и температуры приведены на рис.8, рис.9.

а) б)

є

♦ Г::2(ГС № 1 80'С.

5

4.5

4

И і = 1N

(оптчіаі)

• Н і =2,4 % (двухэясист)

' И-ї-0,7* (датчик)

)¥1,

40 60 80 100

т°с

Рис.8. Зависимость диэлектрической проницаемости е электрокартона толщиной 0,5 мм: а) от влагосодержания IV/; б) от температуры Т. а) б)

» Т = 20 С 88 Т - ЙОТ

* НІ = 11,7% (датчик)

Я\У(=4Д%

(ДіГІ’ШК)

.?ЛУ(=2,4%

(двухіїсікт.)

4 0В

IVI %

II 2» 411 60

Рис.9. Зависимость tgS электрокартона толщиной 0,5 мм: а) от влагосодержания

]¥?, б) от температуры Т.

Также получена зависимость е и tgS пропитанного электрокартона толщиной 0,5 мм от частоты /, приведенная на рис. 10.

а) б)

$ » 0.06 ?

щ *\У« = 1,3%

0,04 А

* * " олз : %/

6,5

6 * * * за\\1=(.,?% 0.02 і » & -ш*. »\У1 - 6,7 %

г.? ш 0 :

10 100 1000 10000 100000 10 100 1000 10000 г. кГц <00000

Рис. 10. Зависимость а) £ и б) tgS электрокартона толщиной 0,5 мм от частоты при различном влагосодержании й7?.

В основу реализации датчика влажности твердой изоляции положена зависимость диэлектрической проницаемости от влагосодержания

целлюлозного материала по следующим соображениям:

- зависимость є от влагосодержания 1¥( имеет линейный характер, что упрощает обработку получаемой информации;

- слабая температурная зависимость позволяет не вводить температурную поправку, что также упрощает обработку получаемых данных;

- простота схемотехнической реализации.

По методу наименьших квадратов

составлена формула расчета диэлектрической проницаемости от влагосодеражания картона:

є = 4,89 + 0,327\Уі, при Т= 20 °С,

є = 5,06 + 0,3221¥(, при Т= 80 °С.

2. Разработана конструкция

влагочувствительного элемента,

представляющего собой многосекционный конденсатор. Эскиз влагочувствительного элемента приведен на рис.11, где 1 — верхняя щечка из текстолита; 2 - нижняя щечка из текстолита; 3 - стяжной болт из текстолита; 4 -электрокартон; 5 - электрод; 6 - шпилька М4; 7

- гайка М4.

3. Исследован процесс миграции влаги в системе цсллюлоза-масло-целлюлоза на специально разработанном стенде, схема которого и общий вид приведен на рис. 12.

а) ......... б)

С-пепр

ІА06І26. АКЄА32І \BS-21?

Рис. 11. Конструкция влагочувствительного элемента.

Рис. 12. Схема и общий вид стенда для исследования миграции влаги.

Несколько влагочувствительных элементов, различающихся по своей конструкции помещались в герметичную емкость заполненную маслом. Затем в емкость погружался увлажненный картон, известного влагосодержания (5.8%) и включалась система термоциклирования от 35 до 65°С - этим обеспечивалась миграция влаги от погруженного картона к целлюлозным материалам влагочувствительных элементов, таким образом максимально приближаясь к

реальным условиям их работы. Изменения емкости фиксировались специально разработанным для этого цифровым с-метром и передавались на компьютер. Результаты для трех влагочувствительных элементов приведены на рис. 13. Аппроксимируя полученные данные по формуле:

/

£^)=£т +^0-£,„)-е ", где, е0 - начальная диэлектрическая проницаемость;

£,„ - конечная диэлектрическая проницаемость;

были рассчитаны начальные и конечные диэлектрические проницаемости, а также вычислено установившееся влагосодержание при различных температурах (табл.З).

Рис.13. Относительное изменение диэлектрической проницаемости влагочувствительного элементов: а) ОАЮ-0.1/67-2; б) ОВЬО.3/67-3;

в) ОВ2-0.2/67-3.

Табл.З. Результаты расчета параметров влагочувствительных элементов.

