автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Комплексное диагностическое моделирование параметров технического состояния трансформаторно-реакторного электрооборудования

На правах рукописи

ои

ХРЕННИКОВ Александр Юрьевич

КОМПЛЕКСНОЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРНО-РЕАКТОРНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 о т 2009

Самара-2009

003487316

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском государственном техническом университете на кафедре «Автоматизированные электроэнергетические системы»

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор Гольдштейн Валерий Геннадьевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Халилов Фирудин Халилович

доктор технических наук, профессор Высоцкий Виталий Евгеньевич

доктор технических наук, профессор Назарычев Александр Николаевич

Ведущая организация -

Федеральное государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Петербургский энергетический институт повышения квалификации», г. Санкт-Петербург.

Защита состоится " 29 " декабря 2009 г. в С) час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) по адресу: г. Самара, ул. Первомайская, д. 18, корпус №1, ауд. 4А.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Россия, 443100, г. Самара, Молодогвардейская ул., 244, Главный корпус, Самарский государственный технический университет, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04, тел.: (846) 278-44-96, факс: (846) 278-44-00, e-mail: krotkov@samgtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета.

Автореферат разослан "25 " Mfl^ff2009r.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.217.04,

кандидат технических наук, доцент

Е.А. Кротков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Оценка фактического состояния силового электрооборудования по результатам диагностических измерений является на сегодняшний день очень сложной и актуальной задачей. Большая часть электрического оборудования для генерации, передачи и распределения электроэнергии выработала свой ресурс, но продолжает эксплуатироваться, так как требуются большие финансовые средства на его замену. Соответственно с каждым годом возрастают затраты на проведение комплексных обследований и диагностики.

Надежность трансформаторного и реакторного электрооборудования (ТРЭО) электротехнических комплексов и систем (ЭТКС) во многом определяется обеспечением технической диагностики их состояния при внешних и внутренних воздействиях и оценки технического состояния (ОТС) электрооборудования.

Наличие в эксплуатации, как старого в значительной мере выработавшего свой ресурс, так и нового оборудования, изготовленного с применением современных технологий и материалов, приводит к снижению эффективности традиционных методов обее-пече! шя нормальной работы электрооборудования.

Проблема заключается в том, что отсутствует полное представление о характере состязательных процессов между, с одной стороны, эмиссией мощных электромагнитных помех (ЭМП) в основном в виде токов рабочих режимов, режимов коротких замыканий и перенапряжений, воздействующих на изоляцию ТРЭО электрических сетей в целом. С другой стороны, это - физические свойства внутреннего характера и внешнего происхождения, определяющие для конкретных электроустановок стойкость их конструкций и, прежде всего, изоляции по отношению к названным ЭМП и другим физическим процессам.

Качественного улучшения можно добиться только путем тщательных исследований, когда учитывается комплекс признаков и параметров, описывающих состояние ТРЭО и характер физических воздействий на изоляцию электроустановок, а также динамика изменения ее свойств по мере старения оборудования. Такой подход открывает возможность обоснованной и достоверной ОТС и улучшения эксплуатационных свойств ТРЭО.

Анализ работы ТРЭО, и особенно тех электроустановок, которые, как уже говорилось выше, в процессе длительной эксплуатации выработали свой технологический ресурс, свидетельствует о том, что для них эксплутационные затраты на ремонт, испытания и профилактическое обслуживание превышают нормативы на 15 - 20% и имеют устойчивую тенденцию к увеличению.

Уровень износа электрооборудования в ЭТКС повсеместно во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства в стране значительно превышает установленный (~ 60%), а сроки и объемы его технического обслуживания остаются неизменными. Это приводит к еще большему числу нарушений нормальной работы электрооборудования ЭТКС и к увеличению числа и интенсивности отказов в процессе его эксплуатации.

Для решения проблем обеспечения качественной и достоверной ОТС необходимо разработать для ТРЭО ее научные основы для широкого спектра кон-

струкций электрооборудования ЭТКС, методов оценки и прогнозирования его технических ресурсов, а также стратегии, тактики и конкретных мероприятий по оптимизации эксплуатации, и, прежде всего, технической диагностики, что является важной частью программы ресурсосбережения РФ. Сказанное выше определяет актуальность диссертационной работы.

Вышеизложенное говорит о необходимости научного обоснования и реализации современного подхода к решению задач создания условий оптимальной эксплуатации ТРЭО современных электротехнических комплексов и систем на основе концепции диагностического моделирования (ДМ). Эта концепция, основана на применении идей кибернетического моделирования, предложенных В.А. Вениковым и его учениками, для построения специфических диагностических моделей названного оборудования. Она заключается в реализации следующих положений.

1. Для реальной электроустановки ТРЭО строится диагностическая модель (ДМ) в виде системы характеристик и параметров, обеспечивающих с необходимой полнотой информацию о техническом состоянии конкретной электроустановки (ЭУ). Они получили название диагностических признаков (ДП). Характерные особенности ДМ: это - кибернетическая информационная модель, реализованная по принципу «черного ящика»; с реальным объектом имеется только информационная связь; отсутствует непосредственная связь с физическими процессами, происходящими в ЭУ; ДМ строится и работает на ретроспективной и текущей информации, что позволяет при определенных допущениях производить прогнозирование, в частности, при решении задач о ресурсах ЭУ.

2. Определяется состав возможных эксплуатационных физических воздействий (ЭФВ) на ЭУ, их энергетические, статистические и другие характеристики.

3. Определяются реакции (в виде изменения диагностических признаков) ЭУ на ЭФВ, получившие название текущих мер повреэ/сдений (МП), с возможно более полным учетом предыдущих ЭФВ. Иначе говоря, это можно назвать моделированием накопления повреждений с учетом кумулятивности. Важным моментом здесь является трудноразрешимая задача об определении текущей оценки МП, которая в современных условиях в подавляющем большинстве случаев может быть найдена только приближенно.

4. Поскольку ЭФВ может быть разрушающим, частично разрушающим или повреждающим в рамках диагностического моделирования далее необходимо применить диагностический подход к электромагнитной совместимости (ЭМС) электроустановок ТРЭО при конкретном потоке ЭФВ. Этот подход может быть реализован двумя способами: определением предельных состояний с точки зрения классических положений ЭМС при достижении МП значений, приводящих к нарушениям ЭМС (НЭМС); определением статистических характеристик НЭМС на некоторой конкретной по возможности однородной выборке ЭУ, находящихся в близких эксплуатационных условиях; выводом о дальнейшей судьбе электроустановки.

Названные положения являются основой для решения важнейшей технической задачи о нахождении паспортных, гарантированных и текущих ресурсов электроустановок ТРЭО. Технической и информационной базой этих положений и задач являются данные об аварийности, повреждаемости эксплуатируемых электроуста-

новок ТРЭО, а также результаты контроля технического состояния, разнообразных электрических и, прежде всего электродинамических испытаний.

С этой точки зрения важнейшим принципом построения диагностических моделей электроустановок ТРЭО, как показано в работах российских и зарубежных исследователей А.Н. Назарычева, В.А. Савельева, А.И. Таджибаева и др., является системное использование конечного множества мулыпипараметриче-скш диагностических признаков.

Системный подход к формированию репрезентативного состава этих признаков требует проведения полномасштабных заводских и эксплуатационных испытаний электроустановок ТРЭО, тщательного анализа их повреждаемости, неукоснительного систематического изучения его технического состояния в рамках реализации современных стратегий технического обслуживания и ремонтов.

Практическим применением системы ДП является обнаружение в электроустановках ТРЭО дефектов и повреждений. Необходимо отметить, что значительная часть из них трудно диагностируются традиционными методами. Поэтому необходимы новые подходы к анализу технического состояния электроустановок и методы диагностики, не нашедшие пока отражения в руководящем документе «Объем и нормы испытаний электрооборудования» (ОНИЭ) - РД 34.45-51.300-97.

В нашей стране он является нормативно-технической основой для контроля и диагностики состояния электрооборудования генерирующих и сетевых предприятий, электростанций и подстанций и действует наряду с другими директивными документами и стандартами. Несмотря на отдельные очевидные недостатки, ОНИЭ позволяет иметь достаточно близкую к объективной картину процессов, идущих внутри эксплуатируемого оборудования и приводящих в конечном итоге к возникновению дефектов и повреждений.

Решение о выводе в ремонт и замене конкретной ЭУ является ответственной и сложной задачей, что может привести в ряде случаев к принятию ошибочных экспертных заключений в оценке его состоянии, что, в свою очередь, ведет к неоправданным финансовым потерям и издержкам, к снижению надежности схемы электроснабжения потребителей.

В качестве инструмента проверки надежности электроустановок ТРЭО и их конструкции и с целью повышения в целом надежности электроснабжения потребителей требуется проведите таких обязательных мероприятий, как заводские и эксплуатационные в процессе капитальных ремонтов испытания, электродинамические испытания и оценка состояния электроустановок ТРЭО диагностическими методами. Сущность последнего мероприятия состоит в мониторинге репрезентативного состава диагностических признаков в процессах эксплуатации при техническом обслуживании и при текущих ремонтах. При этом важнейшей составной частью содержательного обоснования принимаемых решений должна быть информация о всей предыстории конкретной электроустановки, которую необходимо фиксировать в информационном паспорте, хранящемся н ЭВМ.

Сказанное выше позволяет констатировать актуальность проблемы, которой посвящена настоящая диссертационная работа. Это неоднократно подчеркивалось на многих отечественных и зарубежных семинарах, конференциях, симпозиумах.

Целью работы является научная разработка диагностических моделей электроустановок ТРЭО и их применения для решения важных актуальных практических проблем анализа и управления потоками повреждений и дефектов, что в целом обеспечивает повышение надежности их работы.

В соответствии с этими целями ставятся и решаются следующие задачи:

• научное обоснование комплексных диагностических моделей для электроустановок ТРЭО;

• построение структурной схемы повреждешда силовых трансформаторов на основе классификации ЭФВ и анализа аварийности мощных электроустановок ТРЭО;

• классификация и разработка диагностических моделей накопления дефектов, повреждений и отказов ТРЭО;

разработка диагностического подхода к обоснованию оценки ресурсов электроустановок ТРЭО;

• разработка методов оценки технического состояния и структурного подхода к принятию технических решений на основе анализа аварийности и опыта эксплуатации изношенно!« ТРЭО;

• научно-практическое обоснование оптимизации эксплуатации ТРЭО в современных условиях, а также разработка рекомендаций по организации в современных условиях полноценных электродинамических испытаний как наиболее существенной части оценки технического состояния.

Основные методы научных исследований. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы математического и физического моделирования ЭО для оценки ТС, их свойств и режимов, статических и динамических характеристик, базирующиеся на законах электротехники, теории вероятности. Использовался физико-математический аппарат исследований и построения диагностических моделей технического состояние ЭУ ТРЭО, научное обоснование методик проведения натурных экспериментов, электрических и электродинамических испытаний, принятых допущений и репрезентативной оценки погрешностей результатов, которое подтверждается удовлетворительным совпадением экспериментальных и расчетных данных.

Исследования проверены аналитическими методами, методами моделирования на ЭВМ, на базе экспериментов в лабораторных условиях и на натурных образцах на высоковольтном сетевом испытательном стенде. Обоснованность и достоверность научных положений подтверждены экспериментальными исследованиями, опытом эксплуатации и методами оценки технического состояния ТРЭО.

Основные научные результаты и их новизна состоит в следующем.

1. Разработаны диагностические модели для оценки технического состояния электроустановок ТРЭО.

2. На основе анализа аварийности построена структурная схема повреждений мощных электроустановок ТРЭО на примере силовых трансформаторов.

3. Разработаны диагностические модели накопления дефектов, повреждений и отказов ТРЭО.

4. Разработан диагностический подход к обоснованию оценки ресурсов электроустановок ТРЭО.

5. Предложены методы оценки технического состояния и структурного подхода к принятию технических решений при эксплуатации изношенного ТРЭО.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Разработаны теоретические и методические вопросы, которые подтверждены экспериментально и использованы в ходе технического обследования и диагностики 30 трансформаторов и реакторов при испытаниях на стойкость токам КЗ на Мощном испытательном стенде (МИС) в г. Тольятти, а также при обследовании более 110 трансформаторов в эксплуатации в энергосистемах.

2. Проведены исследования и расчеты величин установившегося и апериодического токов КЗ, которые показали возможность электродинамических испытаний на стойкость к токам КЗ на подстанциях 750 кВ «Белый Раст» и «Опытная».

3. На основе испытаний реакторов в различных режимах (испытания на нагрев, акустические испытания, испытания на стойкость при коротком замыкании - коммутационный режим КЗ и режим динамического тока КЗ) разработаны диагностические модели теплового состояния ТРЭО.

4. Получены практические данные о статике и динамике признаков оценки состояния, учитывающие условия функционирования ТРЭО, в ходе технического обследования и диагностики состояния ЭО электрических станций и подстанций методами контроля механического состояния обмоток, что позволило обнаружить различные повреждения у 8 силовых трансформаторов: ТРДН-32000/110, ТРДН-25000/110 и ТДН-15000/110 и др.

5. Разработаны и внедрены современные способы оценки ТС, применяемые при диагностике ТРЭО, получены практические результаты и выявлены важные закономерности при испытаниях на стойкость токам КЗ.

6. По результатам работы выпущено более 52 отчетов и протоколов измерений, даны рекомендации для заводов-изготовителей по усилению конструкции обмоток; трансформаторы в эксплуатации с имеющимися повреждениями выведены го работы, сделаны заключения о ремонтопригодности и произведен их капитальный ремонт, что позволило избежать ущерба от перерывов электроснабжения потребителей.

7. Методы математической обработки результатов диагностических измерений и технические рекомендации, основанные на включенных в диссертацию разработках автора, внедрены на энергообъектах ОАО "Самараэнерго", на Жигулевской ГЭС, в энергопроизводстве ОАО АвтоВАЗ, на ОАО "Оскольский электрометаллургический комбинат", в ОАО "Татэнерго" и на других электроэнергетических предприятиях.

8. Комплекс диагностических моделей силового ТРЭО внедрен в учебный процесс Самарского государственного технического университета, Санкт-Петербургского энергетического института повышения квалификации, института повышения квалификации госслужащих (г. Москва).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Комплексные диагностические модели для силовых электроустановок ТРЭО.

2. Структурная схема повреждений силовых трансформаторов на основе классификации ЭФВ и анализа аварийности силовых электроустановок ТРЭО.

3. Диагностические модели накопления дефектов, повреждений, отказов ТРЭО.

4. Диагностическая модель для оценки ресурсов электроустановок ТРЭО.

5. Комплекс методов оценки технического состояния для диагностики ТРЭО.

6. Практическая оценка и закономерности изменения ресурсов, конструкции ТРЭО при испытаниях на стойкость токам КЗ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международных и российских конференциях, семинарах и научно-технических совещаниях, на постоянно действующем семинаре «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», 2005 г. (г. Псков); на заседании коллоквиума СИГРЭ комитета 12 по трансформаторам (Венгрия, Будапешт, 1999 г.); рабочей группы СИГРЭ 33.03 по методам и средствам измерений высоковольтного ЭО (Италия, Падуя, 1995 г.); на 9-й Международной конференции по энергетическим системам (Санкт-Петербург 1994г.); на Международном Симпозиуме "Электротехника-2010 год. Наука, производство, рынок" (Москва, ВЭИ, 1995 г., 1997 г., 1999 г., 2003 г., 2004 г., 2006г.); на научно-техническом семинаре "Современные методы и средства оценки технического состояния и продления сроков эксплуатации высоковольтного оборудования энергосистем" (ВНИИЭ, Москва, 2001 г., 2003 г.); на 2-м научно-техническом семинаре "Качество производства и надежность эксплуатации мас-лонаполненного оборудования" (ПЭИ1Ж, С.-Петербург, 2002 г.); на научно-техническом семинаре "Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования" (ПЭИПК, С.-Петербург, 2002г., 2004 г., 2006г.); на заседаниях Совета по диагностике Уралэнерго (г. Екатеринбург, 2002г., Москва, 2008г.); на рабочей группе СИГРЭ по современным трансформаторам А1ШТг-2004 (г. Вию, Испания, 2004г.); на заседании коллоквиума СИГРЭ комитета А2 по трансформаторам (Москва, 2005 г.); на международном электроэнергетическом семинаре Исполнительного комитета Электроэнергетического Совета СНГ «Современные методы оценки технического состояния и способы повышения надежности электрических сетей и энергосистем» (Москва, 2006 г.); на Международном Симпозиуме "Электротехника-2030 год. Перспективные технологии электроэнергетики" (Москва, ВЭИ, 2007г., 2008г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 114 работ, из которых 88 приведены в библиографическом списке автореферата (26 по списку ВАК); получено 6 авторских свидетельств и патентов; выпущено более 52 научно-технических отчетов и протоколов измерений по итогам выполнения в рамках государственных научно-исследовательских программ, утвержденных и выполняемых совместно Министерством энергетики и электрификации, Министерством электротехническом промышленности и целым рядом научно-исследовательских институтов, в том числе ВЭИ им. В.И.Ленина, ВНИИЭ, НИИПТ и др.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы, общим объемом 428 стр.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении даны определения актуальности и цели настоящей работы. На этой основе сформулированы задачи исследования и даны сведения о ее научной новизне и практической значимости. Кроме того, приводятся аргументы, подтверждающие достоверность результатов выполненных исследований, краткая информация об объектах исследования, использованных для этого методах и организациях, в которых происходило внедрение результатов исследований. Также приведены сведения об апробации работы на международных и всероссийских конференциях и семинарах, публикациях, в которых освещено содержание работы по существу и структуре диссертации.

В настоящее время в электроэнергетике и электротехнике большое внимание уделяется согласованию условий нормальной безаварийной и эффективной работы электроустановок, производящих, передающих, преобразующих н потребляющих электроэнергию при её надлежащем качестве. В процессе работы ЭУ подвергаются многочисленным внешним и внутренним электромагнитным и другим эксплуатационным физическим воздействиям (ЭФВ), а также сами непосредственным образом воздействуют на окружающие объекты и среду. Такими ЭУ и являются силовые и измерительные трансформаторы и реакторы, которые часто объединяют общим названием трансформаторно-реакторное электрооборудование.

В процессе эксплуатации названные ЭФВ проявляются в виде электромагнитных, механических, тепловых и других стационарных и ударных нагрузок, которые постоянно ухудшают эксплуатационные свойства ТРЭО и снижают его стойкость к ним, а также электрические, механические, термические характеристики и другие технико - экономические показатели.

Вопросы эксплуатации, ресурсов, возникновения дефектов и повреждений ТРЭО рассматриваются на основе концепции диагностического моделирования. Диагностическая модель для электроустановки ТРЭО строится в виде системы характеристик и параметров, обеспечивающих с необходимой полнотой информацию о техническом состоянии конкретной электроустановки, и которые получили название диагностических признаков. Это - кибернетическая информационная модель, реализованная по принципу «черного ящика», с объектом, например с трансформатором, имеется только информационная связь, отсутствует непосредственная связь с физическими процессами, происходящими в ЭУ.