Тип влагочувств. элемента е>, г», т, дней т„„ %

35°С ЗМ>5СС

(ЭВ2-0.2/67-3 3,17 3,51 79 3,2 5,6

ОА10-0.1/67-2 2,95 3,21 62 5,3 6,5

ОВ 1-0.3/67-3 3,73 4,16 136 1,8 2,8

По итогам проведенного эксперимента сделан вывод о работоспособности разработанного датчика влажности твердой изоляции.

Четвертая глава посвящена разработке датчика механических примесей. Для этого были решены следующие задачи:

1. Определен принцип работы датчика. В основу работы датчика механических примесей положен фотометрический метод дифференцированного подсчета частиц определенных размерных групп (рис. 14 (а), где 1 - источник света; 2 - световой поток; 3 - прозрачный капилляр; 4 - фотодетектор; 5 - масляный насос; 6 - трансформаторное масло).

2. Разработана конструкция датчика механических примесей и испытательный стенд (рис. 14 (б)).

3. Разработана электронная схема подсчета механических примесей по размерным группам с применением микроконтроллерной техники.

а) б)

1

: ч 5(

! ; схема у продления \

и регистрации

!!1:

1111Я1 : иве?

.......6 ттШ.

ШШтт

Рис. 14. Принцип работы датчика механических примесей - а), и испытательный

стенд - б).

4. Произведена градуировка изготовленного датчика путем снятия на одном и том же масле сначала прибором ФС-112 зависимость N-,(£1) -распределение механических примесей по размерным группам, а затем датчиком зависимость Щи) - распределение механических примесей по амплитудам импульсов и дальнейшим вычислением градуировочного коэффициента по формуле:

*{НТ) А,

и(Мт)

А„ 2,06

= 20-

В

гдеА</- расчетный максимальный размер частицы [мкм];

А„ - расчетная амплитуда от самой большой частицы [В]. Полученные зависимости ЩсГ) и Ыт(и) приведены на рис. 15. а)

Рис. 15. Распределение механических примесей а) по размерным группам б) по амплитудам импульсов с датчика механических примесей.

5. Произведен эксперимент по проверке еще восьми изготовленных датчиков механических примесей, с использованием полученного градуировочного коэффициента на двух приготовленных маслах - одно с максимальным размером частиц 50 мкм, другое - 100 мкм. В первом случае масло было пропущено через сетку с размером ячейки 50 мкм, а во втором -100 мкм. Через каждый датчик было пропущено по 100 мл масла. Результаты эксперимента приведены на рис. 16.

/ 10 100 (], мк.ч

Рис. 16. Распределение содержания механических примесей для масла: 1 -

100 мкм; 2 -50 мвсм.

Полученные расчетные значения максимального размера частиц для I

100 мкм масла - Аа50 = 66,5мкм, а для 50 мкм масла - Асцпп = 98,1мкм. Из полученных данных был сделан вывод об успешной разработке датчика механических примесей. 1

Пятая глава посвящена апробации разработанных датчиков и их внедрению на действующие трансформаторы российских энергосистем. г

Три разработанных датчика - датчик растворенных в масле газов, датчик влажности твердой изоляции и датчик механических примесей были объединены в один конструктивный узел, подключаемый к трансформатору ,

системой труб, по которой циркулирует масло. Данный узел получил название I

блока встроенных датчиков или сокращенно «БВД», который встраивался в 1

систему непрерывного контроля состояния трансформаторов - СКИТ. '

Накоплены данные по работе каждого из трех разработанных датчиков на Сургутской ГРЭС-2, п/ст «Киндери» г. Казань, п/ст Районная 110/6кВ г. Великий Новгород и п/ст ««Соломбальская» г. Архангельск. Кроме того датчики установлены еще в ЦРП7, Лукойл, г. Волгоград и на п/ст Кудрово, г. Санкт-Петербург.

В результате проведенной работы по внедрению разработанных датчиков растворенных в масле газов, датчика влажности твердой изоляции и датчика механических примесей и хорошей корреляции результатов их измерений с результатами планово-периодических контрольных измерений, 1

показанных на примере БВД, установленного на Сургутской ГРЭС-2, можно сделать вывод об успешной апробации разработанных датчиков и об эффективности их применения в составе мониторинговых комплексов.

Опытно-промышленная эксплуатация БВД показала надежную его работу. Помех по измерительным цепям оборудования не зафиксировано. БВД дает устойчивые значения параметров трансформатора.

Результаты опытно-промышленной эксплуатации позволяют 1

рекомендовать принятие БВД в промышленную эксплуатацию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Максимальное продление реального срока службы и организация безаварийной работы силовых трансформаторов высших классов напряжения -важнейшие задачи современной энергетики. Эффективное выполнение данных задач невозможно без непрерывного мониторинга их состояния.

На сегодняшний день применение систем непрерывного мониторинга является, пожалуй, единственно правильным подходом к обслуживанию трансформаторного парка оборудования, который позволит своевременно выявить дефект в оборудовании, предотвратить его аварийный отказ, принять обоснованное решение о целесообразности его дальнейшей эксплуатации.

Выполненные в данной диссертационной работе исследования обеспечили решение комплекса научно-технических проблем по разработке и внедрению методов непрерывного контроля электрической прочности масла трансформаторов высших классов напряжения.

Наиболее существенные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1) На основании анализа статистики отказов показана необходимость применения систем непрерывного контроля состояния стареющего трансформаторного оборудования.

2) Определены эффективные методы ранней диагностики, применимые в системах непрерывного мониторинга.

3) В рамках разработки и внедрения датчика растворенных в масле газов были получены следующие результаты:

- разработаны испытательный стенд и испытательные ячейки КП-9, КП-4 и К-260 и методика определения коэффициента диффузии полимерной мембраны;

-модернизирован хроматограф Газохром-3101 с применением современной элементной базы, существенным расширением динамического диапазона измерений, с возможностью автоматического определения концентраций входящих в пробу газов и передачу их в компьютер;

- исследованы диффузионные характеристики полимерных мембран по водороду в системе газ-газ, выбран материал - фторопласт с наибольшим коэффициентом диффузии;

- для выбранного материала построена зависимость коэффициента диффузии по водороду в диапазоне эксплуатационных температур. Вычислены предэкпоненциальный множитель А, = 3.02-10"8 м2/с и энергия активации диффузии Е = 30.3 кДж/моль;

- исследованы диффузионные характеристики газового датчика, основанного на выделения газа из тонкой пленки масла. Достигнуто время установления равновесного газосодержания в 1 час;

- исследованы характеристики газовых сенсоров: электрохимических и полупроводниковых.

- разработана конструкция газовых датчиков.

4) В рамках разработки и внедрения датчика влажности твердой изоляции были получены следующие результаты:

- исследовано влияние влагосодержания целлюлозной изоляции на ее электрофизические характеристики: диэлектрическую проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь и удельное объемное сопротивление, а также их зависимость от температуры;

- разработан стенд для исследования миграции влаги в системе целлюлоза-масло-целлюлоза при термоциклировании;

- в разработанном стенде исследованы временные характеристики выравнивания влажности целлюлозного материала влагочувствительного элемента с влажность погруженного картона;

- разработана конструкция датчика влажности твердой изоляции.

5) В рамках разработки и внедрения датчика механических примесей были получены следующие результаты:

- разработан стенд для испытания датчика механических примесей;

- проведена градуировка датчика механических примесей по прибору ФС-112 на трансформаторном масле с размерами примесей до 50мкм. Градуировочный коэффициент кс/ = 20 мкм/В;

- испытаны восемь датчиков механических примесей МТ1-ИТ8 на двух маслах с различным распределением механических примесей: одно с максимальным размером частиц до 50 мкм, другое - до 100 мкм. Получено подтверждение полученного градуировочного коэффициента;

- разработана конструкция датчика механических примесей;

- в датчике разработана электронная схема подсчета частиц и автоматического вычисления класса чистоты с применением микропроцессорной техники.