Вследствие растущей суммарной мощности одним из перспективных направлений снижения затрат от недоотпуска электроэнергии потребителям и повышения эффективности работы электросетевых предприятий является создание условий для безотказного функционирования силовых и измерительных трансформаторов (СТ и ИТ) и реакторов (РР), Для этого необходимо обеспечите их электромагнитной совместимости (ЭМС) с интенсивными внешними и внутренними электромагнитными воздействиями. Прежде всего, это относится к грозовым и коммутационным перенапряжениям, как наиболее существенным электромагнитным воздействиям, требующим наиболее пристального внимания.

Первая глава диссертации посвящена характеристике причин и видов повреждений ТРЭО в сетях различных классов напряжения и математическому

моделированию дефектов и повреждений при различных физических воздействиях, характерных для процессов эксплуатации трансформаторов и реакторов, построению диагностических моделей для ОТС ТРЭО.

В области теории и практики общих вопросов технического обследования, контроля, диагностики и испытаний на надежность электрооборудования электрических сетей, станций и подстанций автор опирался на работы Б.А. Алексеева, М.Е. Алпатова, A.B. Анцинова, В.Г. Аракеляна, В.В. Болотина, В.В. Бузаева, В.П. Васина, В.Г. Гольдштейна, В.Ю. Горшунова, А.П. Долина, A.A. Дробышевского, Б.В. Ефимова, Р.Г. Идиатуллина, Ю.С. Конова, В.В. Короленко, М.В. Костенко, Е.И. Левицкой, А.И. Лурье, М.Ю. Львова, Ю.Н. Львова, В.Ф. Могузова, А.Н. Назарычева, А.Г. Овсянникова, Ю.С. Пинталя, Е.А. Попова, В.А. Савельева, В.М. Салтыкова, В.В. Смекалова, В.В. Соколова, В.П. Степанова, Л.М. Сулеймановой, А.И. Тададабаева, Ф.Х. Халилова, H.H. Хубларова, O.A. Шлегеля, Л.М. Шницера и др.

Отказы в работе электроустановок ТРЭО определяются двумя главными обстоятельствами. Прежде всего, здесь следует назвать поток разнообразных эксплуатационных физических воздействий, как внутренних, происхождение которых определяется энергией, накопленной внутри названных электроустановок, так и внешних - от окружающей среды, в том числе и соседних электроэнергетических объектов. Здесь, прежде всего, надо выделить грозовые явления и температурные воздействия.

Классификация нарушений ЭМС по последствиям введена в новое поколение отечественных стандартов по ЭМС (ГОСТ 13109-97). Основные причины повреждений и отказов ТРЭО:

1. Конструктивные ошибки при изготовлении электроустановок ТРЭО на заводах-изготовителях.

2. Дефекты в конкретных узлах ТРЭО.

3. Попадание посторонних частиц внутрь трансформаторов и реакторов (влага, металлической стружки от маслонасосов и т.д.).

4. Старение изоляции из-за длительной эксплуатации.

5. Воздействие токов КЗ на обмотки трансформатора или реактора.

6. Воздействие человеческого фактора, ошибки персонала.

7. Неправильная эксплуатация трансформаторов и реакторов, не в соответствии с нормативными документами.

Для исключения появления дефектов и возникновения повреждений в высоковольтном маслонаполненном ТРЭО необходимо неукоснительное выполнение следующих мероприятий:

1. Своевременная и правильная диагностика оборудования в соответствии с РД 34.45-51.300-97.

2. Специальная диагностика трансформаторов и реакторов, эксплуатируемых длительно, сверх нормативного срока эксплуатации 25 лет или работающих в «зоне риска» по параметрам, приведенным в ОНИЭ (РД 34.45-51.300-97).

3. Правильная эксплуатация ТРЭО в соответствии с НТД.

4. Замена устаревших, выработавших свой ресурс элементов ТРЭО (переключатели РПН, замена вводов, маслонасосов, вентиляторов системы охлаждения, подпрессовка обмоток, замена масла в ЭУ ЭТКС).

Далее в первой главе диссертации рассмотрены вопросы, связанные с происхождением, физическими процессами и последствиями повреждений активной части силовых трансформаторов и реакторов как наиболее часто повреждаемого и ответственного элемента электрической сети.

На основе проведенного анализа можно произвести классификацию повреждений активной части трансформаторов и реакторов по их происхождению. Ниже приводятся следующие основные виды повреждений и дефектов: развивающиеся повреждения - нагрев токоведущих соединений отводов, частичные разряды, нагрев элементов конструкции активной части, остаточные деформации обмоток; дефекты, являющиеся результатом износа - увлажнение, загрязнение твёрдыми примесями, газовые включения, старение; внезапные повреждения обмотки и изоляции, обусловленные скрытыми дефектами.

Данная классификация позволяет определить основные причшгы повреждений и дефектов для обмоток силовых трансформаторов и реакторов: повреждение высоковольтных вводов, коммутационные, грозовые и иные воздействия повышенных напряжений на изоляцию, внутренние замыкания обмоток вследствие недостаточной электродинамической стойкости обмоток при КЗ.

Классификация отказов по последствиям вследствие дефектов и повреждений приведена на рис.1 (по данными Л.М. Сулеймановой).

Математические модели процессов, определяющих износ и старение и, прежде всего, развития и накопления дефектов и повреждений, рассмотрены в данной главе. Так для ТРЭО по своему происхождению они в большом числе случаев имеют электромагнитную, электродинамическую и тепловую природу. Причины их возникновения - кратковременные или продолжительные воздействия динамических и стационарных перенапряжений, аномально больших токов в режимах перегрузок и коротких замыканий.

Модели накопления повреждений и износа электрооборудования, а также другие задачи определения ресурсов рассматриваются в данной работе. Значительный вклад в разработку этой проблемы сделан В.В. Болотиным для механических систем, подходы и методология которых могут быть использованы для решения названных выше задач применительно к ТРЭО.

Повреждения, накопленные в элементах электроустановок ТРЭО в процессе эксплуатационных физических воздействий (ЭФВ), опишем с помощью скалярной функции времени ДО- Ограничим область определения функции £>(/) на отрезке времени [0, 1]. При непрерывном времени для меры повреждений имеем дифференциальное уравнение

^ = (1)

в правой части которого стоит функция ДДе) меры повреждений О и вектора ЭФВ е (е//ес1-воздейшвие).

Процесс е(1) включает электрические, электродинамические (деформационные), температурные, химические и другие воздействия, влияющие на выработку

ресурса. В простейшем случае это скалярный процесс e(i) изменения параметра, с точностью до которого заданы все внешние ЭФВ, действующие квазистатически.

В начальный момент г=0 мера повреждений имела значение D = 0. Время Т до исчерпания ресурса определим, решив обратную краевую задачу с граничными условиями

D (0)=0; D(T)-\. (2)

В случае, когда в качестве аргумента целесообразно использовать дискретное время, например, для циклических ЭФВ, например, при повторно кратковременных нагрузках СТ в системах электроснабжения циклических технологических процессов. За цикл примем отрезок времени, заключенный между двумя последовательными положительными пересечениями параметром ЭФВ некоторого среднего (в общем случае тоже переменного) уровня.

Каждый цикл охарактеризуем значениями следующих один за другим максимумов и минимумов параметра ЭФВ. Особую остроту эти режимы приобретают в случаях, связанных с аварийными отключениями одного СТ в двухтрансформа-торной схеме. Образуем из совокупности этих значений вектор etr. К составляющим вектора е„ при необходимости добавим временные характеристики, например продолжительность цикла и параметры его спектрального состава.

Математической моделью таких смешанных ЭФВ может служить уравнение i®. _ jjjj ej при самых разнообразных особенностях, свойствах и ха-dt

рактеристиках его правой части и самого процесса ЭФВ e(t). В частности, в математическом представлении процесс e(í) может содержать особенности типа периодических, повторно-кратковременных блоков, а также разрывных описаний типа дельта-функции.

Ресурс Т, определяемый го условия D (Т)~ существенно зависит от начального значения D 0. Это типично для случаев, когда выработка ресурса связана с ростом газовых включений в твердой изоляции или образованием и развитием частичных разрядов в ТРЭО. Роль D0 играет начальный размер газового включения или начального значения интенсивности ЧР, отнесенных к их предельным значениям. Правило линейного суммирования здесь непригодно.

Аналогичные результаты получим применительно к дискретному процессу ЭФВ. Мера повреждений в конце я-го цикла или блока ЭФВ:

Dn=g(Dnn). (3)

Здесь Dm- мера псевдоповреждения, вычисляемая по формуле:

(4)

k=1 Щек)

Необходимо, чтобы правая часть конечно-разностного уравнения была пред-

n i

ставлена в виде соф к_ ь еку= a>¡{a)k~ ;)ш2(еЛ> причем сумма ряда должна

быть конечной при любых п (в том числе при и=1). Функция g (D nn) должна удовлетворять условию g(l) = 1, для чего достаточно провести перенормировку функций о) ](£>ы ) и а)2(е в выражении для со ( (,).

Многостадийные модели отражают тот факт, что многие процессы накопления повреждешга состоят из двух или большего числа стадий, каждая из которых протекает по своим законам. Типичная зависимость, представленная на рис. 2, состоящая из трех стадий, может быть интерпретирована, например, как изменение износа £) при квазистационарных ЭФВ, например, в процессах обычной эксплуатации силовых трансформаторов в течение их полного срока жизни. Первая, начальная стадия -приработка. При значении ¿=?ы(е) износ достигает значения В=Оь после чего наступает вторая стадия, в течение которой скорость изнашивания приблизительно постоянна. Большинство деталей вырабатывает свой ресурс именно на этой стадии. При / = ТЬ7{е) и О ~ О 2 начинается заключительная стадия - интенсивное изнашивание. Предельное состояние наступает при t = Хк(е).

Для этого состояния I) = £>»=1. Если в качестве предельного принять состояние, соответствующее концу стадии установившегося изнашивания, процесс состоит из двух стадий. При этом следует принять £>2 = 1- Аналогичные зависимости можно построить д ля многих других видов накопления повреждений.

Во время эксплуатации ТРЭО подвергается ЭФВ, предыстория и протекание которых различны по природе и взаимным связям. Сюда можно отнести уже названные температурные ЭФВ, вызванные разнообразными токовыми нагрузками от текущих нормальных до режимов КЗ, а также перегревы стали, которые возникают при повышениях напряжения при малых нагрузках. С другой стороны, характерными о т,1и ти(ч/1, ...а являются ЭФВ, проявляющиеся при коммутационных

рис 2 и атмосферных перенапряжениях.

Для этих ситуаций целесообразно построение многостадийных моделей в сочетании с гипотезой об автомодельности для каждой стадии в отдельности, которые были предложены В.В. Болотиным для механических систем. С методической точки зрения эти модели при соответствующей адаптации могут быть использованы и при анализе накопления повреждений и дефектов ТРЭО.

Введя безразмерное время, отнесенное к продолжительности каждой стадии, зависимость О ь(0 можно привести к виду

D,

А 1ЙЗН511£ Я" ГГ: Г": fp+i

.¡.Ц ; | ju ш

; • - ; • • •

£ LjZp

/L, !■+■■• i ■

Db(t) = D^HDk~D^)gk

(5)

Tt,„(e)-TbkJe)

Гьм(е)<1 < Tbk(e); k=\,..., m . (6)

Здесь D к. i и D k — меры повреждений, соответствующие началу и завершению к-й стадии (D 0 = 0; D m = 1); и Ть,к{е) - моменты начала и завершения к-й стадии при e=const (Ть,к~0); g к(и) — некоторые функции, описывающие закон накопления повреждений для каждой стадии. На эти функции накладываем те же условия, что и на функцию g(u).

Выполнив преобразования, аналогичные тем, которые были сделаны ранее, получим дифференциальное уравнение относительно меры повреждений D:

dt

Dl f\(ü)/ Tb \(e) (0<D<D\),

(D2~Dl)/2 (D)/ ¡Tb 2(e) - Tb \(e)] (Di < D < 02),

(Dm -Dm-1 )fm(D)/[Tb m(e)- Tb, тЛ(е)] (Dm-l<D<l)

Модели, учитывают существенное влияние истории ЭФВ, например, для полимеров скорости протекания внутренних процессов характеризуют спектрами значений времени релаксации или запаздывания. Эти спектры имеют широкий диапазон, поэтому при кратковременных ЭФВ эффекты последействия и запаздывания проявляют себя в достаточной мере.

Простейшая математическая модель, учитывающая названные эффекты,

где h(t - X )- функция, описывающая влияние абсолютных величин ЭФВ и меры повреждений в момент времени X на скорость роста повреждений в момент времени t.

Для некоторых классов функций h(t - х ) интегральное уравнение (8) эквивалентно обыкновенному дифференциальному уравнению относительно D(t). Это уравнение не всегда имеет первый порядок. Еще более общую модель можно

î~t

представить в виде D(l)= D[e(r)], (9)

где в правой части стоит некоторый оператор от процесса ЭФВ е( X) на всем предшествующем отрезке времени [0, t\.

В граничных условиях критический уровень повреждений D* принят постоянным и равным единице. Между тем для многих явлений накопления повреждений критический уровень повреждений зависит от значения нагрузки в момент достижения предельного состояния.

Наиболее типичный пример - рост газового включения в жидкой или твердой изоляции элементов ТРЭО. Его критический размер, при котором оно становится неустойчивой с точки зрения местного электрического разряда, зависит от напряженности электрического поля его краям.

Исходным материалом для построения приближенных полуэмпирическим моделей для решения задач прогнозирования ресурса служат результаты компьютерных исследований ресурсов при однородных режимах ЭФВ, например, при постоянной амплитуде циклических изменений электрических нагрузок, постоянной температуре и т.п. Эта результаты, как правило, имеют значительный статистический разброс, связанный со случайной природой явлений.

Простейшим примером согласованной приближенной модели служат базовая зависимость для условного ресурса Ть{е\г) и выражение для функции распределения Fr (г) параметра г, который характеризует электрическую или электродинамическую стойкость любого произвольно взятого объекта ТРЭО.

Модель накопления повреждений, кроме аналитических выражений для зависимости Ть (е\г) и закона распределения параметра г, характеризующего случайные

имеет вид

D(t) = \h(t -r)/[ö(r),e(r)]dr,

(8)

о

свойства объекта ТРЭО или его конструктивного элемента, должна включать формулировку закона суммирования повреждений.

Если принять скалярную меру повреждений и правило линейного суммирования, то вид функции Ть (<?|г) и плотности вероятности рг (г) полностью задает основное уравнение

<Ю_ __1_

Л

(10)

Ть(е\г)

Если есть основания различать физическую меру повреждений О(0 и меру

псевдоповреждений I) (?) (/), следует взять уравнение:

Д> = /)(Д> Л

(И)

ТЬШ

Функция/¡{О) в правой части должна обеспечивать требуемую связь между ме-

V

рами повреждений Г> (/) и псевдоповреждений £> (?)■

Таким образом, диагностическая модель ТРЭО и система взаимодействия информационных потоков представлена на рис. 3. На входе этой диагностической модели имеем результаты испытаний и измерений характеристик ТРЭО, в том числе

электрических испытаний, физико-химических и хроматографических анализов проб трансформаторного масла и других видов диагностической информации, т.е. диагностические признаки. На выходе диагностической модели получаем критерии работоспособности ТРЭО, т.е. технические характеристики, при которых электрооборудование может нормально функционировать и сохранять свои паспортные параметры. Далее рассмотрим многочастотную диагностическую модель п-слойной изоляции для оценки технического состояния ГРЭО (работа Таяжибаева А.И).

Вольт-амперная характеристика многослойной изоляции, полученная на основе преобразования дифференциальных уравнений для адекватной модели диэлектрика:

Рис. 3. Диагностическая модель ТРЭО и система взаимодействия информационных потоков.

I,

и\

/=1

(12)

Па+рт,)

где т„ ц - постоянные времени релаксации; п - количество слоев; /?, - сопротивление /-го слоя; £>(0) - начальный заряд.

Выражение в комплексном виде для произвольного числа слоев, в том числе и при увлажнении:

I б! Ет 1 А

+ \\В\Ет=и,

(13)

где - Ет вектор комплексных амплитуд напряженностей электрического поля в

слоях изоляции; - векТ0р производных от комплексных амплитуд, и{ - вектор Л

свободных членов; ||/4|| - матрица коэффициентов при производных; \\В\\ - матрица коэффициентов при неизвестном векторе Ет, подлежащем определению.

Решением уравнений относительно Ei и можно найти диэлектрические свойства изоляционных конструкций на различных частотах, что позволяет определить априорно диагностические признаки ТС.

Рассмотрим также общую диагностическую модель изменения газосодержания трансформаторных масел при различных видах повреждений. Она включает в себя следующие частные модели, необходимые для анализа их вариации и изменчивости параметров:

- газосодержания масла трансформаторов одного типа;

- вариабельности результатов измерений для трансформаторов различных типов, а также для однотипных трансформаторов по данным различных экспертных источников.

Граничное значение газосодержания основных газов по ХАРГ составляет: для водорода Н2(0,01%об.), метана СН4(0,01%об.), этана С2Н6 (0,005%об.), этилена С2Н4 (0,01%об.), ацетилена С2Н2 (0,001%об.), оксида углерода СО (0,06%об.), диоксида углерода С02 (0,08%об.).

Зависимость для закона распределений, полученная на основе анализа абсо-

Р(х) =-ехр

2ЛГ()/а)

/ а ^

Я

V 7

(14)

где а - параметр распределения; Т(1/а) - гамма-функция от аргумента 1/ а; X = |г(1/а) • Г4 (3/а)]Щ ; - текущее значение переменной.

По выборкам была проведена оценка параметра распределений и вычислена дисперсия этой оценки.

Третий пример - это диагностическая модель дрейфа температур ошиновки трансформатора, имеющей дефектное контактное соединение, определенное по результатам тепловгоионного обследования.

Распределение температуры вдоль шины определяется зависимостью

77,;=т; ' 05)

и к2-рг\ к ),

где р - постоянная, характеризующая возрастание сопротивления вблизи контакта; ц'^ - нормальное погонное сопротивление шины; X - коэффициент теплопроводности; /-полный ток шины; 5 - сечение шины; уО - относительное сопротивление в области контакта; к = ■ р(- постоянный коэффициент; а -коэффициент теплоотдачи.

При постоянных внешних условиях и протекающем по шине токе база данных должна содержать набор распределений температуры для различных сочетаний р и уО.

Критерий максимальной близости для двух дискретных распределений является минимум расстояния между двумя точками в А'-мерном пространстве

Ъъ-Ъ? -*тт (16)

/=1

где Ть Т) - точки распределения температуры из базы данных и предъявленные для распознавания, соответственно.

Таким образом, в диссертационной работе рассмотрены и разработаны следующие диагностические модели для оценки технического состояния ТРЭО:

1. Диагностическая модель механического состояния обмоток на основе метода низковольтных импульсов (НВИ) (дифференциальная оценка, проникновение диагностирующего импульса внутрь обмотки);

2. Диагностическая модель механического состояния обмоток по сопротивлению КЗ 2К (интегральная оценка, сбор диагностической информации с внешних выводов трансформатора - параметры и, I и др.);

3. Построение диагностических моделей по результатам электродинамических испытаний на стойкость к токам короткого замыкания (натурные испытания - это проверка конструкции трансформатора, то есть диагностическое моделирование);

4. Диагностическая модель теплового состояния ТРЭО (экономическая эффективность тепловизионного контроля электрооборудования, испытания реакторов на нагрев на сетевом стенде);

5. Диагностические модели трансформатора при грозовых и коммутационных воздействиях;

6. Диагностическая модель накопления ресурсов ТРЭО;

7. Диагностическая модель многослойной изоляции для оценки технического состояния ТРЭО;

8. Диагностическая модель изменения газосодержания трансформаторных масел при различных видах повреждений ТРЭО;

9. Диагностическая модель дрейфа температур ошиновки трансформатора, имеющей дефектное контактное соединение.

Итак, отправными являются следующие задачи, которые решаются в диссертации: выполнение анализа аварийности и повреждаемости мощных электроустановок ТРЭО и построение структурной схемы повреждений силовых трансформаторов на основе классификации ЭМВ и, в частности, причин возникновения перенапряжений; разработка многостадийных математических моделей накопления дефектов и повреждений, а также отказов ТРЭО на основе факторного анализа и построения эмпирических и статистических моделей для ТРЭО; разработка математической модели обеспечения электромагнитной совместимости силовых трансформаторов при интенсивном потоке ЭФВ; разработка математического обоснования оценки ресурсов электроустановок ТРЭО; разработка методов оценки технического состояния (ОТС) и структурного подхода к принятию технических решений при эксплуатации изношенного ТРЭО. 18

Во второй главе диссертации, имеющей методическое направление, для повреждений электроустановок ТРЭО даются обоснования математических диагностических моделей марковского, пуассоновского и кумулятивного типов. Кроме того, доя нарушений ЭМС этих объектов при эксплуатационных физических (прежде всего, электромагнитных и тепловых) воздействиях, приведены положения их построения на основе метода условных функций и др.

ЭМС можно определить, как свойство ЭУ сохранять во времени способность к выполнению требуемых функций в заданных режимах и условиях эксплуатации при внешних и внутренних физических воздействиях электромагнитного, теплового и другого происхождения. При этом сама ЭУ и процессы, происходящие в ней, не должны оказывать недопустимых воздействий на окружающую среду, другие ЭУ и объекты. Здесь понятие эксплуатации включает в себя, кроме применения по назначению, техническое обслуживание, ремонт, хранение и транспортирование.

Целью управления ТС является такое воздействие на ЭУ, которое приводит к предупреждению, сдерживанию или прекращению развития дефекта ЭУ. С этой целью при анализе ТС электротехнических комплексов и, в частности, ЭУ ТРЭО используется ряд методов, среди которых можно выделить следующие: визуальный контроль; ультразвуковой контроль; контроль деформаций после воздействий токов КЗ методом низковольтных импульсов, измерением сопротивления КЗ и др.; анализ сигналов акустической эмиссии; определение диэлектрических свойств; измерение частичных разрядов; инфракрасная термография; хроматографический анализ; вибрационный анализ.

В практике опенки ТС каждый из приведенных методов используется в подавляющем большинстве случаев независимо друг от друга. Однако использование применяемых методов в отдельности не позволяет эффективно определить возможные повреждения электрооборудования.

Центральным понятием теории ЭМС при анализе состояний электротехнических комплексов и систем и, в частности ТРЭО, является понятие нарушения ЭМС (НЭМС). Термином НЭМС называют событие, заключающееся в изменении или прекращении работоспособного состояния ЭУ - состояния, при котором он способен выполнять заданные функции, соответствующие требованиям нормативно-технической и (или) проектно-конструкторской документации.

Для массовых элементов ЭУ ТРЭО статистическую оценку можно получить, обработав результаты испытаний на ЭМС достаточно больших выборок. Способ вычисления оценки зависит от плана испытаний. Пусть испытания выборки из N ЭУ проведены без замен и восстановлений до нарушения последней ЭУ. Обозначим продолжительности времени до НЭМС каждой из ЭУ (ъ ..., Тогда

Р(0 = 1-~ £ чО-1к), (17)

где т] (0 - единичная функция Хевисайда.

Вероятность аварии в течение эксплуатации должна быть весьма мала, так что функция 0(0 г #(?) численно имеет весьма малые значения по сравнению с единицей.

Время Т работы ЭУ до первого НЭМС - случайная величина. Функция распределения этой величины FT (7) равна дополнению до единицы вероятности работы без НЭМС при t = Т:

FT(T) = \~P(T) . (18)

В дальнейшем всюду принимаем, что величина Т распределена непрерывно. Плотность вероятности этой величины рт (Т) с точностью до знака равна производной от функции ЭМС:

Pj(Т)-~Р'(ОIf-j • (19)

Интенсивность НЭМС совпадает с условной плотностью вероятности возникновения НЭМС, определенной при условии, что до рассматриваемого момента времени НЭМС не возникло и широко используется при обработке результатов ресурсных испытаний или наблюдений ЭУ в процессе эксплуатации. Используя для нее положения математической статистики можно записать соответствующую оценку статистическую оценку l(t) в виде

W [Л' -

где n(t) -число ЭУ с НЭМС к моменту времени t.

Сущность теоретической основы обеспечения ЭМС проиллюстрирована диаграммой, приведенной на рис. 4. Элементы теории ЭМС можно найти в расчетах процессов, связанных с процессами ЭФВ на электрические установки электрических сетей и систем, для которых развитие возникающих при этом дефектов определенным образом характеризует уровень ЭМС. Понимание статистической природы и сопоставления воздействующих потоков энергии и реального состояния электроэнергетических объектов нашло отражение в фундаментальных работах А.А. Горева, A.M. За-лесского, М.В. Костенко, А.И. Долгинова, И.Ф. Полового, Д.В. Разевига и многих других, где были введены первоначальные понятия ЭМС, связанные с определениями "кривых опасных параметров и волн" (КОП и КОВ) внешних и внутренних электромагнитных воздействий, координации изоляции и др.

Одна из наиболее распространенных моделей этого класса - модель электрической прочности изоляционных конструкций ЭУ ТРЭО, в которой ЭФВ, представленное, например, в виде перенапряжения е и электрическая прочность г.

Если процессы г (!) и е (!) случайные и за характеристический параметр конкретного процесса в ЭУ принята величина е с ограничением е < г, то для вычисления вероятности Р (I) следует рассматривать выбросы случайного процесса е (t) за случайный переменный уровень г (t).

^ ) - идеияьиая постановка

- приатжетюя постановка

Рис. 4. Диаграмма формального определения электромагнитной совместимости в СЭС НП в идеальной и приближенной постановке.

Перейдя к характеристическому параметру v = r/е или v = г - е, придем к задаче о выбросах случайного процесса за детерминированный уровень. Другой путь -применение метода условных функций ЭМС, который основан на поэтапном решении задачи.

Пусть свойства ЭУ заданы, например, вектором стойкости (прочности) г, компоненты которого характеризуют не только электрическую прочность, но и способность ЭУ сопротивляться другим внешним воздействиям. Для каждой конкретной ЭУ вектор, в частности, электрической прочности принимает определенные численные значения, характеризующие начальные свойства ЭУ. Дальнейшие изменения свойств опишем, используя процессы и (г) и v (t).

При заданной плотности вероятности р (г, е) вероятность работы без НЭМС может быть определена интегральным выражением

Р= \\p(r,e)drde. (21)

r-q> О

Будем считать распределение величин г не нормальным. Тогда их разность г - в тоже распределена нормально. Пусть г не- независимые величии»!. Обозначим их

т 2

математические ожидания соответственно а, н о0 а дисперсии стр и <jq . Используя

свойства функций от случайных величин, получим

г \

а — п

Р = Ф

№

+ о„

(22)

Здесь значение Ф (z) - нормированная функция распределения Гаусса для аргумента z, то есть

/ 2 ^

<Pfzj = ~L }ехр du . . С3)

V 2п -я, V 2 ,

Эта модель простая и наглядная, поэтому ее часто применяют для обоснования методики обоснования коэффициентов запаса стойкости изоляции или при оценке электродинамической стойкости.

Если при интерпретации этой модели считать, ч то расчетные значения электрической прочности изоляции г и воздействия е равны их математическим ожиданиям, то величины 1 - угсог и 1 + у,о)г можно толковать как коэффициенты запаса, с одной стороны, по материалу н выполнению изоляции, а, с другой стороны, 1 - уе0)е и 1 + уеае - по величинам ЭФВ. Здесь ы, --- аг / аг и сое =ae/qe - коэффициенты вариации; уг и уе -некоторые числовые коэффициенты, характеризующие требуемый уровень ЭМС.

Рассмотрим методику определения числа отказов, где учитывается общее число находящихся в эксплуатации элементов (Л). При этом элементы должны удовлетворять следующему требованию: время их жизни конечно.

Пусть т - число НЭМС за время Тср для N работающих идентичных элементов. Тогда

^- = 1 -*~A'V (24)

N

если m - число НЭМС за текущее время t для Л" работающих элементов, то

—In

т:

N

— = 1-е * CP " . (25)

N

После преобразования имеем:

1 , i,

-Hl-— i

,-Л> 1 W (26)

Полученная модель, связывающая число НЭМС с надежностью и числом эксплуатируемых однотипных элементов, является адекватной и объективно отражает процесс их возникновения.

Таким образом, в главе 2 произведено определение и классификация нарушений ЭМС ТРЭО, постановка задач теории ЭМС и математическое моделирование нарушений ЭМС для электроустановок ТРЭО, разработаны математические модели для. анализа эксплуатационных ресурсов электроустановках ТРЭО с обеспечением их ЭМС в условиях ЭФВ, разработаны математические модели обеспечения электромагнитной совместимости силовых трансформаторов при интенсивном потоке ЭФВ.

В третьей главе диссертации приведены постановка задач, математические модели и результаты анализа исследований ресурсов ТРЭО и их прогнозирования. Здесь рассматриваются задачи и обсуждаются способы определения ресурсов электроустановок ТРЭО, анализируется влияние разброса их свойств и условий работы, а также даются методы и рекомендации по решению этих вопросов для сложных электротехнических комплексов ТРЭО.

Цель прогнозирования при решении задач определения ресурсов ЭУ ТРЭО -предсказать значения полного и межремонтного ресурса (срока службы), установить зависимость этих показателей от исходных данных и указать наиболее рациональные пути для согласования ожидаемых значений ресурса с нормативными.

Вопросы оценки ресурсов электроустановок ТРЭО, построение кривой жизни изоляции и кривых жизни бумажной изоляции в масляном трансформаторе, а также учет износа изоляции от длительных перегрузок нашли отражение в фундаментальных работах JI.M. Шницера, Монсингера, Никольса, J1.B. Киша и других, где были исследованы зависимости старения бумажной изоляции в функции от времени и температуры, эксплуатационные физические воздействия, которым она подвергается и др.

Кривая жизни изоляции Z=/(9), дающая для каждой данной температуры 3 время Z, необходимое для снижения сопротивления разрыву до предельного значения по Монсингеру приведена на рис. 5.

Из кривой также видно, что каждые 10° повышения температуры ускоряют процесс старения в 2,4 раза, или что каждые 8° сокращают время износа вдвое. Кривая жизни Z=/(S), выражается экспоненциальной функцией вида

Z = A-e'a9, (27)

где е — основание натуральных логарифмов, а А и а — некоторые постоянные, численное значение которых нетрудно найти. Выразим, что каждые 8° повышения температуры сокращают срок службы вдвое:

= А-е

-а(9+$)

Далее имеем: = е-"8,-

а = 0,0865

(28)

Кривая жизни трансформатора, по Монсингеру, выражается уравнением:

2 = 7,15-10 -е

4 „-0,083,9

(29)

где 2— срок службы в годах; &—температура обмотки в наиболее горячей точке ее (рис. 6).

Температура

Рис.5. Кривая жизни кабельной бумаги по Монсингеру.

Рис. 6. Кривые жизни бумажной изоляции в масляном трансформаторе по Мосингеру и Ни-кольсу. (1 - Никольс (в месяцах); 2 - Мосингер (в годах); 3 - Никольс (в годах)).

Это уравнение Монсингер принимает только для значений Ъ в пределах от 0 до 23 лет, т. е. для температур обмотки не ниже 90°. Для значений 3 от 90° и ниже кривую жизни можно выразить уравнением: 2' = 130—1,2-9. (30)

Очень важен вопрос учета износа от длительных перегрузок (работы Шницера и Киша). В пределах перегрузок от 1 до 30% каждому проценту перегрузки соответствует повышение температуры обмотки приблизительно на 1°. Кратность N увеличения износа (рис.7):

N = ¿- = 6°'°™''. , (31)

<?о

где р - процент перегрузки, £ - износ изоляции, - естественный гонос изоляции.

Зависимость относительного износа изоляции £ от температуры наиболее нагретой точки Зс (по Кишу) приведена на рис.8.

В подавляющем большинстве случаев прогнозируемый ресурс Т- случайная величина. Допустим, расчетным путем найдены функция распределения (Г) и плотность вероятности рт (7) величины Т.

Возникает вопрос о том, как согласовать между собой показатели, распределенные по некоторым вероятностным законам, и детерминированные назначенные.

Нормативный ресурс Тн должен соответствовать распределению /"V (Т) так, чтобы вероятность обеспечения Тн была равна заданному значению Р„. Следовательно, нормативный ресурс необходимо выбирать таким образом, чтобы значе-

ния Т„ и Р„ соответствовали оптимальным с технико-экономической точки зрения решениям. В частности, например, на стадии проектирования это требование

представляется вполне естественным и наиболее оправданным.

14

13

м

и

у>

О

ю

О а

о »

в

В /

я

—

Р ь

1>

4

С а

о

я

IX

о

/ Й

—

1 1 Л

■ 4

/

К! ШИЛ Шф

жг

15 20 25 30

% перегрузки

80 :Ю. МО 110 520 130 140

Рис.8. Зависимость относительного износа изоляции д от температуры наиболее нагретой точки <9 (но Кишу). Математическое ожидание ресурса, взятое в отдельности, является необходимой, но не может служить достаточной характеристикой ресурса и, прежде всего, такой важной технической оценки ЭУ ТРЭО, как ее долговечность.

Рис. 7. Увеличение естественного износа при весьма длительных перегрузках (по Шницеру).

р,(Щ

¡V -

1 М:

Т!!Г:1

! ! ! ;

: А

шм %\гг:....... ,!

Следующий по значимости параметр распределения - дисперсия ресурса характеризует корректность построения математической модели генеральной совокупности ЭУ ТРЭО, определяя разброс значений ресурса относительно его математического ожидания.

Увеличение среднего ресурса не обязательно означает повышение долговечности в условиях эксплуатации. На рис. 9 приведены зависимости плотностей вероятности рт(7) ддя двух технически равноценных вариантов. В варианте 1 дисперсия ресурса значительно меньше, чем в варианте 2, поэтому при достаточно высоких значениях Рн вариант I имеет преимущество по ресурсу, хотя математическое ожидание ресурса для этого варианта несколько меньше, чем для варианта 2. Требование малой дисперсии ресурса вытекает также из соображений, связанных с определением стратегии технического обслуживания отдельных объектов и ЭУ ТРЭО.

Рассмотрим основные положения определения ресурсов многокомпонентных электроустановок ТРЭО и электроустановки ТРЭО, представляющие собой сово-24

Рис 9

купностъ подсистем - агрегатов, блоков или компонентов, взаимодействие которых можно описать в рамках системной теории надежности. Эта идеализация пригодна, если все процессы электрического, теплового, механического и физико-химического взаимодействия локализованы в пределах каждой подсистемы, так что с точки зрения надежности их взаимодействие является чисто логическим. Допустим, что исчерпание ресурса в подсистемах происходит независимо. Если это допущение не применимо к полному безусловному ресурсу, его можно принять хотя бы для условного ресурса Т (г, 5) с тем, чтобы затем учесть наличие вероятностной зависимости с помощью общего для всех подсистем распределения векторов г и

Функция распределения ресурса Гт(Т) связана с вероятностью безотказной работы Р(/), если под отказом понимать достижение предельного состояния, а вектор качества V отождествлять с вектором повреждений ц/.

Если предельное состояние объекта наступает, когда хотя бы один из его компонентов исчерпывает ресурс, то функция распределения ресурса объекта связана с аналогичными функциями ¥Т[ (Т),..., Р1п (7) для компонентов формулой:

МФ'-^/Н1^)]- (32)

Например, если для всех компонентов парциальный ресурс следует распре-

делению Вейбулла Г^(Т) = \-ехр -(Т/Тскр

(к=1,...,п), для электроустановки

в целом получаем

[п В

- I {т/тск) к к = 1

(33)

Характеристическое значение ресурса, соответствующее квантилю 1-е'1, удовлетворяет уравнению

1- (34)

При равных показателях Д; = ... = Д, получаем распределение Вейбулла с показателем Д

Обозначив Мк = , где Тск - характеристическое значение парциального ресурса для к-й подсистемы, получим для медианного ресурса объекта соотношение

1 " 1

Относительно простые результаты получим также для нормы с показателем V = 2. При этом для меры повреждений объекта в целом приходим к распределению Уишарта.

Конечные формулы для функции распределения ресурса довольно громоздки, а доступные таблицы распределений Уишарта отсутствуют, поэтому при V = 2 лучше непосредственно вычислять значения функции распределения (Т). Исключение составляет случай, когда параметры распределений одинаковы. Тогда для нормы ||у|| получаем нецентральное х2-распределение.

Для вычисления характеристического ресурса Г имеем:

(36) 25

к = 1

В частности, при стационарном режиме фк = nk-t, где мера повреждения -(рк. Если все функции в правых частях имеют вид gk - pf , где §к - некоторые положительные величины, то уравнение принимает вид:

Z iT/Tckhôk=l ■ О7)

к = 1

Ресурс, определяемый из уравнений, является условньш 1\r, s). Эти уравнения задают область интегрирования для безусловной функции распределения FT (7).

Глава четвертая диссертации посвящена методам диагностики и их связи с повреждаемостью высоковольтного маслонаполненного ТРЭО. На конкретных примерах проведен анализ основных причин внутренних повреждений обмоток силовых трансформаторов и реакторов напряжением 110-500 кВ в процессе эксплуатации.

Внутренние повреждения ТРЭО весьма разнообразны. Их классификация и причины приведены в главе 1. В настоящей главе рассмотрим некоторые из них в сочетании с описанием конкретных производственных ситуаций, методов и результатов их диагностики.

Одной из причин (примерно 25%) повреждения обмоток силовых трансформаторов и реакторов являются повреждения высоковольтных вводов, которое приводит в большинстве случаев к распространению очага аварии на активную часть. В свою очередь наиболее распространенной причиной повреждений является образование так называемого «желтого налета» на внутренней поверхности фарфоровой покрышки высоковольтного ввода. Выпадение осадка из залитого во ввод масла типа Т-750 происходит в процессе эксплуатации.