6) Проведено внедрение разработанных датчиков в составе БВД для контроля трансформаторов действующих энергообъектов. На примере БВД, установленного на Сургутской ГРЭС-2 было получено совпадение контролируемого газосодержания масла с периодическими измерениями.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Пулнков П.Г. Исследование диффузии водорода через фторопластовую пленку // Научно-технические ведомости СПбГПУ, №2(123) -СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2011. С. 135 - 140.

2. А.Е. Монастырский, П.Г. Пулнков. Контроль концентрации газов в масле силовых трансформаторов // Научно-технические ведомости СПбГПУ, №2(78) - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2009. С. 52 - 57.

3. Пулнков П.Г. Разработка и исследование датчика механических

примесей в трансформаторном масле // Энергобезопасность и энергосбережение, №1(43) - М.: Изд-во Московского института

энергобезопасности и энрегосбережения, 2012.

Публикации в сборниках трудов Международных конференций:

4. Монастырский А.Е., Пуликов П.Г. Методы непрерывного контроля высоковольтной изоляции силовых трансформаторов И Электрическая изоляция - 2010: сборник научных трудов пятой Международной научнотехнической конференции. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. С. 23 - 32.

Публикации в сборниках научных трудов н докладов:

5. Ингошпн И.Н., Кузнецов В.А., Монастырский А.Е., Пуликов П.Г.

Система мониторинга изоляции силовых трансформаторов СКИТ. СПбГПУ, г. Санкт-Петербург. Сборник «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования». Выпуск 30. Под ред. А.И. Таджибаева. - СПб.: ПЭИПК, 2006. с. 145- 152.

Подписано в печать 20.01.2012. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Уел. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 8575Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.

Тел.: (812)550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

61 12-5/2012

Министерство образования и науки Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

На правах рукописи

Пуликов Петр Георгиевич

4/л

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ВЫСШИХ КЛАССОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.14.12 -Техника высоких напряжений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - кандидат технических наук, зав. НИС А.Е. Монастырский

Санкт-Петербург - 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................4

ГЛАВА 1 . КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ В СИЛОВЫХТРАНСФОРМАТОРАХ ВЫСШИХ КЛАССОВ НАПРЯЖЕНИЯ, И МЕТОДЫ ИХ ВЫЯВЛЕНИЯ.................................................................................. 11

1.1. Основные виды дефектов, возникающих в силовых трансформаторах высших классов напряжения.................................................................................11

1.2. Оценка нормативных методов диагностики состояния изоляции трансформаторов....................................................................................................18

1.3. Выбор эффективных методов ранней диагностики.....................................26

1.4. Обзор существующих систем непрерывного контроля состояния силовых трансформаторов высших классов напряжения..................................................36

1.5. Выводы и постановка задачи........................................................................-43

ГЛАВА 2 . РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ДАТЧИКОВ РАСТВОРЕННЫХ В МАСЛЕ ГАЗОВ....................................................................46

2.1. Разработка испытательных стендов и техника эксперимента....................47

2.2. Модернизация и градуировка хроматографа Газохром-3101.....................53

2.3. Выбор газовых сенсоров.................................................................................57

2.4. Исследование диффузии газа через полупроницаемую мембрану............68

2.5. Выводы и результаты испытаний газовых датчиков в составе комплекса СКИТ........................................................................................................................77

ГЛАВА 3 . РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ДАТЧИКА ВЛАЖНОСТИ ТВЕРДОЙ ИЗОЛЯЦИИ............................................................................................79

3.1. Постановка задачи...........................................................................................79

3.2. Методика экспериментальных исследований..............................................80

3.3. Методика проведения эксперимента.............................................................88

3.4. Результаты экспериментов и их обсуждение...............................................92

3.5. Выводы и результаты испытания датчиков влажности твердой изоляции. ................................................................................................................................109

ГЛАВА 4 . РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ДАТЧИКА МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В ТРАНСФОРМАТОРНОМ МАСЛЕ............................................111

4.1. Постановка задачи.........................................................................................111

4.2. Разработка датчика механических примесей в трансформаторном масле. ................................................................................................................................115

4.3. Выводы и результаты испытания датчика механических примесей....... 122

ГЛАВА 5 . АПРОБАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ДАТЧИКОВ 124