Внутренние замыкания обмоток могут быть вызваны пробоем витковой изоляции в результате деструкции изоляции под воздействием эксплутационных факторов и действием частичных разрядов (4P) в месте будущего пробоя. Инициаторами этих процессов могут служить коммутационные, грозовые и иные повышенные воздействия на изоляцию (вторая причина).

Третьей основной причиной внутренних замыканий обмоток является недостаточная электродинамическая стойкость обмоток при КЗ, которая часто приводит к пробою изоляции в месте остаточных деформаций и витковому замыканию с аварией трансформатора с тяжелыми последствиями, особенно у трансформаторов, имеющих большой срок службы (более 25 лет).

Наиболее эффективными методами диагностики ТРЭО, чувствительными к изменению механического состояния обмоток являются наряду с измерением сопротивления (напряжения) КЗ, метод НВИ, метод частотного анализа спектров сигналов обмоток (в английской аббревиатуре FRA - Frequency Response Analysis) и др. НВИ-диагностика более чувствительна, чем метод измерения сопротивления КЗ 2к к любым изменениям механического состояния обмоток, приводящим к локальным изменениям взаимных и собственных емкостей и индуктивностей (межвитковых, межкатушечных, межобмоточных, межфазных, на магнитопровод и бак).

Методика обнаружения дефектов силовых трансформаторов в виде остаточных деформаций (изменения геометрии) обмоток после протекания сквозных токов КЗ

предложена В. Лех и Л. Тымински (Польша) в 1966 г. Разработка инструментальной базы для НВИ-диагностики была продолжена в ВЭИ им. В.И. Ленина, г. Москва.

Несмотря на все положительные стороны метода НВИ, необходимо иметь ввиду, что по осциллограммам НВИ возможна лишь качественная оценка изменений в обмотке силовых трансформаторов по изменению частоты и амплитуды. Поэтому не всегда удается с полной уверенностью интерпретировать изменения в кривых НВИ, что затрудняет постановку диагноза повреждения.

Спектральный анализ этих сигналов дает возможность оценивать результаты воздействия токов КЗ на объекты ТРЭО по изменениям частотного спектра сигналов, применяемых в диагностике. Использование частотных характеристик объектов ТРЭО в целом и по отдельным обмоткам, как метода диагностики их состояния, основано на частотном методе анализа спектров сигналов, зафиксированных на обмотках.

Для построения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) обмотки трансформатора можно использовать численный спектральный анализ на основе дискретного преобразования .Фурье.

При испытаниях фазы «А» трансформатора ТДЦ-250000/220 после опыта КЗ с 85% значением ударного (апериодического) тока в осциллограммах НВИ произошли значительные амплитудно-частотные изменения величиной до 1,5 В, соответствующие радиальным деформациям в обмотке ПН фазы «а», которые действительно были обнаружены после завершения испытаний и разборки трансформатора на заводе-изготовителе. Был сделан вывод о невозможно-

Л

к

г и

* 1 чУ 1 1/

г

i—»

10 12 14 16 18 ^ мкс

Рис.Ю.Осциллограммы НВИ трансформатора типа ТДЦ-250000/220 после КЗ, иллюстрирующие возникновение изменений до 1,5 -5- 2 В, &гк=+)п/о.

Изменения в спектрах обмоток, произошедшие в результате радиальных деформаций, носят в основном амплитудный характер, изменения по частоте менее значительны. Одной из основных резонансных частот являются частоты с перио-

ста проведения дальнейших испытаний (Рис. 10). Применение данной методики обнаружения деформаций позволило спрогнозировать процессы, происходящие внутри трансформатора в ходе испытаний на стойкость к токам КЗ, и предотвратить разрушение его обмоток.

1 /■ 1 дом 3 микросекунды, то есть. / = —

310

-б

< 330кГц.

Расчетами спектров подтверждается, что одной из основных резонансных частот является частота 320 кГц. Также резонансными являются частоты 110 кГц и 510 - 550 кГц. Можно констатировать увеличение амплитуд после возникновения деформаций на частотах 320 кГц и 550 кГц.

Предварительный вывод по прогнозу характера повреждений, который можно сделать на основе анализа результатов расчета спектров обмотки НН фазы «а» трансформа-

27

тора ТДЦ-250000/220, заключается в том, что радиальным деформациям обмоток соответствует увеличение амплитудного значения средних и высоких частот в 1,3 2 раза

Исследования и математическая обработка результатов НВИ на основе спектрального анализа для трансформатора типа ТДЦ-400000/220 в ходе испытаний на стойкость к токам КЗ показали, что после 2-го зачетного опыта на фазе «С» обмотки НН возникли значительные радиальные деформации с началом потери осевой

На рис. 11 пунктиром изображены спектры сигналов в поврежденной обмотке НН фазы «с» трансформатора типа ТДЦ-400000/220, рассчитанные по осциллограммам НВИ.

Был сделан важный вывод, что более значительным деформациям, установленным в настоящем исследовании для трансформатора типа ТДЦ-400000/220, по сравнению с тем, что имеется в трансформаторе типа ТДЦ-250000/220, соответствуют значительно большие изменения в исследуемых спектрах обмоток. Установлено, что данному типу деформаций соответствуют следующие изменения в спектре сигналов (Рис. 11): произошло исчезновение первоначальных резонансных частот, присутствовавших до испытаний (180 кГц, 440 кГц, 650 кГц), и появились новые резонансные частоты 100 кГц, 140 160 кГц, 320 кГц, 410 кГц, 950 кГц).

Спектральный анализ позволяет повысить достоверность и эффективность диагностических измерений, дает возможность выявлять деформации на ранней стадии появления, прогнозировать процессы, происходящие внутри трансформатора в ходе испытаний на стойкость к токам КЗ, и предотвратить разрушение его обмоток.

С этой точки зрения токи КЗ, проходящие через силовой трансформатор, представляют наибольшую опасность как электродинамические ударные воздействия на все токопроводящие части. При этом в той или иной мере происходят изменения в геометрии всех конструктивных элементов. А это, в свою очередь, изменяет дифференциальные характеристики электромагнитных полей в трансформаторе, что находит интегральное отражение в его пассивных параметрах.

Исследованы зависимости НВИ и спектры сигналов силовых трансформаторов одного типоисполнения. Многолетний опыт технического обследования и диагностики силовых трансформаторов методом НВИ в эксплуатации показал, что основные резонансные частоты в кривых НВИ однотипных трансформаторов, изготовленных по одним и тем же заводским чертежам примерно в одни и тс же годы, практически совпадают.

устойчивости (AZK=+1,6%).

А

44i кГц

\

1R 4 \

Uo 1 | 1>5иь Гц

А1А J -

J г ■ \ S

У 1 • !

ZOO 400 600 800 10<

А

W /

h

/

1 •■'1 / ¿г

V- f

200 400 600 «ОО 1000 кГц

О

Рис. 11. Спектры сигналов трансформатора типа 'ГДЦ-400000/220 до и после 2-п> зачетного опыта КЗ, соответствующие радиальным деформациям с началом потери осевой устойчивости (Д2,=+1,6%).

Этот факт позволяет поставить задачу определения этих частот для обмоток, например, ВН и НН для конкретных типов трансформаторов и создания базы данных кривых ИВ И трансформаторов некоторых распространенных типов. Проанализирована база данных кривых НВИ обмоток ВН и НН 4-х трансформаторов типа ТДЦ-125000/110 изготовлен™ ОЛО «Трансформатор», г. Тольятти, эксплуатируемых на Тольяттинской ТЭЦ, ТЭЦ ВАЗа, Самарской ТЭЦ.

В ходе исследований выявлено, что для обмоток ВН (110 кВ) одной из основных резонансных частот является частота с периодом 10 микросекунд, то есть

/ = 1 = —Цг-100 кГц,

а для обмоток НН (10 кВ) одной из основных резонансных частот является частота с периодом 5 микросекунд, то есть

/ = 1 =-1— «200«Г«,.

г 5Т0

Таким образом, напрашивается необходимость снятия осциллограмм НВИ обмоток новых трансформаторов на заводе изготовителе или при вводе трансформатора в эксплуатацию на объекте. Это ведет к накоплению опыта изменения резонансных частот однотипных трансформаторов в процессе их эксплуатации при электродинамическом воздействии на обмотки сквозных токов КЗ.

В пятой главе диссертации отражены результаты исследования вопросов электродинамических испытаний силовых трансформаторов на стойкость токам КЗ. Здесь приводятся конкретные примеры испытаний силовых трансформаторов мощностью 25 МВА, 250 МВА и 666 МВА на стойкость токам КЗ на сетевом стенде, а также схемы электродинамических испытаний и осциллограммы токов КЗ в трансформаторе в ходе опытов КЗ.

Механизм изменения геометрии обмоток силовых трансформаторов при протекании токов КЗ хорошо известен. При КЗ под действием электродинамических сил медь обмоточного провода деформируется. Электромагнитная сила, действующая на элемент тока, находящийся в магнитном поле, может быть определена по закону Био-Савара в дифференциальной форме:

df=[BJ]dv, (38)

где df- вектор силы, действующей на элемент проводника объемом dv, находящийся в поле с индукцией В при плотности тока j.

Векторное произведение в правой части равенства показывает, что сила перпендикулярна направлению индукции и направлению плотности тока.

Накопленный опыт испытаний силовых трансформаторов позволяют классифицировать следующие основные виды процессов потери электродинамической стойкости обмоток при протекании сквозных токов КЗ: осевые остаточные деформации, радиальные остаточные деформации, полегание обмоточного провода, скручивание или раскручивание обмоток.

В случае возникновения режима короткого замыкания (КЗ) в результате внутреннего повреждения обмоток трансформатора в процессе эксплуатации или при электродинамических испытаниях на стойкость токам КЗ при искусственном закорачивании выводов обмоток наибольший установившийся ток КЗ

29

по стороне ВН в двухобмоточном режиме без учета промежуточных элементов схемы составит:

г _ Uном.отв. < , (39)

овн~я

где U„OM Oms, - номинальное напряжение отпайки трансформатора.

Тогда сопротивление КЗ трансформатора составит (Uв кВ, S в МВА):

u(%)-U2

z -ном. отв., (40)

ШР- 100Аол,

сопротивление КЗ сети составит:

(41)

SK3c

где Uc „„« - номинальное напряжение сети; ¿>Юс - мощность КЗ системы, определяемая мощностью сети. Коэффициент трансформации равен:

W

К =-Ш-, (42)

т w НН

где WBH- число витков обмотки ВН; WHH - число витков обмотки НН. Установившийся ток в обмотке НН составит:

1 кз¡¡и :JKiB[f 'Кт ■ (43)

Нормируемые значения апериодических составляющих (ударных) токов КЗ составят: lanep.BH "Куд. ' ]кз1Ш - (44)

1апер.ш = ^' Куд. ' 1кз НН ' ^

где Куд, - значение ударных коэффициентов тока КЗ, которое для мощных трансформаторов принимается

Выполненные исследования показали, что тяжесть и последствия для обмоток силовых трансформаторов от воздействия токов КЗ в процессе эксплуатации зависят от ряда факторов: мощности КЗ системы и номинальной мощности трансформатора, конфигурации схемы присоединения трансформатора, конструктивного исполнения трансформатора, технического состояния самого трансформатора, удаленности трансформатора от мощных источников генерации в системе, от значения ударного коэффициента К^, быстродействия защит и надежной работы коммутационных аппаратов.

Рассмотрены результаты электродинамических испытаний на стойкость при КЗ на конкретных примерах испытаний силовых трансформаторов мощностью 25 МВА/ 110 кВ, 250 МВА/ 220 кВ, 400 MB А/220 кВ и 666 МВА/ 500 кВ на сетевом испытательном стенде.

На рис. 12 приведены осциллограммы токов в обмотках ВН и НН трансформатора типа ТДЦ-250000/220 в ходе 1-го зачетного опыта КЗ на фазе «В».

Схема электродинамических испытаний на стойкость токам КЗ трансформатора типа ТДЦ-250000/220 представлена на рис. 13.

В данной схеме были использованы следующие элементы: 1РВВ, 2РВВ, РТГ-1

102,043 кА 1 12.301 кА «А- КА

К 'А а

ш/1

Рис. 12. Осциллограммы токов в обмотках ВН и НН трансформатора типа ТДЦ-250000/220 в ходе 1-го зачетного опыта КЗ: 1-ВН фаза «а», 2- НН фаза «а», 3- ВН фаза «с», 4- ВН фаза «в»

- линейные разъединители; ВВ - воздушные выключатели 500 кВ; А1.А4, ВЗ, В6, С2, С5 - высоковольтные тиристорные блоки типа ВТСВ-800/470; ДН-1, ДН-2 -делители напряжения; Ш1-III4 - малоиндуктивные измерительные шунты.

В настоящее время существует острая необходимость принять принципиальное решение на уровне ОАО «ФСК ЕЭС» о расширении возможностей проведения электродинамических испытаний на стенде ОАО «НИЦ ВВА», о поиске альтернативного варианта сетевого стенда, аналогичного демонтированному стенду МИС в г. Тольятти, или о строительстве нового испытательного стенда

Проведены расчеты величин установившегося и апериодического токов КЗ и сравнение их с нормируемыми значениями, рассчитанными ранее во время испытаний на стенде МИС. Исходя из полученных данных была оценена возможность испытаний на стойкость к токам КЗ трансформаторов типа ТДЦ-250000/220, ТДЦ-80000/110 и ТЦ-666000/500 на подстанциях 750 кВ «Белый Раст» и «Опытная».

Приведенные, результаты расчетов дают возможность сделать следующие выводы:

на подстанции 750 кВ «Белый Раст» можно создать необходимые нормированные значения токов КЗ для испытаний на стойкость к токам КЗ трансформаторов типа ТДЦ-250000/220, ТДЦ-80000/110 и ТЦ-666000/500 при условии питания со стороны Конаков-Рис. 13. Схема электродинамических испытаний на ской ГРЭС и подпитки мощпо-сгойкосп. токам КЗ трансформатора типа ТДЦ- ста КЗ по линиям Бескуднико-250000/220. во - Белый Раст, Очаково -

Белый Раст, Опытная - Белый Раст; но в случае подварианта с выделенной линией 500 кВ Конаковская ГРЭС - Белый Раст такие испытания невозможны;

- на подстанции 750 кВ «Опытная» возможны электродинамические испытания силовых трансформаторов мощностью 80 MB-А/110 кВ, 250 MB-А/220 кВ и даже сверхмощного 666 МВ-А/500 кВ при варианте питания только со стороны Конаковской ГРЭС при не задействованных в опытах КЗ BJI 750 кВ Опытная -Белый Раст и Калининская АЭС-Опытная и сохранении транзита электроэнергии по ВЛ 750 кВ в сторону Московского энергоузла.

Таким образом, электродинамические испытания ТРЭО на стойкость к токам КЗ позволяют определить остаточный ресурс конструкции и материалов трансформатора, спрогнозировать процессы, происходящие внутри трансформатора, и по результатам испытаний внести изменения в конструкцию, улучшающие надежность работы ТРЭО и его критерии работоспособности.

Глава шестая диссертации посвящена диагностике и повреждаемости измерительных трансформаторов тока и напряжения. Здесь рассмотрены конкретные примеры повреждений и даются рекомендации по их предотвращению.

Тепловидение позволяет выявлять дефекты измерительных трансформаторов тока на ранней стадии развития, приблизительно за 8 12 месяцев до повреждения оборудования.

Рассмотрены примеры обнаружения дефектов ТТ 110 и 330 кВ, ТТ-330 кВ с предельным по норме 1^6 - 1,0%, расчетное значение tg6pcc,L = 2,6% при АТ = 2,2 °С и ухудшенными показателями по ХАРГ, ТТ-110 кВ с обнаруженным за 6 месяцев до взрыва перегревом величиной АТ- 0,8 °С, дефектный ТТ 110 кВ с разомкнутой вторичной обмоткой.

Приведен пример того, к чему приводит игнорирование рекомендаций те-пловизионного обследования. При обследовании на подстанции 110 кВ был обнаружен ТТ-110 с перегревом величиной АТ = 0,8°С, несмотря на настоятельные рекомендации обслуживающий персонал и руководство подстанции не приняли никаких мер по выявлению причин перегрева и через б месяцев с момента обнаружения дефекта ТТ-110 кВ произошел его взрыв.

Таком образом, в результате прогнозирования повреждений и расчета экономических аспектов применения тепловизионного обследования можно предсказать момент повреждения электрооборудования и сэкономить денежные средства на ремонт дорогостоящего оборудования. Оценены также экономические результаты, получаемых непосредственно от проведения тепловизионной диагностики электрооборудования.

Применение данной методики обнаружения дефектов и повреждений позволяет спрогнозировать процессы, происходящие внутри ТРЭО при эксплуатационных физических воздействиях, и предотвратить аварийный выход из строя с повреждением соседнего оборудования и обесточением потребителей.

Основной причиной повреждения трансформаторов тока типа ТФКН-330 кВ (ТФУМ) является длительное воздействие высокой температуры на состаренную изоляцию. Второй вероятной причиной повреждения являются электродинамические воздействия на первичную обмотку и-образнош типа ТТ-330 кВ из-за близких КЗ в период его эксплуатации и последующее нарушение целостности изоляции, приведшее к пробою первичной обмотки на вторичную.

График изменения значения щ8 изоляции ТТ-330 кВ, поврежденного на подстанции «Прикумск» типа ТФКН-330 приведен на рис. 14.

На основе анализа повреждений ТТ типов ТФКН-330 кВ (ТФУМ) и ТФРМ-330 (ТРН-330) рекомендуются следующие диагностические мероприятия: проведение тепловизионного контроля; измерении изоляции Т'Г под рабочим напряжением; физико-химический анализ масла; хроматографический анализ масла 32

(ХАРГ); ТТ проработавшие больше нормативного срока эксплуатации требуется ставить на учащенный контроль с использованием вышеперечисленных четырех методов диагностики; установка датчиков локации электрических разрядов.

Все выявленные теплови-зионной диагностикой дефекты подтверждаются другими методами диагностики, в частности хроматографическим анализом растворенных газов в масле, измерением интенсивности частичных разрядов (ЧР) в изоляции электрооборудования и др.

Проведенные в шестой главе исследования, диагностика и оценка технического состояния подтвердили, что тепловизионная диагностика электрооборудования является одним ш основных направлений развития системы техшяеской диагностики, которая обеспечивает возможность кошгроля теплового состояния оборудования без вывода их из работы, выявления дефектов на самой ранней стадии развития, сокращения затрат на техническое обследование за счет прогнозирования сроков и объемов ремонтных работ. В заключении приведены основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Выполненные в диссертации исследования обеспечили решение комплекса научных и технических проблем диагностического моделирования и совершенствования систем оценки технического состояния ТРЭО. Диссертация основана на результатах научно-исследовательских работ, выполненных при непосредственном участии автора в рамках правительственных, региональных программ, планов научно-исследовательских и отраслевых организаций.