5.1. Структура системы непрерывного мониторинга.......................................124

5.2. Опыт внедрения БВД....................................................................................127

5.3. Выводы....................................................................................—............•••••■•• 1^3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................................Л35

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................—• 138

ВВЕДЕНИЕ

Электроэнергетическое оборудование средних и высших классов напряжения является одним из наиболее дорогостоящих и ответственных видов оборудования, применяемого на этапе производства, распределения и потребления электроэнергии. В последние годы появился ряд новых проблем, главной из которых является существенное старение парка эксплуатируемого оборудования. Действительно, ещё вначале 2000-х в сетях МРСК ФСК около 60% трансформаторов класса напряжения 110 кВ и выше уже отработали свой нормативный ресурс в 25[1] — 30[2] лет.

К настоящему времени, несмотря на постоянное увеличение средств, выделяемых на обновление парка энергетического оборудования, существенно уменьшить количество трансформаторов в эксплуатации со сроком службы, превышающем нормативный ресурс, не удалось [3, 4].

Представляется нецелесообразным производить замену старого трансформатора только по признаку истечения его нормативного ресурса[5]. Дело в том, что достаточно редко можно встретить трансформатор, нагрузка которого на протяжении всего срока эксплуатации соответствовала номинальной. Следовательно, велика вероятность того, что состояние его твердой изоляции (основной фактор, определяющий реальный срок службы трансформатора) после истечения нормативного ресурса останется

удовлетворительным.

Количество трансформаторов, "доживающих" до отказов по причине термохимического старения твердой изоляции (естественный износовый отказ), составляет по разным источникам от 7 до 20% [6]. Остальные же 80 - 93% трансформаторов становятся жертвами отказов вследствие развития своевременно не выявленных дефектов.

Это приводит к определенному изменению целей и задач эксплуатации. Если раньше основными задачами были своевременное и качественное

проведение измерения контрольных параметров, то теперь основной задачей эксплуатации является продление реального ресурса оборудования сверх нормативных значений. Очевидно, что эта задача может быть решена только путем выявления дефектов, зародившихся в оборудовании, на ранних стадиях

их развития и своевременного устранения этих дефектов.

Хотя за прошедшие годы была проделана большая работа по созданию методов диагностики трансформаторного оборудования, позволяющих при комплексном их применении адекватно оценить состояние обследуемого оборудования с надёжностью, достигающей 98% [6, 7], широкого внедрения в эксплуатационную практику она так и не получила. Прежде всего, это связано с высокой стоимостью такого комплексного обследования. На сегодняшний день оно составляет в зависимости от фирмы подрядчика от 200 тыс. до 1.5 млн. рублей. Высокая стоимость комплексного обследования не позволяет

проводить его часто.

На сегодняшний день принято различать три категории дефектов: медленно развивающиеся дефекты - годы, быстро развивающиеся дефекты -месяцы и внезапные - от долей секунд до десятков часов. Причем процентное соотношение дефектов по времени развития у новых и уже отработавших свой нормативный ресурс трансформаторов существенно различается.

Трансформаторы, не отработавшие свой нормативный ресурс, имеют примерно 75% медленно развивающихся дефектов. Такие дефекты могут быть своевременно выявлены и устранены путем периодического контроля [8]. А вот у трансформаторов, отработавших свой нормативный ресурс, наблюдается резкое увеличение числа быстрых и внезапных отказов - до 60%, из которых 40% - быстрые и 20% - внезапные отказы [9]. То есть, по сути, используя только периодический контроль в соответствии с [8] мы теряем уже 60% трансформаторов. Конечно же, такое положение вещей является недопустимым, и решить задачу кардинально здесь можно лишь путем широкого внедрения систем непрерывного контроля состояния

трансформаторов.

Кроме того внедрение систем непрерывного контроля состояния трансформаторов автоматически решает и другую насущную проблему эксплуатации, которая начала заметно проявляться в последние годы, - это необходимость перехода от обслуживания оборудования по срокам

эксплуатации к обслуживанию по реальному его состоянию.

Такой подход был провозглашен еще в 90-х годах, но реально за 20 лет положение мало изменилось, руководствуясь ПТЭ (пункт Э2.4.39) трансформаторы от 110 кВ и мощностью свыше 80МВА раз в 12 лет подвергаются капитальному ремонту, даже при условии его идеального состояния. Различные условия эксплуатации оборудования по нагрузкам, климатическим и другим факторам приводят к тому, что плановое вмешательство в работу аппаратов часто оказывается не только не нужным, но и вредным. Однако для перехода к обслуживанию по реальному состоянию необходима система своевременного выявления дефектов, появляющихся в оборудовании. К сожалению, реализуемая в настоящее время система планово-периодического контроля не позволяет эффективно выявлять зарождение дефектов, особенно для оборудования, имеющего значительный (выше

нормативного) срок эксплуатации.

Обе эти основные - продление срока эксплуатации и обслуживание по реальному состоянию трансформатора, а также ряд других проблем, эффективно решаются путем внедрения систем непрерывного контроля состояния оборудования в эксплуатации. К основным требованиям, предъявляемым к этим системам, относятся:

- однозначное выявление любых дефектов, появляющихся в

оборудовании;

- простота и надежность работы;

- отсутствие помех для работы самого трансформатора;

- минимальные эксплуатационные затраты;

- минимальная стоимость, и др.

Системы непрерывного контроля активно развиваются для всех основных видов электрооборудования в течение последних 20 лет как у нас в стране, так и за рубежом, однако пока они не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям: они сложны, дороги, и не обеспечивают выявление всех видов дефектов. В связи с этим использование их пока крайне ограничено.

В настоящей работе в качестве объектов непрерывного контроля предлагается маслонаполненное трансформаторное оборудование, включающее силовые и измерительные трансформаторы, шунтирующие реакторы, которое приносит наибольшие ущербы из всего электроэнергетического оборудования. Все эти виды оборудования объединяет определяющая роль изоляции в их работоспособности, аналогичность процессов старения и отказов, схожесть

методов контроля состояния.

Объектом исследования в данной работе является изоляция трансформаторов высших классов напряжения. Предметом исследования -методы непрерывного контроля силовых трансформаторов высших классов напряжения.

Вышеизложенное формирует цель работы: разработка методов непрерывного контроля, позволяющих выявлять появление дефектов в изоляции силовых трансформаторов. Достижение поставленной цели связывается в данной диссертационной работе с решением следующих задач:

- изучение дефектов, возникающих в силовых трансформаторах высших классов напряжения, определение наиболее опасных из них;

- изучение методов диагностики, применяемых для выявления

соответствующих дефектов;

- определение наиболее эффективных методов диагностики для

выявления наиболее опасных дефектов;

-разработка и исследование датчиков для непрерывного контроля

наиболее важных параметров изоляции;

- внедрение датчиков в промышленную эксплуатацию в составе систем непрерывного контроля изоляции трансформаторов высших классов напряжения.

При решении поставленных задач использовались следующие методы научного исследования: анализ статистических данных по отказам трансформаторов, создание испытательных стендов для исследования контролируемых процессов, создание опытных образцов датчиков и их апробация в реальных условиях; компьютерное моделирование.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, и основные положения, выносимые на защиту:

1. Исследованы методы выделения газов из масла, которые могут использоваться в системах непрерывного контроля и выбраны наиболее

эффективные из них.

2. Исследованы процессы диффузии газов через полимерные мембраны, получены значения коэффициентов диффузии и постоянных времени диффузии газов из масла в газовую полость через различные полимерные материалы и выбраны наиболее перспективные из них.

3 Исследованы изменения диэлектрических характеристик пропитанных маслом образцов различных целлюлозных материалов в зависимости от влажности, температуры, частоты приложенного напряжения, выведены уравнения для этих зависимостей, показано, что для определения влажности наиболее удобным параметром является диэлектрическая проницаемость, поскольку она в наибольшей степени зависит от влажности и слабо зависит от

остальных факторов.

4. Исследованы механизмы температурной миграции влаги в системе масло-целлюлоза для разных образцов целлюлозных материалов, определены скорости диффузии влаги для различных материалов и выбраны наиболее удобные для использования в датчиках влажности твердой изоляции.