В диссертации представлены результаты разработки и обоснования методологии диагностического моделирования, а также практической реализации оценки технического состояния силовых и измерительных трансформаторов и реакторов и анализа повреждаемости реальных электроустановок ТРЭО. Также рассмотрены вопросы классификации, выявления и динамики развития дефектов и повреждений в процессе эксплуатации, а также обоснованы положения определения его ресурсов.

Обобщены результаты исследований в области технической диагностики и оценки технического состояния ТРЭО. Оценка фактического состояния силового электрооборудования по результатам диагностических измерений является на сегодняшний день очень сложной и актуальной задачей.

Особого внимания в связи с эгим требуют вопросы внедрения новых видов диагностики электрооборудования, в том числе и построенного на мультипараметриче-ских принципах. Поэтому, необходимо продолжить сбор информации, обобщающей опыт эксплуатации электрооборудования, методов и систем его диагностики и оцен-

1.0 0.8 0.6 0,4 0,2 0

- ч. X

- .И

—

28.05 99 06 05 00 13040т 13 05 02 22 05 02 12.05 03 26.0s.03 17 08 04 27 05 05

ф. А- 0.81 0,62 0.65 0,62 0,63 0,79 0.81 Гмм 0.98

ф в----■-■- 0,42 0.37 0,39 0.37 0.38 0.47 0.41 0,57 0,60

«6 ф, С--- 0,57 0,55 0,39 0,36 0,38 0.50 0.47 0.55 035

Рис. 14. График изменения значения изоляции ТГ-330 кП на подстанции «Прикумск» типа ТФКН-330

ки технического состояния при разнообразных ЭФВ и в том числе от внешних и внутренних перенапряжений, а также токов перегрузок и КЗ.

Наиболее существенные научные и практические результаты заключаются в следующем.

1. Научно обоснована концепция диагностического моделирования технического состояния электроустановок ТРЭО.

2. На основе анализа аварийности и повреждаемости мощных электроустановок ТРЭО построена структурная схема их повреждений на примере силовых трансформаторов.

3. Предложены диагностические модели накопления дефектов, повреждений, отказов ТРЭО и обеспечения электромагнитной совместимости силовых трансформаторов при интенсивном штоке ЭФВ.

4. Разработаны диагностические модели для оценки технического состояния ТРЭО: механического состояния обмоток по методу НВИ и по сопротивлению КЗ 2К; по результатам электродинамических испытаний на стойкость к токам КЗ; теплового состояния ТРЭО; диагностические модели трансформатора при грозовых и коммутационных воздействиях; модель накопления ресурсов ТРЭО; многослойной изоляции для оценки технического состояния ТРЭО; изменения газосодержания трансформаторных масел; дрейфа температур ошиновки трансформатора, имеющей дефектное контактное соединение.

5. Научно обоснована оценка ресурсов электроустановок ТРЭО, рассмотрены кривые жизни бумажной изоляции в масляном трансформаторе, вопросы учета износа изоляции от длительных перегрузок, исследованы зависимости старения бумажной изоляции в функции от времени и температуры.

6. Предложен структурный подход к принятию технических решений при эксплуатации изношенного ТРЭО на основе разработанных диагностических методов оценки технического состояния.

7. Проведены исследования и расчеты величин установившегося и апериодического токов КЗ, которые показали возможность электродинамических испытаний на стойкость к токам КЗ на подстанциях 750 кВ «Белый Раст» и «Опытная».

8. Применение методики обнаружения дефектов и повреждений на основе анализа диагностических признаков позволяет спрогнозировать процессы, происходящие внутри ТРЭО при эксплуатационных физических воздействиях, и предотвратить аварийный выход из строя с повреждением соседнего оборудования и обесточением потребителей.

9. На основе полученных в работе фактических данных о статике и динамике диагностических признаков обнаружены и локализованы повреждения у 8 силовых трансформаторов: ТРДН-32000/110, ТРДН-25000/110 и ТДН-15000/110.

10. С помощью предложенных и внедренных способов оценки ТС, примененных при диагностике ТРЭО, выявлены закономерности и получены важные практические результаты при испытаниях на стойкость токам КЗ.

11. В результатах работы в сжатом виде содержатся данные более 52 отчетов и протоколов измерений, что нашло отражение в рекомендациях для заводов-изготовителей по усилению конструкции, заключениях о ремонтопригодности.

12. Методы математической обработки результатов диагностических измерений и технические рекомендации, основанные на включенных в диссертацию разработках автора, внедрены на энергообьектах ОАО "Самараэнерго", в том числе на ТЭЦ ВАЗа, в ОАО "Волжская ГЭС им. В.И.Ленина", в энергопроизводстве ОАО АвтоВАЗ, на ОАО "Оскольский электрометаллургический комбинат" (г. Старый Оскол), в ОАО "Татэнерго" и на других электроэнергетических предприятиях.

13. Комплекс методик внедрен в учебный процесс Самарского государственного технического университета, Санкт-Петербургского энергетического института повышения квалификации (ИГ1К), ИПК госслужащих (г. Москва).

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях: Книги, монографии и пособия

1. Хренников А.Ю., Таджибасв А.И. Методы оценки состояния силовых маслонаполненных трансформаторов на основе котроля геометрии обмоток. - СПб.: ПЭИГПС, 2005. - 49 с.

2. Хренников АЛО., Шлегель O.A. Методы оценки состояния электромагнитной системы транс-форматорно-реакторного оборудования- Тольятти -2006 г., 59 с.

3. Хрешшков А.Ю., Гольцштейн В.Г. Техническая диагностика, повреждаемость и ресурсы силовых и измерители шк трш ^форматеров и реакторов. - М: Эяершагомиздат -2007., 286 с.

4. Хрешшков А.Ю., Терешко O.A. Основные методы диагностики состояния электрооборудования для выявления дефектов и повреждений// ВИГЖэнерго. - М.: - 2005. - 50 с.

5. Хренников АЛО., Терешко O.A. Диагностика дефектов и примеры повреждений маслонагол-нешюго тралеформаторно-реакгорного оборудования, турбогенераторов, измерительных трансформаторов тока, напряжения и ОПН // М: - ИПКгосслужбы. - 2007. - 89 с.

Статьи в изданиях по списку ВАК:

6. Хренников АЛО., Шлегель O.A. Определение закона распределения погрешности измерения индуктивного сопротивления КЗ при электродинамических испытаниях силовых трансформаторов //Электричество, 1998, № 5. -С. 10-15.

7. Хренников А.Ю., Еганов А.Ф., Смолин А.Ю., Щербаков В.В., Языков СЛ. Тепловизнойный контроль генераторов и импульсное дефектографирование силовых трансформато-ров//Электрические станции,- № 8.- 2001. -С. 48-52.

8. Хренников А.Ю., Шлегель O.A., Запорожец М.И. Диагностика повреждений силовых трансформаторов, находящихся в эксплуатации на ТЭЦ Волжского Автозавода в г.Тольятти//Электрические станции.- 1994.- № 2.- с.43.

9. Хренников АЛО., Киков О.М. Диагностика силовых трансформаторов в Самараэнерго методом низковольтных импульсов//Элеирические станции.- №11,- 2003. -С.47-51.

10. Хренников А.Ю., Салтыков В.М. Диагностика повреждений силовых трансформаторов в ходе электродинамических испытаний//Известия вузов "Электромеханика" .- 1995.-№ 5-6. -С. 122-127.

11. Хренников А.Ю. Диагностика повреждений мощных силовых трансформаторов с целью обеспечения надежности электроснабжения//Известия вузов "Электромеханика" .1993 .-№6. -С.63.

12. Хренников А.Ю., Шлегель O.A. Диагностика повреждений и методика обработки результатов измерений силовых трансформаторов при испытаниях и в эксплуатации// Электротехника,- 1997.-№2. -С.32-34.

13. Хренников АЛО., Рубцов A.B., Щербаков В.В., Языков С.А. Тепловизионный контроль электротехнического оборудования и опыт диагностики геометрии обмоток силовых траисформаторов//Электрические станции. -2006, № 5. -С. 27-32.

14. Хренников А.Ю. Информационно-измерительные системы контроля и защиты обмоток силовых трансформаторов и реакторов// Научный вестник НГТУ, Новосибирск: 2006. -№ 1(22). -С. 123-130.

15. Хренников А.Ю., Шлегель O.A., Шифрин JI.H. Электродинамические испытания трансформатора типа ТЦ-666000/500 на МИС, г. Тольятти/Мзвестия вузов "Электромеханика". - 2006, № 6. -С. 32-37.

16. Хренников А.Ю. Выявление деформаций обмоток трансформатора типа ТЦ-666000/500 при электродинамических испытаниях на стойкость к токам короткого замыкания //Известия вузов "Электромеханика".- 2007.- № 5. -с.74-75.

17. Хренников А.Ю. Основные причины повреждения обмоток силовых трансформаторов при коротких замыканиях//Электричество, 2006, № 7. -С. 17-24.

18. Хренников АЮ. Основные причины повреждения обмоток силовых трансформаторов напряжением 110-500 кВ в процессе эксгауатации//Промьшшенная энергетика. -2006. - № 12. -С. 12-14.

19. Хренников А.Ю. Электродинамические испытания силовых трансформаторов на стойкость к токам КЗ//Промышленная энергетика, 2007, № 8. -с.21-27.

20. Хренников А.Ю. Некоторые вопросы электродинамических испытаний мощных силовых трансформаторов на стойкость токам КЗ //Электричество, 2007, № 12. -С.15-18.

21. Хренников A.IO. Закон распределения погрешности измерения сопротивления трансформаторов и реакторов в опытах на стойкость к токам короткого замыка-ния//Известия вузов "Электромеханика".- 2007.- № 6. -с.68-70.

22. Хренников А.Ю., Сидоренко М.Г. Экономическая эффективность инфракрасной диагностики оборудования/ЛТромышленная энергетика, 2007, № 12. -с.13-16.

23. Хренников А.Ю. "On-line" система защиты и мониторинга механического состояния обмоток силовых трансформаторов и реакторов// Вестник Самарского государственного технического университета.. Серия технические науки, №2(20), 2007, с. 158-163.

24. Хренников АЮ. Проверка надежности конструкции и электродинамические испытания силового трансформатора мощностью 250 МВА напряжением 220 кВ//Известия вузов "Проблемы энергетики" Казанского государственного энер1етического университета,- 2008.- № 1-2. -с.48-55.

25. Хренников А.Ю. Термические испытания реактора РКОС-36000/33 //Промышленная энергетика, 2008, № 5. -с. 10-12.

26. Хренников АЛО. Электродинамические испытания силового трансформатора типа ТДЦ-250000/220 для проверки стойкости его обмоток к токам К3//Известая вузов "Электромеханика".- 2008 .- № 3. -с.73-75.

27. Хренников АЛО., Гольдштейн В.Г. Классификация основных видов дефектов и повреждений трансформаторно-реакторного оборудования и факторы, ведущие к их возникновению // Вестник Самарского государственного технического университета.. Серия технические науки, № 1(21), 2008, с. 166-171.

28. Хренников А.Ю. Проблема электродинамической стойкости силовых трансформато-ров//Промышленная энергетика, 2008, № 9. -с.12-16.

29. Хренников А.Ю., Гольдштейн В.Г. Основные дефекты и повреждения трансформаторов (реакторов) и классификация видов воздействий, ведущих к их появлению/Промышленная энергетика, 2008, № 11. -с. 17-21.

30. Хренников АЮ. Обнаружение деформаций обмоток силовых трансформаторов средствами технической диагностики после коротких замыканиях//Извесгая вузов "Проблемы энергетики" Казанского государственного эпфгетическогоу1шверситета.- 2009.- № 3-4. -с.74-79.

31. Хренников А.Ю. Контроль механического состояния обмоток силовых трансформаторов методами низковольтных импульсов и частотного анализа//Промышленная энергетика, 2009, Ка 3. -с.9-12.

Остальные публикации:

32. Хренников АЮ., Шлегель О.А Контроль изменения индуктивного сопротивления трансформатора для определения повреждений в обмотках //Энергетик,- № 2.- 2004. -С. 27-30.

33. Хренников АЛО. Опыт обнаружения остаточных деформаций обмоток силовых трансформаторов//Энергетик.- № 7.- 2003. -С. 18-20.

34. Хренников АЛО., Негров A.C., Цыгикало Г.В., Щербаков В.В., Языков С.А. Ссистемы мониторинга и опыт диагностики состояния электротехнического оборудования в ОАО "САМАРАЭНЕРГО'7/ЭЛЕКТРО- № 2,- 2004. -С. 32-39.

35. Хренников А.Ю., Рубцов A.B., Персдсльский В.А, Сафонов A.A., Якимов В.А.О поврежде-ших обмоток силовых трансформаторов и диагностике их геометрии методом низковольтных импульсов//ЭЛЕК1РО-№ 5.- 2004. -С. 13-19.

36. Хренников А.Ю., Киков О.М., Псредельский D.A., Сафонов A.A., Якимов В.А. Применение метода низковольтных импульсов для диагностики состояния силовых трансформаторов //Энергетик. - № 9. 2005. -С. 11-15.

37. Хренников А.Ю., Рубцов A.B., Псредельский В.А., Сафонов A.A., Якимов В.А. Анализ повреждаемости обмоток силовых трансформаторов при коротких замыкани-ях//Энергетик. -№ 11. 2005.. -С. 8-11.

38. Хренников А.Ю., Петров A.C., Цыгикало Г.В., Литвинов Ю.В. Результаты диагностики повреждений силовых трансформаторов в эксплуатации на ТЭЦ Волжского автозавода// Элек-тротсхшка-2010шд.Наука,производство,рынок.-М.:-1997. -т.2-с.127-132.

39. Хренников А.Ю., Шлегель О А., Мелентьсв B.C. Информационно-измерительная система для контроля параметров обмоток силовых трансформаторов в процессе эксплуатации// Самарский ГГУ. - 1997. - Деп. ВИНИТИ. 21.02.97, № 567-В97.

40. Хренников А.Ю., Киков О.М. Диагностика силовых трансформаторов в АО "Самара-энерго" методом низковольтных импульсов // Электротехпика-2010 год. Наука, производство, рынок. - М.:-1999. - T.1-C.272-276.

41. Хренников АЮ., Шумилкин В.А., Языков С.А Тепловизионный контроль генераторного электрооборудования и импульсное дефскгографировшие силовых трансформаторов// Сборшк докладов конференции молодых специалистов электроэнергетики РАО "ЮС России". М.: - "НЦ ЭНАС". -2000.-C.140-I41.

42. Хренников А.Ю., Еганов А.Ф., Смолин АЛО,, Щербаков В.В., Языков С.А. Диагностика силовых трансформаторов методом низковольтных импульсов в ОАО "Самараэнерго'7/ Современные методы и средства оценки технического состояния и продления , сроков эксплуатации высоковольтного оборудования энергосистем. ВНИИЭ. - М: - 2001.

43. X решит в АЮ., Петров АС. и др. Диагностика состояния основного элаарагехнического оборудования на тепловых электростанциях в ОАО "САМАРАЭПЕРГО'7/ Методы и средства оценки ахлоянияэнфгтгча;когообор>яовашя,Вь1а20-СПб.:ГОИ1П<,2002.-с. 188-201.

44. Хренников АЛО. Обнаружение остаточных деформаций обмоток силовых трансформаторов методом низковольтных импульсов// Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования, Вып. 20 - СПб.: ПЭИПК, 2002. - с. 80-93.

45. Хренников А.Ю., Еганов А.Ф., Смолин А.Ю. Опыт обнаружения методом низковольтных импульсов остаточных деформаций обмоток силовых трансформаторов после протекания сквозных токов К3//Электротехника-2010 год. Наука, производство, рынок. -ГУП ВЭИ.-М.:-2003.

46. Хренников АЮ., Петров A.C., Янченко В.Н. и др. Диагностика состояния основного электротехнического оборудования на тепловых электростанциях в ОАО "САМАРАЭНЕРГО'7/ Электрогехшка-2010 год. Наука, производство, рынок. - ГУП ВЭИ. - М.: - 2003.

47. Хренников АЛО., Шлегель О.А Информационно-измерительные системы для контроля сопротивления КЗ силовых трансформаторов и реакторов// Электротехника-2010 год. Наука, производство, рынок. - ГУП ВЭИ. - М.: - 2003.

48. Хренников АЮ. и др. Опыт диагностики силового трансформаторного оборудова-1шя//Элскгротехника-2010 год Интеграция науки и производства - ГУП ВЭИ. - М: - 2004. - с.116-122.

49. Хренников А.Ю. Опыт диалюстики состояния основного электротехнического оборудования в ОАО "САМАРАЭНЕРГО"//Современные энергетические системы и комплексы и управление ими. - ЮРГТУ (НПИ). - Новочеркасск. -2003 г., ч.1, с.66-67.

50. Хренников А.Ю., Шлегель О А., Петинов О.В. Математическая обработка результатов испытаний электрооборудования//ГТроблемы развития автомобилестроения в России". Тольятти. -1996.

51. Khrennikov A.Yu. Short-circuit performance of power transformers. LVI Test experience at Samaraenergo Co and at Power Testing Station in Togliatti, including fault diagnostics. CIGRE Study Comitee 12. Hungary, Budapest, 14-17June. 1999.

52. Khrennikov A.Yu., O.A. Shlegel .- Extra high voltage transformer short circuit steadiness test results and their effect on calculations and design - 9-th International Power System Conference. - St.-Petersburg, vol.2. - 1994. - pp. 117-121.

53. Malewski R, Khrennikov AYa, Shlegel OA, Dolgopolov AG. - Monitoring of Winding Displacements in HV Transformers in Service. - CIGRE Woiicing Group 33.03. Italy. -Padua - 4-9 Sept 1995.

54. Хренников А.Ю., Рубцов A.B., Щербаков B.B., Языков С.А Контроль и диагностика состояния электротехнического оборудования с целью повышения надежности электроснабжения потребителей// Электротехника-2010 год. Перспективные виды электротехнического оборудования для передачи и распределения электроэнергии. ГУН ВЭИ. - М.: - 2005г.- т.2 - с. 57-66.

55. Khrennikov A.Yu. Short-circuit performance of power transformers. Transformer testing experience for reliability's increase of electric power supply. CIGRE Colloquium, Comitee A2. Moscow, 19-24 June. 2005.

56. Хренников A.10. Информационно-измерительная система для контроля параметров силовых трансформаторов при электродинамических испытаниях и в эксплуатации. Авторсф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. - Самара -1997. - 21 с.

57. Хренников А.Ю., Сафонов АА., Якимов В.А. Выявление деформаций обмоток силовых трансформаторов методом низковольтных импульсов// Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования, Вып. 28. - СПб.: ПЭИПК, 2005. - с. 277-286.

58. Хренников А.Ю., Шифрин Л.Н. Сверхмощный трансформатора типа ТЦ-666000/500

- конструктивные решения, испытания на стойкость к токам короткого замыкания, расчеты токов КЗ//ЭЛЕКТРО- № 5,- 2005. -С. 36-42.

59. Хренников А.Ю. Опьгг отыскания повреждений и дефектов в силовых трансформаторах// Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования, Вып. 27. -СПб.: ПЭИПК, 2004. - с. 114-120.

60. Хренников А.Ю. Инфракрасная диагностика состояния электрооборудования высокого напряжения //Энергетик.- № 7.- 2006, с.25-26.

61. Хренников АЛО. Контроль состояния обмоток силовых трансформаторов и их защита с целью повышения надежности схем передачи и распределения электроэнергии// Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики, Вып. 56. Институт систем энергетики им. ЛАМелеитьева Со РАН. - Иркутск-Псков. - 2006. - с. 106-114.

62. Хренников AJO, Щербаков В.В., Языков СА Диагностика состояния электрооборудования электростанций и подстанций с помощью средств инфракрасной техшки//ЭЛЕКТРО- № 2.- 2006.

63. Хренников А.Ю. Механизм изменения механического состояния обмоток силовых трансформаторов в результате воздействия токов КЗ// Современные методы оценки технического состояния и способы повышения надежности электрических сетей и энергосистем. - М.:

- Министерство промышленности и энергетики РФ/ - 2006.

64. Хренников А.Ю. Диагностика повреждений высоковольтного электрооборудования и анализ аварийности в электрических сетях ОАО "ФСК ЕЭС" за 2005 - начало 2006 года// Электротехника-2010 год. - М,:- ГУП ВЭИ. - 2006.

65. Хренников А.Ю., Щербаков В.В., Языков С.А. Тепловизионный контроль как средство для обнаружения дефектов высоковольтного электрооборудования//Контроль. Диагностика- № 11.- 2006. - С.28-32.

66. Хренников А.Ю. О надежности и методах диагностики высоковольтного электрооборудования подстанций// Новое в российской энергетике- № 7.- 2006. - с.35-45.

67. Хренников АЛО.. Шлегель O.A. Контроль активной части и испытания силовых трансформаторов на стойкость токам короткого замыкания//ЭЛЕ1СГРО-№ 1.- 2007.-С. 30-36.

68. Хренников АЮ. Методы низковольтных импульсов и частотного анализа для котроля механического состояния обмоток силовых трансформагороаОШКТРО-№ 2,- 2007. -С.4Ы6.

69. Хренников А.Ю. Причины повреждений силовых трансформаторов и реакторов напряжением 110-500 кВ в процессе эксплуатации//Электротехника-2030 год. Перспективные технологии электроэнергетики. - М.: - ГУЛ ВЭИ. - 2007.

70. Хренников А.Ю., Гольдштейн В.Г. Причины повреждения обмоток силовых трансформаторов и расчет токов короткого замыкания// Математическое моделирование и краевые задачи. - Самара. - 2007. - ч.2 с.53-56.

71. Хренников АЮ. Электродинамические испытания силовых трансформаторов на стойкость токам КЗ как инструмент повышения надежности подстанций единой электрической сети// Новое в российской энергетике- Л® 2.- 2008, с.32-47.

72. Хренников АЮ., Сидоренко М.Г., Стратан Е.Г1. Тепловизиоштый контроль электрооборудования высокого напряжения и его экономический эффекг//Энергетик.- № 2.- 2008, с.22-24.

73. Хренников АЮ. Кошроль теплового состояния реактора типа РКОС-36000/33 в ходе испытаний на надежность и стойкость к токам КЗ //Контроль. Диагностика- № 3.- 2008, с.20-24.

74. Хренников А.Ю. Разработка математических моделей внешнего диагностического воздействия импульса на схему замещения обмоток высоковольтных электрических аппаратов //ЭЛЕКТРО-№ 2,- 2008, с.7-11.

75. Хренников А.Ю., Сидоренко М.Г., Стратан Е.П. Тепловизионная диагностика как инструмент предупреждения аварийности высоковольтного электрооборудования подстанций// ЭЛЕКТРО-№4,- 2008, с.27-32.

76. Хренников АЮ. Дефекты и повреждения силовых трансформаторов и реакторов напряжением 110 кВ и выше, причины возникновения и их классификация // Новое в российской энергетике- № 1- 2008, с.30-38.

77. Хренников А.Ю., Сидоренко М.Г. Экономическая эффективность тепловнзионного контроля электрооборудования подстанций и промышленных предприятий//Новое в российской энергетике- № 10.- 2008, с.34-44.

78. Хренников АЛО. Силовые трансформаторы. Проблемы электродинамической стойкости //Новости Электротехники- № 6(54).- 2008, с.32-35.

79. Хренников А.Ю. Силовые трансформаторы. Методы диагностики механического состояния обмоток//Новости Электротехники- № 3(57).- 2009, с.43-45.

80. Хренников А.Ю., Сидоренко М.Г. Тепловизионное обследование электрооборудования подстанций и промышленных предприятий и его экономическая эффектив-ность//Рынок электротехники- № 2(14).- 2009, с.96-100.

81. Хренников А.Ю. Электродинамическая стойкость силовых трансформаторов - условие безаварийной работы//Энергетик.- № 5.- 2009, с.31-32.

82. Хренников А.Ю., Чичинский М.И. Рекомендации по расследованию технологических нарушений, диагностике "и выявлению повреждений маслонаполненных силовых и измерительных трансформаторов// М: - ИПКгосслужбы. - 2008. - 38 с.

Авторские свидетельства и патенты

83. Патент РФ № 2041472. Устройство для испытания трансформатора токами короткого замыкания/Хренников АЮ., Лурье А.И., Шлегель О. А - 1995. - Опубл. в Бюл. № 22. - 5 с.

84. A.c. СССР № 1821759. Устройство для испытания трансформатора токами короткого замыкания/Хренников АЮ., Шлегель O.A. - 1993. - Опубл. в Бюл. № 22. - 4 с.

85. Патент РФ № 2136099. Устройство контроля и защиты обмоток трансформаторов от деформации при коротких замыканиях/Хренников АЮ. - 1999. - Опубл. в Бюл. № 24.-10 с.

1,0)

7 fi

86. Патент РФ № 2063050. Устройство контроля и защиты трансформаторов от деформации обмоток при коротких замыканиях в процессе эксплуатации/ Лурье АИ., Шлегель А.И., Хренников А.Ю.-1996, Опубл. в Бюл. № 18.-5 с.

87. Патент РФ № 2037221. Цилиндрическая обмотка/ Шлегель А.И., Хренников А.Ю., Васильев A.B. - 1995. - Опубл. в Бюл. №16.-3 с.

88. Патент РФ № 2050608. Реактор/ Шлегель А.И., Хренников А.Ю., Васильев А.Б. -1995. - Опубл. в Бюл. № 35. - 4 с.

Личный вклад автора. Основные научные результаты, включенные в диссертацию, опубликованы в работах [14, 16, 44-47, 49, 50, 52, 53, 55, 56, 58-60, 62-64, 66, 67, 69-71, 73], написанных лично автором. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат: постановка задачи, математические модели, методические подходы, выводы [6-13, 15, 17, 33-43,48, 51, 54, 61, 65,68]; методические подходы, выводы [23-32, 57, 72, ]; математические модели [74,75]; основные идеи способов [7678]; схема [79- 81]. Автором написаны следующие разделы: в работе [1] разделы 1 и 2 (лично автором), раздел 3 (совместно с Таджибаевьм А.И.); в работе [2] разделы 1 и 2 (лично автором), раздел 3 (совместно с Шлегелем O.A.); в работе [3] главы 1-3 (совместно с Гольдштейном В.Г.), главы 4-6 (лично автором); в работе [4] раздел 1 (лично автором), раздел 2 (совместно с Терешко O.A.); в работе [5] разделы 1, 2 (лично автором), раздел 3 (совместно с Терешко O.A.); в работе [107] разделы 2, 3 (лично автором), раздел 1 (совместно с Чичинским М.И.). Кроме того, во всех публикациях выполнены редактирование работ при представлении их в печать и их коррекция по замечаниям рецензентов.

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212.217.04 Протокол № 11 от 15.09.2009

Заказ №9^8 . Формат 60x84 1/16. Бумага тип. №1. Отпечатано на ризографе, уч,-изд. л. 2,0. Тираж 150 экз. Самарский государственный технический университет Типография СамГТУ

443100, г. Самара, Молодогвардейская ул. 244, Главный корпус

Введение.

Глава 1. Математические модели накопления повреждений

1.1. Классификация основных видов дефектов и повреждений трансформаторного и реакторного электрооборудования.

1.2. Формальное описание износа и накопления повреждений ТРЭО.

1.3. Линейное суммирование повреждений.

1.4. Учет нелинейности процесса накопления повреждений.

1.5. Законы нелинейного суммирования повреждений.

1.6. Многостадийная модель процессов накопления повреждений.

1.7. Статистический разброс характеристик и свойств ТРЭО и его влияние на процесс накопления повреждений.

1.8. Влияние разброса физических свойств на результаты испытаний.

1.9. Статистическое моделирование накопления повреждений ТРЭО.

1.10. Построение обобщенных моделей накопления повреждений.

1.11. Статистический анализ ЭМС при воздействиях перенапряжений на электроустановки ТРЭО.

1.12. Построение приближенных моделей по данным компьютерных исследований ресурсов.

1.13. Выводы по первой главе.

Глава 2. Математические модели повреждений электроустановок ТРЭО на основе теории электромагнитной совместимости.

2.1. Основные определения и положения анализа ЭМС.

2.2. Техническое состояние ТРЭО и его диагностические признаки.

2.3. Предельные состояния — граничные условия ЭМС.

2.4. Определение и классификация нарушений ЭМС.

2.5. Характеристики и показатели ЭМС.

2.6. Статистические описания потоков эксплуатационных нарушений ЭМС.

2.7. Задачи анализа работоспособности и обеспечения ЭМС.

2.8. Постановка задач теории ЭМС для электроустановок ТРЭО.

2.9. Анализ ЭМС с помощью метода условных функций.

2.10. Математическое моделирование нарушений ЭМС для электроустановок ТРЭО.

2.11. Учет эффекта кумулятивности при моделировании накопления повреждений ЭУ ТРЭО.

2.12. Основные положения использования статистических Марковских моделей для анализа ЭМС электроустановок ТРЭО.

2.13. Модели пуассоновского типа.

2.14. Вычисление математических ожиданий числа НЭМС высоконадежных систем ТРЭО.

2.15. Применение теории ЭМС к расчету электроустановок ТРЭО и их элементов.

2.16. Математические вероятностные модели, используемые при анализе НЭМС для ЭУ ТРЭО в процессе эксплуатации.

2.17. Математическое описание параметрических НЭМС элементов ЭУ ТРЭО при различных законах их распределения.

2.18. Выводы по второй главе.

Глава 3. Математическое моделирование ресурсов ЭУ ТРЭО.

3.1. Технологические и методологические основы определения ресурсов.

3.2. Принципы математического моделирования ресурсов ТРЭО.

3.3. Приближенная асимптотическая оценка ресурсов ЭУ ТРЭО.

3.4. Асимптотические формулы для обобщенного закона накопления повреждений.

3.5. Стационарный эргодический процесс ЭФВ.

3.6. Приближенный аналитический метод определения показателей долговечности электроустановок ТРЭО.

3.7. Прогнозирование характеристического ресурса для электроустановок ТРЭО.

3.8. Математические представления для вычисления характеристического ресурса электроустановок ТРЭО.

3.9. Учет разброса свойств электроустановок ТРЭО и условий их работы.

ЗЛО. Основные положения определения ресурсов многокомпонентных электроустановок ТРЭО.

3.11. Выводы по третьей главе.

Глава 4. Методы диагностики и повреждаемость высоковольтного маслонаполненного ТРЭО.

4.1 Основные причины внутренних повреждений обмоток силовых трансформаторов и реакторов напряжением 11(Н-500 кВ в процессе эксплуатации.

4.2. Методы низковольтных импульсов и частотного анализа для контроля механического состояния обмоток силовых трансформаторов.

4.3. Диагностика геометрии обмоток силовых трансформаторов низковольтными импульсами (НВИ) и по измерениям сопротивления КЗ (.ZK) после коротких замыканий.

4.4. Инфракрасная диагностика теплового состояния высоковольтного маслонаполненного оборудования.302.

4.5. Выводы по четвертой главе.

Глава 5. Некоторые вопросы электродинамических испытаний силовых трансформаторов на стойкость токам КЗ.

5.1. Общие вопросы электродинамической стойкости силовых трансформаторов.

5.2. Электродинамические испытания ТРЭО, их техническая база и обеспечение.

5.3. Конкретные примеры испытаний силовых трансформаторов мощностью 25 MB А, 250 MB А и 666 MB А на стойкость токам КЗ на испытательном стенде.

5.4. Современное состояние, оценка возможностей и перспектив проведения электродинамических испытаний ТРЭО

5.5. Мониторинг механического состояния обмоток трансформатора 400 MBA/220 KB в ходе испытаний на стойкость токам КЗ.

5.6. Электродинамические испытания реакторов на надежность и стойкость к токам КЗ.

5.7. Выводы по пятой главе.

Глава 6. Диагностика и повреждаемость измерительных трансформаторов тока и напряжения.

6.1. Инфракрасная диагностика измерительных трансформаторов тока.

6.2. Инфракрасная диагностика оборудования и ее экономическая эффективность.

6.3. Повреждение трансформаторов тока типа ТФКН-330 кВ (ТФУМ).

6.4. Повреждение трансформаторов тока типа ТФРМ-330 (ТРН-330 кВ)

6.5. Повреждение трансформатора напряжения типа НКФ-110 кВ.

6.6. Технологическое нарушение, связанное с повреждением трансформатора тока типа ТФНД-220.1.

6.7. Выводы по шестой главе.

В настоящее время в электроэнергетике и электротехнике большое внимание уделяется согласованию условий нормальной безаварийной и эффективной работы электроустановок (ЭУ) электротехнических комплексов и систем (ЭКС), производящих, передающих, преобразующих и потребляющих электроэнергию при её надлежащем качестве. В процессе работы ЭУ подвергаются многочисленным внешним и внутренним электромагнитным и другим эксплуатационным физическим воздействиям (ЭФВ), а также сами непосредственным образом воздействуют на окружающие объекты и среду. Такими ЭУ и являются силовые и измерительные трансформаторы и реакторы, которые часто объединяют общим названием трансформаторно-реакторное электрооборудование (ТРЭО).

Надежность трансформаторного и реакторного электрооборудования (ТРЭО) электротехнических комплексов и систем (ЭТКС) во многом определяется обеспечением технической диагностики их состояния при внешних и внутренних воздействиях и оценки технического состояния (ОТС) электрооборудования.

Наличие в эксплуатации как старого в значительной мере выработавшего свой ресурс, так и нового оборудования, изготовленного с применением современных технологий и материалов, приводит к снижению эффективности традиционных методов обеспечения нормальной работы электрооборудования.

Проблема заключается в том, что отсутствует полное представление о характере состязательных процессов между, с одной стороны, эмиссией мощных электромагнитных помех (ЭМП) в основном в виде токов рабочих режимов, режимов коротких замыканий и перенапряжений, воздействующих на изоляцию ТРЭО электрических сетей в целом. С другой стороны, это - физические свойства внутреннего характера и внешнего происхождения, определяющие для конкретных электроустановок стойкость их конструкций и, прежде всего, изоляции по отношению к названным ЭМП и другим физическим процессам.

Качественного улучшения можно добиться только путем тщательных исследований, когда учитывается комплекс признаков и параметров, описывающих состояние ТРЭО и характер физических воздействий на изоляцию электроустановок, а также динамика изменения ее свойств по мере старения оборудования. Такой подход открывает возможность обоснованной и достоверной ОТС и улучшения эксплуатационных свойств ТРЭО.

Анализ работы ТРЭО, и особенно тех электроустановок, которые, как уже говорилось выше, в процессе длительной эксплуатации выработали свой технологический ресурс, свидетельствует о том, что для них эксплутационные затраты на ремонт, испытания и профилактическое обслуживание превышают нормативы на 15 - 20% и имеют устойчивую тенденцию к увеличению.

Уровень износа электрооборудования в ЭТКС повсеместно во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства в стране значительно превышает установленный 60%), а сроки и объемы его технических обслуживании остаются неизменными. Это приводит к еще большему числу нарушений нормальной работы электрооборудования ЭТКС и к увеличению числа и интенсивности отказов в процессе его эксплуатации.

Для решения проблем обеспечения качественной и достоверной ОТС необходимо разработать для ТРЭО ее научные основы для широкого спектра конструкций электрооборудования ЭТКС, методов оценки и прогнозирования его технических ресурсов, а также стратегии, тактики и конкретных мероприятий по оптимизации эксплуатации, и, прежде всего, технической диагностики, что является важной частью программы ресурсосбережения РФ. Сказанное выше определяет актуальность диссертационной работы.

Вышеизложенное говорит о необходимости научного обоснования и реализации современного подхода к решению задач создания условий оптимальной эксплуатации ТРЭО современных электротехнических комплексов и систем на основе концепции диагностического моделирования (ДМ). Эта концепция, основана на применении идей кибернетического моделирования, предложенных В.А. Вениковым и его учениками, для построения специфических диагностических моделей названного оборудования. Она заключается в реализации следующих положений.

1. Для реальной электроустановки ТРЭО строится диагностическая модель (ДМ) в виде системы характеристик и параметров, обеспечивающих с необходимой полнотой информацию о техническом состоянии конкретной электроустановки (ЭУ). Они получили название диагностических признаков (ДП). Характерные особенности ДМ: это - кибернетическая информационная модель, реализованная по принципу «черного ящика»; с реальным объектом имеется только информационная связь; отсутствует непосредственная связь с физическими процессами, происходящими в ЭУ; ДМ строится и работает на ретроспективной и текущей информации, что позволяет при определенных допущениях производить прогнозирование, в частности, при решении задач о ресурсах ЭУ.

2. Определяется состав возможных эксплуатационных физических воздействий (ЭФВ) на ЭУ, их энергетические, статистические и другие характеристики.

3. Определяются реакции (в виде изменения диагностических признаков) ЭУ на ЭФВ, получившие название текущих мер повреждений (МП), с возможно более полным учетом предыдущих ЭФВ. Иначе говоря, это можно назвать моделированием накопления повреждений с учетом кумулятивности. Важным моментом здесь является трудноразрешимая задача об определении текущей оценки МП, которая в современных условиях в подавляющем большинстве случаев может быть найдена только приближенно.

4. Поскольку ЭФВ может быть разрушающим, частично разрушающим или повреждающим в рамках диагностического моделирования далее необходимо применить диагностический подход к электромагнитной совместимости (ЭМС) электроустановок ТРЭО при конкретном потоке ЭФВ. Этот подход может быть реализован двумя способами: определением предельных состояний с точки зрения классических положений ЭМС при достижении МП значений, приводящих к нарушениям ЭМС (НЭМС); определением статистических характеристик НЭМС на некоторой конкретной по возможности однородной выборке ЭУ, находящихся в близких эксплуатационных условиях; выводом о дальнейшей судьбе электроустановки.