5. Исследованы процессы светорассеяния на механических примесях в

потоке масла, получены зависимости изменения светового потока на фотоприемнике от размеров примесей, на основании которых получено значение передаточного коэффициента.

Прикладная ценность полученных результатов. На основании проведенных исследований разработаны датчики растворенных в масле диагностических газов, влажности твердой изоляции и механических примесей, которые в составе комплексов непрерывного контроля состояния трансформаторного оборудования установлены в промышленную эксплуатацию на реальных энергетических объектах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Пятой Международной научно-технической конференции «Электрическая изоляция - 2010» (Санкт-Петербург, 2010).

Структура диссертационной работы.

В первой главе произведен обзор дефектов, возникающих в силовых трансформаторах высших классов напряжения. На основании изучения статистики отказов определены наиболее опасные дефекты. Произведена оценка нормативных методов диагностики и сделан выбор эффективных методов ранней диагностики. Приведен краткий обзор существующих систем мониторинга состояния силовых трансформаторов и контролируемых ими параметров.

Во второй главе изложены результаты исследований, связанных с разработкой датчиков растворенных в масле газов. В третьей главе приведены результаты исследований влияния влагосодержания целлюлозной изоляции на ее электрофизические характеристики: диэлектрическую проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь и удельное объемное сопротивление, а также их зависимость от температуры. Разработаны конструкции датчиков и исследованы их характеристики.

В четвертой главе описана схема измерения механических примесей в масле с использованием принципа светорассеяния, разработка и исследование

датчика механических примесей. В пятой главе описана структура системы непрерывного мониторинга и опыт внедрения разработанных датчиков в составе БВД на действующих объектах энергетики.

Диссертационная работа выполнена на 148 странице основного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения, 80 рисунков, 26 таблиц, списка использованных источников, который содержит 94 наименования.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Пуликов П.Г. Исследование диффузии водорода через фторопластовую пленку. Журнал «Научно-технические ведомости». Изд-во СПбГПУ. №2(123) 2011. с. 135 - 140.

2. Монастырский А.Е., Пуликов П.Г. Методы непрерывного контроля высоковольтной изоляции силовых трансформаторов // Электрическая изоляция - 2010: сборник научных трудов пятой Международной научно-технической конференции. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. с. 23 - 32.

3. А.Е. Монастырский, П.Г. Пуликов. Контроль концентрации газов в масле силовых трансформаторов. Санкт-Петербург. Журнал «Научно-технические ведомости». Изд-во СПбГПУ. №2(78) 2009. с. 52 - 57.

4. Инюшин И.Н., Кузнецов В.А., Монастырский А.Е., Пуликов П.Г. Система мониторинга изоляции силовых трансформаторов СКИТ. СПбГПУ, г. Санкт-Петербург. Сборник «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования». Выпуск 30. Под ред. А.И. Таджибаева. - СПб.: ПЭИПК, 2006. с. 145- 152.

ГЛАВА 1 . КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ В СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ ВЫСШИХ КЛАССОВ НАПРЯЖЕНИЯ, И МЕТОДЫ ИХ ВЫЯВЛЕНИЯ

Для разработки методов контроля состояния силовых трансформаторов высших классов напряжения необходимо, прежде всего, проведение анализа имеющейся информации о дефектах, характерных для данного оборудования и методов их обнаружения.

1.1. Основные виды дефектов, возникающих в силовых трансформаторах

высших классов напряжения

В процессе эксплуатации в силовых трансформаторах может возникать большое количество самых разнообразных дефектов. Некоторые из них являются малоопасными, с которыми трансформатор может проработать десятки лет (например, царапина на баке трансформатора), другие оказываются крайне опасными, приводящими к быстрому выходу из строя трансформатора (например, царапина на изоляции).

В настоящее время пока нет общепринятого подхода к классификации характерных видов дефектов силовых трансформаторов высших классов напряжения. Приведем два примера наиболее распространенных подходов к классификации повреждений в трансформаторном оборудовании по элементам конструкции: обмотки, изоляция, магнитоп