Названные положения являются основой для решения важнейшей технической задачи о нахождении паспортных, гарантированных и текущих ресурсов электроустановок ТРЭО. Технической и информационной базой этих положений и задач являются данные об аварийности, повреждаемости эксплуатируемых электроустановок ТРЭО, а 'также результаты контроля технического состояния, разнообразных электрических и, прежде всего электродинамических испытаний.

С этой точки зрения важнейшим принципом построения диагностических моделей электроустановок ТРЭО, как показано в работах российских и-зарубежных исследователей А.Н. Назарычева, В.А. Савельева, А.И. Таджибаева и др., является системное использование конечного множества лультипараметрических диагностических признаков.

Системный подход к формированию репрезентативного состава этих признаков требует проведения полномасштабных заводских и эксплуатационных испытаний электроустановок ТРЭО, тщательного анализа их повреждаемости, неукоснительного систематического изучения его технического состояния в рамках реализации современных стратегий технического обслуживания и ремонтов.

Практическим применением системы ДП является обнаружение в электроустановках ТРЭО дефектов и повреждений. Необходимо отметить, что значительная часть из них трудно диагностируются традиционными методами. Поэтому необходимы новые подходы к анализу технического состояния электроустановок и методы диагностики, не нашедшие пока отражения в руководящем документе «Объем и нормы испытаний электрооборудования» (ОНИЭ) - РД 34.45-51.300-97.

В нашей стране он является нормативно-технической основой для контроля и диагностики состояния электрооборудования генерирующих и сетевых предприятий, электростанций и подстанций и действует наряду с другими директивными документами и стандартами. Несмотря на отдельные очевидные недостатки, ОНИЭ позволяет иметь достаточно близкую к объективной картину процессов, идущих внутри эксплуатируемого оборудования и приводящих в конечном итоге к возникновению дефектов и повреждений.

Решение о выводе в ремонт и замене конкретной ЭУ является ответственной и сложной задачей, что может привести в ряде случаев к принятию ошибочных экспертных заключений в оценке его состоянии, что, в свою очередь, ведет к неоправданным финансовым потерям и издержкам, к снижению надежности схемы электроснабжения потребителей.

В качестве инструмента проверки надежности электроустановок ТРЭО и их конструкции и с целью повышения в целом надежности электроснабжения потребителей требуется проведение таких обязательных мероприятий, как заводские и эксплуатационные в процессе капитальных ремонтов испытания, электродинамические испытания и оценка состояния электроустановок ТРЭО диагностическими методами. Сущность последнего мероприятия состоит в мониторинге репрезентативного состава диагностических признаков в процессах эксплуатации при техническом обслуживании и при текущих ремонтах. При этом важнейшей составной частью содержательного обоснования принимаемых решений должна быть информация о всей предыстории конкретной электроустановки, которую необходимо фиксировать в информационном паспорте, хранящемся в ЭВМ.

Сказанное выше позволяет констатировать актуальность проблемы, которой посвящена настоящая диссертационная работа. Это неоднократно подчеркивалось на многих отечественных и зарубежных семинарах, конференциях, симпозиумах.

Целью работы является научная разработка диагностических моделей электроустановок ТРЭО и их применения для решения важных актуальных практических проблем анализа и управления потоками, повреждений и дефектов, что в целом обеспечивает повышение надежности их работы.

В соответствии с этими целями ставятся и решаются следующие задачи:

• научное обоснование комплексных диагностических моделей для электроустановок ТРЭО;

• построение структурной схемы повреждений силовых трансформаторов на основе классификации ЭФВ и анализа аварийности мощных электроустановок ТРЭО;

• классификация и разработка диагностических моделей накопления дефектов, повреждений и отказов ТРЭО;

• разработка диагностического подхода к обоснованшо оценки ресурсов электроустановок ТРЭО; разработка методов оценки технического состояния и структурного подхода к принятию технических решений на основе анализа аварийности и опыта эксплуатации изношенного ТРЭО;

• научно-практическое обоснование оптимизации эксплуатации ТРЭО в современных условиях, а также разработка рекомендаций по организации в современных условиях полноценных электродинамических испытаний как наиболее существенной части оценки технического состояния.

Основные методы научных исследований. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы математического и физического моделирования ЭО для оценки ТС, их свойств и режимов, статических и динамических характеристик, базирующиеся на законах электротехники, теории вероятности. Использовался физико-математический аппарат исследований и построения диагностических моделей технического состояние ЭУ ТРЭО, научное обоснование методик проведения натурных экспериментов, электрических и электродинамических испытаний, принятых допущений и репрезентативной оценки погрешностей результатов, которое подтверждается удовлетворительным совпадением экспериментальных и расчетных данных.

Исследования проверены аналитическими методами, методами моделирования на ЭВМ, на базе экспериментов в лабораторных условиях и на натурных образцах на высоковольтном сетевом испытательном стенде. Обоснованность и достоверность научных положений подтверждены экспериментальными исследованиями, опытом эксплуатации и методами оценки технического состояния ТРЭО.

Основные научные результаты и их новизна состоит в следующем.

1. Разработаны диагностические модели для оценки технического состояния электроустановок ТРЭО.

2. На основе анализа аварийности построена структурная схема повреждений мощных электроустановок ТРЭО на примере силовых трансформаторов.

3. Разработаны диагностические модели накопления дефектов, повреждений и отказов ТРЭО.

4. Разработан диагностический подход к обоснованию оценки ресурсов электроустановок ТРЭО.

5. Предложены методы оценки технического состояния и структурного подхода к принятию технических решений при эксплуатации изношенного ТРЭО.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Комплексные диагностические модели для силовых электроустановок ТРЭО.

2. Структурная схема повреждений силовых трансформаторов на основе классификации ЭФВ и анализа аварийности силовых электроустановок ТРЭО.

3. Диагностические модели накопления дефектов, повреждений, отказов ТРЭО.

4. Диагностическая модель для оценки ресурсов электроустановок ТРЭО.

5. Комплекс методов оценки технического состояния для диагностики ТРЭО.

6. Практическая оценка и закономерности изменения ресурсов, конструкции ТРЭО при испытаниях на стойкость токам КЗ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международных и российских конференциях, семинарах и научно-технических совещаниях, на постоянно действующем семинаре «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», 2005 г. (г. Псков); на заседании коллоквиума СИГРЭ комитета 12 по трансформаторам (Венгрия, Будапешт, 1999 г.); рабочей группы СИГРЭ 33.03 по методам и средствам измерений высоковольтного ЭО (Италия, Падуя, 1995 г.); на 9-й Международной конференции по энергетическим системам (Санкт-Петербург 1994г.); на Международном Симпозиуме "Электротехника-2010 год. Наука, производство, рынок" (Москва, ВЭИ, 1995 г., 1997 г., 1999 г., 2003 г., 2004 г., 2006г.); на научно-техническом семинаре "Современные методы и средства оценки технического состояния и продления сроков эксплуатации высоковольтного оборудования энергосистем" (ВНИИЭ, Москва, 2001 г.,

2003 г.); на 2-м научно-техническом семинаре "Качество производства и надежность эксплуатации маслонаполненного оборудования" (ПЭИПК, С.Петербург, 2002 г.); на научно-техническом семинаре "Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования" (ПЭИПК, С.-Петербург, 2002г., 2004 г., 2006г. ); на заседаниях Совета по диагностике Уралэнерго (г. Екатеринбург, 2002г., Москва, 2008г.); на рабочей группе СИГРЭ по современным трансформаторам ARWtr-2004 (г. Виго, Испания, 2004г.); на заседании коллоквиума СИГРЭ комитета А2 по трансформаторам (Москва, 2005 г.); на международном электроэнергетическом семинаре Исполнительного комитета Электроэнергетического Совета СНГ «Современные методы оценки технического состояния и способы повышения надежности электрических сетей и энергосистем» (Москва, 2006 г.); на Международном Симпозиуме "Электротехника-2030 год. Перспективные технологии электроэнергетики" (Москва, ВЭИ, 2007г., 2008г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 114 работ, из которых 88 приведены в библиографическом списке автореферата (26 по списку ВАК); получено 6 авторских свидетельств и патентов; выпущено более 52 научно-технических отчетов и протоколов измерений по итогам выполнения в рамках государственных научно-исследовательских программ, утвержденных и выполняемых совместно Министерством энергетики и электрификации, Министерством электротехническом промышленности и целым рядом научно-исследовательских институтов, в том числе ВЭИ им. В.И.Ленина, ВНИИЭ, НИИПТ и др.

Первая глава диссертации посвящена характеристике причин и видов повреждений ТРЭО в сетях различных-, классов напряжения и математическому моделированию дефектов и повреждений при различных физических воздействиях, характерных для процессов эксплуатации трансформаторов и реакторов. Производится классификация их основных видов и на основе изучения физики процессов нарушения электромагнитной совместимости (ЭМС) при разнообразных эксплуатационных воздействиях, строятся с помощью линейных и нелинейных гипотез математические модели накопления повреждений. Разработаны диагностические модели для оценки технического состояния ТРЭО.

Во второй главе диссертации, имеющей методическое направление, для повреждений электроустановок ТРЭО даются обоснования математических моделей марковского, пуассоновского и кумулятивного типов. Кроме того, для нарушений ЭМС этих объектов при эксплуатационных физических (прежде всего, электромагнитных и тепловых) воздействиях (ЭФВ), приведены положения их построения на основе метода условных функций и др.

Постановка задач, математические модели и результаты анализа исследований ресурсов ТРЭО и их прогнозирования приведены в третьей главе диссерупации. Здесь рассматриваются задачи и обсуждаются способы определения ресурсов электроустановок ТРЭО, анализируется влияние разброса их свойств и условий работы, а также даются методы и рекомендации по решению этих вопросов для сложных электротехнических комплексов ТРЭО.

Глава четвертая диссертации посвящена методам диагностики и их связи с повреждаемостью высоковольтного маслонаполненного ТРЭО. Также здесь на конкретных примерах проведен анализ основных причин г внутренних повреждений обмоток силовых трансформаторов и реакторов напряжением 110-500 кВ в процессе эксплуатации.

В пятой главе диссертации отражены результаты исследования вопросы электродинамических испытаний силовых трансформаторов на стойкость токам КЗ. Здесь приводятся конкретные примеры испытаний силовых трансформаторов мощностью 25 МВА, 250 МВА и 666 МВА на стойкость токам КЗ на сетевом стенде, а также схемы электродинамических испытаний и осциллограммы напряжений на трансформаторе в ходе опытов КЗ.

Глава шестая диссертации посвящена диагностике и повреждаемости измерительных трансформаторов тока и напряжения. Здесь рассмотрены конкретные примеры повреждений и даются рекомендации по их предотвращению.

Оценка фактического состояния силового электрооборудования по результатам диагностических измерений является на сегодняшний день очень сложной и актуальной задачей. Большая часть электрического оборудования станций, подстанций системы генерации, передачи и-распределения электроэнергии выработала свой ресурс, но продолжает эксплуатироваться, так как требуются большие финансовые средства на его замену. Соответственно с каждым годом возрастают затраты на проведение комплексных обследований и диагностики.

Следует отметить, что маслонаполненное электрооборудование, например, силовые трансформаторы с дефектами в активной части могут нормально эксплуатироваться еще в течение многих лет, хотя в месте дефекта идут процессы развития нагрева, частичных разрядов (ЧР) в изоляции и, как следствие, ухудшение результатов диагностических измерений и анализов масла. В дальнейшие годы эксплуатации, а также в случае следующего серьезного короткого замыкания (КЗ), вероятен аварийный выход из строя трансформатора с тяжелыми последствиями. Своевременная диагностика технического состояния позволяет предотвратить аварийный выход ТРЭО из работы вследствие ухудшения его характеристик может помочь.

В нашей стране нормативно-технической основой для контроля и диагностики состояния электрооборудования генерирующих и сетевых предприятий, электростанций и подстанций является руководящий документ «Объем и нормы испытаний электрооборудования» (ОНИЭ) [1]. Он действует наряду с другими директивными документами и стандартами [211]. Несмотря на отдельные очевидные недостатки, ОНИЭ позволяет иметь достаточно близкую к объективной картину процессов, идущих внутри эксплуатируемого оборудования и приводящих в конечном итоге к возникновению дефектов и повреждений.

Возникает вопрос, что делать, когда:

1) характеристики электрооборудования подошли к границам, определяющим предельно допустимые значения (ПДЗ);

2) электроустановка подвергалась токам КЗ, перенапряжениям или другим эксплуатационным физическим воздействиям, значения которых превышают предельно допустимые;

3) срок эксплуатации оборудования превышает или близок к нормативному сроку (25 лет).

В этих ситуациях для обнаружения в электрооборудовании дефектов и повреждений, которые трудно диагностируются традиционными методами, предлагаются оригинальные подходы к анализу технического состояния электроустановок и на их основе рассматриваются методы диагностики, не вошедшие пока в ОНИЭ. Некоторые из них уже нашли применение в практике эксплуатации как за-рубежом, так и в нашей стране. Освещены также и примеры их применения.

Такими специальными методами диагностики активной части силового ТРЭО являются метод низковольтных импульсов (НВИ) для контроля механического состояния обмоток после протекания сквозных токов КЗ, мониторинг уровня частичных разрядов (ЧР) в изоляции вводов и обмоток в совокупности с контролем изоляционных характеристик традиционными методами, входящими в ОНИЭ {Rll30.-i, tgd, степень полимеризации бумажномасляной изоляции и др.)- Эти несколько методов диагностики позволяют охватить и механическое состояние обмоток, и состояние их изоляции, что в сумме дает достаточно объективную общую картину «самочувствия», например, активной части силового трансформатора.

К остальным необходимым элементами системы, так называемой комплексной диагностики, можно отнести измерение уровня вибрации с целью оценки состояния запрессовки обмоток, состояния магнитопровода, системы охлаждения силовых трансформаторов, физико-химические анализы трансформаторного масла и другие методы. Достаточно информативными для оценки состояния электротехнического оборудования являются, входящие в ОНИЭ метод тепловизионного контроля с помощью средств инфракрасной диагностики и хроматографический анализ газов, растворенных в трансформаторном масле (ХАРГ).

4.5. Выводы по шестой главе.

1. Тепловидение позволяет выявлять дефекты измерительных трансформаторов тока на ранней стадии развития, приблизительно за 8

12 месяцев до повреждения оборудования.

2. Рассмотрены примеры обнаружения дефектов ТТ 110 и 330 кВ, ТТ-330 кВ с предельным по норме tgS = 1,0%, рас^тртнпр чттяттрттр; = 2,6% при ЛТ=- 2,2 °С и ухудшенными показателями по ХАРГ, ТТ-110 кВ с обнаруженным за 6 месяцев до взрыва перегревом величиной AT = 0,8 °С, дефектный ТТ 110 кВ с разомкнутой вторичной обмоткой.

3. Основной причиной повреждения трансформаторов тока типа ТФКН-330 кВ (ТФУМ) является длительное воздействие высокой температуры на состаренную изоляцию.

4. Второй вероятной причиной повреждения являются электродинамические воздействия на первичную обмотку U-образного типа ТТ-330 кВ из-за близких КЗ в период его эксплуатации и последующее нарушение целостности изоляции, приведшее к пробою первичной обмотки на вторичную.

5. На основе анализа повреждений ТТ типов ТФКН-330 кВ (ТФУМ) и ТФРМ-330 (ТРН-330) рекомендуются следующие диагностические мероприятия:

- проведение тепловизионного контроля;

- измерении tgS изоляции ТТ под рабочим напряжением;

- физико-химический анализ масла; '

- хроматографический анализ масла (ХАРГ);

- ТТ проработавшие больше нормативного срока эксплуатации требуется ставить на учащенный контроль с использованием" вышеперечисленных четырех методов диагностики;

- установка датчиков локации электрических разрядов.

6. Для трансформаторов напряжения ТН-110 кВ типа НКФ-110 может быть рекомендована замена отработавших установленный НТД ресурс трансформаторов напряжения на феррорезонансностойкие, анализ схем подстанций с целью выявления возможных феррорезонансных перенапряжений и разработки специальных мероприятий по их предотвращению, выполнение в полном объеме испытаний согласно

ОНИЭ.

7. Все выявленные тепловизионной диагностикой дефекты подтверждаются другими методами диагностики, в частности хроматографическим анализом растворенных газов в масле, измерением интенсивности частичных разрядов (ЧР) в изоляции электрооборудования и др.

8. Тепловизионная диагностика электрооборудования является одним из основных направлений развития системы технической диагностики, которая обеспечивает возможность контроля теплового состояния оборудования без вывода их из работы, выявления дефектов на самой ранней стадии развития, сокращения затрат на техническое обследование, за счет прогнозирования сроков и объемов ремонтных работ.

Заключение.

Выполненные в диссертации исследования обеспечили решение комплекса научных й технических проблем по созданию методов и совершенствованию систем оценки технического состояния электрооборудования электротехнических комплексов. Диссертация основывается на результатах научно-исследовательских работ, выполненных при непосредственном участии автора в рамках правительственных, региональных программ, планов научно-исследовательских и отраслевых организаций.

В Диссертации представлены результаты разработки и обоснования методологии, а также практическая реализация диагностики состояния силовых и измерительных трансформаторов и реакторов на основе математического моделирования и анализа повреждаемости реальных мощных электроустановок. Также рассмотрены вопросы классификации, выявления и динамики развития дефектов и повреждений в процессе эксплуатации, а также обоснованы положения определения его ресурсов.

Обобщены результаты исследований в области технической диагностики и оценки технического состояния ТРЭО. Однако это, разумеется, не исчерпывает широкий круг проблем, связанных с его 1 аварийностью и повреждаемостью. Оценка' фактического состояния силового электрооборудования по результатам диагностических измерений является на сегодняшний день очень сложной и актуальной задачей.

Особого внимания в связи с этим требуют вопросы внедрения новых' видов диагностики электрооборудования, в том числе и построенного на мультипараметрических принципах [86, 97]. Поэтому, необходимо продолжить сбор информации, обобщающей опыт эксплуатации электрооборудования, методов и систем его диагностики и оценки технического состояния при разнообразных ЭФП и в том числе от внешних и внутренних перенапряжений, а также токов перегрузок и КЗ.

Наиболее существенные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Научно обоснована концепция диагностического моделирования технического состояния электроустановок ТРЭО.

2. Для ТРЭО электрических сетей и систем электроснабжения проведен анализ и отмечена характерная большая аварийность, значительная часть которой связана с воздействиями на оборудование разнообразных энергонасыщенных эксплуатационных физических воздействий.

3. На основе анализа аварийности и повреждаемости мощных электроустановок ТРЭО построена структурная схема их повреждений на примере силовых трансформаторов.

4. Предложены диагностические модели накопления дефектов, повреждений, отказов ТРЭО и обеспечения электромагнитной совместимости силовых трансформаторов при интенсивном потоке ЭФВ.

5. Научно обоснованы методы анализа потока повреждений и дефектов в электроустановках ТРЭО.

6. Разработаны диагностические модели для оценки технического состояния ТРЭО: механического состояния обмоток по методу НВИ и по сопротивлению КЗ ZK ; по результатам электродинамических испытаний на стойкость к токам КЗ; теплового состояния ТРЭО; диагностические модели трансформатора при грозовых и коммутационных воздействиях; модель накопления ресурсов ТРЭО; многослойной изоляции для оценки технического состояния ТРЭО; изменения газосодержания трансформаторных масел; дрейфа температур ошиновки трансформатора, имеющей дефектное контактное соединение.

7. Разработаны математические модели для анализа эксплуатационных ресурсов электроустановках ТРЭО с обеспечением их ЭМС в условиях ЭФВ.

8. Разработаны и апробированы методы технической диагностики мощных электроустановок ТРЭО.

9. Разработаны математические модели многостадийного накопления дефектов и повреждений, а также отказов ТРЭО на основе факторного анализа и построения эмпирических и статистических моделей для ТРЭО, работающего в составе высоковольтных электротехнических комплексов и систем электроснабжения.

10. Разработаны математические модели обеспечения электромагнитной совместимости силовых трансформаторов при интенсивном потоке ЭФВ.

11. Разработано математическое обоснование оценки ресурсов электроустановок ТРЭО. л

12. Разработаны методы оценки технического состояния и структурный подход к принятию технических решений при эксплуатации изношенного ТРЭО.

13. Отмечено, что трансформаторы и автотрансформаторы, изготовленные в конце 1960-х и в 1970-е годы, имеют недостаточную электродинамическую стойкость обмоток при протекании сквозных токов КЗ и обладают повышенной аварийностью.

14. Для силовых трансформаторов мощностью свыше 125 МВА напряжением 220 + 750 кВ, изготовленных в 1960-1970-е годы, отмечена необходимость выяснения всех случаев внеплановых отключений и оценки их опасности. При необходимости рекомендовано провести НВИ-диагностику для обнаружения остаточных деформаций, мониторинг интенсивности ЧР в изоляции и определение степени полимеризации образцов бумажно-масляной изоляции.

15. После такого комплексного обследования должен быть сделан вывод о возможности дальнейшей эксплуатации трансформатора и установлена периодичность повторных измерений, если он остается в эксплуатации.

16. Для облегчения мониторинга и диагностики силовых трансформаторов в паспорт (формуляр) трансформатора должны быть занесены заводом-изготовителем или в энергосистеме при вводе в эксплуатацию следующие данные: первичные нормограммы НВИ, первичные данные по ЧР, нормограммы тепловизионного контроля, данные по остаточной прессовке обмоток, данные пофазных измерений сопротивления КЗ (Zk) во всех режимах, в номинальном и 2-х крайних положениях РПН.

17. На конкретных примерах поврежденных силовых трансформаторов (TMY-43/90-90-36,6 МВА ОАО «ОЭМК», ТРД-20000/35, производства ОАО «Электрозавод», автотрансформатора АТДЦТНГ-125000/220/110 на подстанции «Кострома-2» ОАО «Костромаэнерго») показана эффективность предремонтных обследований методом НВИ.

18. Снятие осциллограмм НВИ обмоток новых трансформаторов на заводе-изготовителе или при вводе ТРЭО в эксплуатацию позволяет накапливать статистику изменения резонансных частот обмоток типовых трансформаторов в процессе эксплуатации при воздействии токов КЗ.

19. Рассмотрены примеры обнаружения дефектов с помощью тепловизионного контроля: ввода БМТ-110/600 с отсутствием масла в верхней части ввода (ЛТ = 2,5 °С), ТТ 110 кВ с разомкнутой вторичной обмоткой и др.

20. Исследован ресурс обмоток и активной части при проведении электродинамических испытаний сверхмощных трансформаторов ТЦ-666000/500, ТДЦ-400000/220, ОДЦ-333000/750 и др.

21. Установлено, что основными видами потери электродинамической стойкости обмоток при протекании сквозных токов КЗ являются осевые и радиальные остаточные деформации, полегание обмоточного провода, скручивание или раскручивание обмоток.

22. Проведенные электродинамические испытания показывают эффективность применения разработанной методики сетевых натурных испытаний, методов комплексного дефектографирования до, между и после опытов КЗ, специальных исследовательских испытательных режимов для повышения надежности конструкции трансформаторов и для проектирования и эксплуатации мощных и сверхмощных трансформаторов и реакторов.

23. Применение методов диагностики, а именно: измерений индуктивного сопротивления КЗ, шума, вибраций, хроматографического анализа масла, обследования с помощью НВИ позволило обнаружить в ходе электродинамических испытаний трансформатора типа ТДЦ-250000/220 потерю радиальной устойчивости фаз обмотки НН.

24. Установлено, что для трансформатора ТДЦ-250000/220 основными резонансными частотами обмоток являются 110 кГц, 320 кГц и 510 550 кГц. После возникновения деформаций амплитуды колебаний на частотах 320 кГц и 550 кГц увеличились в 1,3 2 раза, что является свидетельством наличия радиальных деформаций обмоток.

25. Для трансформатора типа ТДЦ-400000/220 были отмечены более существенные изменения в частотных спектрах обмоток, чем для трансформатора типа ТДЦ-250 000/220, что явилось отражением более значительных деформаций. Установлено, что этим деформациям соответствуют следующие изменения в спектре сигналов: произошло исчезновение первоначальных резонансных частот, присутствовавших до испытаний (180 кГц, 440 кГц, 650 кГц), и появились новые резонансные частоты (100 кГц, 140-160 кГц, 320 кГц, 410 кГц, 950 кГц).

26. Регистрация в темпе процесса изменения мгновенного значения индуктивности позволяет определить начало аварийного режима.

27. При испытаниях реакторов следует учитывать механические напряжения в их обмотках, а также силы взаимодействия между соседними реакторами при их установке в батарее. Целесообразно применение способов снижения механических воздействий на конструкции крепления реакторов в батарее, в частности, введение короткозамкнутых колец.

28. При электродинамических испытаниях реакторов, диагностируя их состояние, следует. применять комплекс методов контроля: измерение индуктивного сопротивления КЗ, локация обмоток методом НВИ, запись уровня шумов и вибрации стенок бака реактора в ходе опыта, физико-химический анализ масла, использование зависимости кривой НВИ от уровня прессовки реактора с целью дальнейшей количественной оценки уровня прессовки по величине амплитуды кривой НВИ.

29. Тепловидение позволяет выявлять дефекты измерительных трансформаторов тока на ранней стадии развития, приблизительно за 8 12 месяцев до повреждения оборудования.

30. Основными причинами повреждения трансформаторов тока типа ТФКН-330 кВ (ТФУМ) является длительное воздействие высокой л температуры на состаренную изоляцию, а также электродинамические воздействия на первичную обмотку U-образного типа ТТ-330 кВ из-за близких КЗ в период его эксплуатации и последующее нарушение целостности изоляции, приведшее к пробою первичной обмотки на вторичную.

31. Анализ повреждений ТТ типа ТФКН-330 кВ (ТФУМ) и типа ТФРМ-330 (ТРН-330) позволяет рекомендовать следующие диагностические мероприятия: проведение тепловизионного контроля; измерении tg5 изоляции ТТ под рабочим напряжением; физико-химический анализ масла; хроматографический анализ масла (ХАРГ); постановка ТТ, проработавших больше нормативного срока эксплуатации на учащенный контроль; установка датчиков локации электрических разрядов.

32. Для трансформаторов напряжения ТН-110 кВ типа НКФ-110 рекомендуются следующие мероприятия:

- замена отработавших установленный НТД ресурс трансформаторов напряжения на феррорезонансностойкие;

- анализ схем подстанций с целью выявления возможных феррорезонасных перенапряжений;

- разработка специальных мероприятий по их предотвращению;

- выполнение в полном объеме испытаний согласно ОНИЭ.

1. РД 34.45-51.300-97. Объём и нормы испытаний электрооборудования / -М7Изд-во НЦ ЭНАС, 2-е изд. с изм., 2002.

2. Правила устройства электроустановок. / Минэнерго СССР.-6-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986.

3. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. РД 34.20-501-95. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. 15 издание, переработанное и дополненное, с изменениями, утверждёнными Минтопэнерго России 11.02.2000 и 17.02.2000.

4. ГОСТ 13109-97. Международный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. "Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения". Минск, 1997.

5. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95) "Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний". Взамен ГОСТ 30376-95/ГОСТ Р 50627-93.

6. ГОСТ Р 50397-92. Совместимость технических средств электромагнитная.

7. ГОСТ 20243-88. Трансформаторы силовые. Методы испытаний на. стойкость при коротком замыкании. Госстандарт.1.!

8. Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред. Ю.Г. ! Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1990. 576 с. !

9. РД 153-34.3-35.125-99. Руководство по защите электрических сетей 6- iI1150 кВ от грозовых и коммутационных перенапряжений / Под науч. •ред. Тиходеева Н.Н. 2-е изд.- СПб.: ПЭИПК Минтопэнерго РФ, 1999.

10. Руководящие указания по защите от грозовых и внутренних перенапряжений электрических сетей 6-1150 кВ единой энергосистемы СССР, том 2. Грозозащита-линий^ и подс-т-анщш-б-ШО-кВт-СПб7 НИИПТ, 1991.

11. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / Под науч. ред. Неклепаева Б.Н. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.

12. Аветиков Г.В., Левицкая Е.И., Попов Е.А. Импульсное дефектографирование трансформаторов при испытаниях на электродинамическую стойкость//Электротехника, 1978, № 4.

13. Александров Г.Н. Особенности магнитного поля трансформатора под нагрузкой//Электричество, 2003, № 5.

14. Александров Г.Н. Режимы работы трансформаторов//Учебное пособие, Санкт-Петербург, Центр подготовки кадров энергетики, 2005, 141 с.

15. Алексеев Б.А. Контроль состояния (диагностика) крупных силовых трансформаторов. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.

16. Алексенко Г.В. Испытания высоковольтных и мощных трансформаторов и автотрансформаторов: В 2 т.// Г.В. Алексенко, А.К. Ашрятов, Е.С. Фрид. М.; Л.: Госэнергоиздат. - (Трансформаторы; Вып.8). Т.2. 4.1. - 1962. - 671 с.

17. Алексенко Г.В. Испытания высоковольтных и мощных трансформаторов и автотрансформаторов: В 2 т.// Г.В. Алексенко, А.К. Ашрятов, Е.С. Фрид.- М.;Л.: Госэнергоиздат. (Трансформаторы; Вып.9). Т.2. 4.2. - 1962. - 832 с.

18. Алпатов М.Е., Анцинов А.В. Механическая и тепловая диагностические модели трансформаторов на основе электроаналогии// Сборникдокладов на 7-м Международном Симпозиуме "Электротехника-2010 год. Перспективные виды электротехнического оборудования для

19. Альбокринов B.C., Гольдштейн В.Г., Халилов Ф.Х. Перенапряжения и защита от них в электроустановках нефтяной промышленности. -Самара: Изд-во Самарского государственного унивеситета. 1997.

20. Анцинов А.В. Использование тепловизора для контроля исправности систем охлаждения силовых трансформаторов//Электро. № 2. 2003. - с.

21. Анализ причин повреждений и результаты обследования технического состояния трансформаторного оборудования // B.C. Богомолов, Т.Е. Касаткина, С.С. Кустов и др. // Вестник ВНИИЭ. 1997. с. 25 32.

22. Аракелян В.Г. Исследование теплового старения изоляционных жидкостей. Механизмы и кинетика старения// Электротехника, 2007, № 9.

23. А.С. СССР N 1821759. Устройство для испытания трансформатора токами короткого замыкания//Хренников А.Ю., Шлегель О.А.1993, Бюл. №22, 4 е., ил.

24. Афанасьев В.В., Адоньев Н.М., Кибель В.М. и др. Трансформаторы тока// Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд., 1989. — 416 с. ил.

25. Бажанов С.А. Инфракрасная диагностика электрооборудования распределительных устройств. «Библиотечка электротехника» Приложение к журналу "Энергетик", М: ИТФ "Энергопрогресс". вып. 4 (16), 2000, 75 с.199.202.24.26.

26. Бобров В.П., Гольдштейн В.Г., Халилов Ф.Х. Перенапряжения и защита от них в сетях 110-750 кВ. М. : Энергоатомиздат, 2005.27..—Боднар-ВтВ.-Нагрузочная-способность силовых масляныхтрансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1983. 177 с.

27. Болотин В.В. Теория ресурсов. Машиностроение. -М.: 1984. с. 312.

28. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. Машиностроение. -М.: 1990. с. 447.

29. Бусленко Н.П., Шрейдер Ю.П. Метод статистических испытаний. М.: ГИФМЛ, 1961.

30. Буткевич Г.В. Основы теории электрических аппаратов. М.: Высшая школа, 1970. 600 с.

31. Ванин Б.В., Львов Ю.Н., Львов М.Ю., Шифрин Л.Н. Эксплуатация силовых трансформаторов при достижении предельно допустимых показателей износа изоляции обмоток// Электрические станции.- № 2. -2004.

32. Ванин В.К., Павлов Г.М. Релейная защита на элементах аналоговойвычислительной техники. Л.: "Энергоатомиздат", 1983,-207 с.Ч

33. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов//Л., "Энергия", 1970, с. 432.

34. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Академия, 2003. — 576 с.

35. Водолазов В.Н. Обоснование параметров системы планово-предупредительного ремонта электродвигателей, выработавших заданный ресурс. // Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. СамГАПС. Самара, 2004 г.

36. Геллер Б., Веверка А. Импульсные процессы в электрических машинах// пер. с англ. М., Энергия, 1973, 440 с.

37. Гольдштейн В.Г. Электромагнитная совместимость систем электроснабжения нефтяной промышленности при внешних и внутренних импульсных электромагнитных воздействиях. // Дис. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук. Самар. гос. тех. унт. — Самара, 2002 г.

38. Гольдштейн В.Г., Салтыков В.М., Сулейманова Л.М. Классификация: перенапряжений и аварийность силовых трансформаторов предприятий: электрических сетей // Вестник СамГТУ. Вып. 41. Самара, 2006. С. 148 -158.

39. Гольдштейн В.Г., Халилов Ф.Х., Бобров В.П., Перенапряжения и защита от них в сетях 35—220 кВ. -Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2001.

40. Гольдштейн В.Г. О проблемах электромагнитной совместимости ^ электроснабжении, электротехнических -комплексах и системах:^ Вестник СамГТУ. Серия "Технические науки". Выпуск 13. -Самара^ 2001.-с. 219-224.

41. Гольдштейн В.Г. Статистические методы исследование электромагнитной совместимости электроустановок электроснабжении от внешних атмосферных грозовых воздействие^. Вест. СамГТУ. Сер. "Техн. науки". Вып.14. -Самара, 2002. -с. 159-171.

42. Гурт В.В., Соколов В.В. Обследование силовых трансформаторов в эксплуатации// Электротехника. 1994. №9. С. 43 -45.

43. Дробышевский А.А., Аликин С.В., Левицкая Е.И., Филатова М.А. Диагностика обмоток силовых трансформаторов методом низковольтных импульсов// Электротехника, 1991, № 12.

44. Дробышевский А.А., Аликин С.В., Количественная оценка результатов импульсного дефектографирования// Электротехника, 1990, № 5.

45. Дробышевский А.А., Левицкая Е.И. Количественная оценка результатов импульсного дефектографирования обмоток силовых трансформаторов //Электротехника, 1990, № 5.

46. Дьяков А.Ф., Максимов Б.К., Борисов Р.К. и др. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электротехнике./ Под ред. А.Ф.

47. Дьжоза.^М,1Э^ергоаттшздат, 2003^76iLc,, ил.--—

48. Жежеленко И.В., Кротков Е.А., Степанов В.П. Методы вероятностного моделирования в расчетах характеристик электрических нагрузок потребителей. Самара: СамГТУ. 2001. 196 с.

49. Khrennikov A.Yu. Short-circuit performance of power transformers. LVI Test experience at Samaraenergo Co and at Power Testing Station in Togliatti, including fault diagnostics. CIGRE Study Comitee 12. Hungary, Budapest, 14-17 June. 1999.

50. Khrennikov A.Yu. Short-circuit performance of power transformers. Transformer testing experience for reliability's increase of electric powerj Isupply. CIGRE Colloquium, Comitee A2. Moscow, 19-24 June. 2005. J

51. Khrennikov A.Yu. Power transformer's fault diagnostics at i "SAMARAENERGO" Co, including FRA/LVI method. Reports from School jof Math. And System Engineering, Vaxjo University, Sweden, № 43, 2000, ji1.SN 1400-1942.

52. Kolmogorov A. N. Uber analytishen Methoden in derr.

53. Wahrscheinlichkeitsrechnung// Mathematishe Annalen, 1931, B. 104. S. 415 1 -458.

54. Короленко В.В., Конов Ю.С., Федорова В.П. Обнаружение повреждений трансформаторов при коротких замыканиях// Электрические станции.1980.-№7

55. Костенко М.В. Атмосферные перенапряжения и грозозащита высоковольтных установок. JL; М.: ТЭИ, 1949. 330 с.

56. Костенко М.В., Ефимов Б.В., и др. Анализ надежности грозозащиты подстанций. Л.: "Наука". 1981. 128 с.

57. Костенко М.В., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Электроэнергетика. Электромагнитная совместимость. Часть 1. Учеб.' пос. Санкт-Петербург.: Изд. СПбГТУ, 1997. 104 е., ил.

58. Кузин Л.Т. Основы кибернетики. Т. 1. Математические основы кибернетики. Энергия. -М.: 1973. с. 496.

59. Кузин Л.Т. Основы кибернетики. Т. 2. Основы кибернетических моделей. Т. 2. Энергия. -М.: 1974. с. 574.

60. Lapworth, J. A. and McGrail, A. J. Transformer Winding Movement Detection by Frequency Response Analysis (FRA). Sixty-Sixth Annual International Conference of Doble Clients, April 1999.

61. Lech W. and Tyminski, L. Detecting transformer winding damage by the Low Voltage Impulse method. Electrical Review, №. 21, Vol 179, November 1966, p. 768-772, (ERA Translation).

62. Лех В., Тымински Л. Новый метод индикации повреждений при испытании трансформаторов на динамическую прочность// Электричество, 1966, № 1.

63. Лейтес Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов// М., "Энергия", 1981, с. 392.

64. Лурье А.И. Электродинамическая стойкость трансформаторов ПрИ коротких замыканиях и пути её повышения// Электротехника, J\fo 1975.

65. Лурье С.И., Левицкая Е.И. Индикация повреждений при испытаниях трансформаторов на динамическую прочность// Электротехника, 1964, №7.

66. Лурье А.И., Мильман Л.И., Шлегель О.А„ Червяков В.А. Результаты испытаний трансформатора ТДТН-25000/110 на стойкость при КЗ// Электротехника, 1987, № 4.

67. Лурье А.И., Шлегель О.А. Измерение отклонения индуктивного сопротивление при электродинамических испытаниях силовых трансформаторов//Электротехника, 1991, № 12.

68. Malewski R., Khrennikov A.Yu., Shlegel O.A., Dolgopolov A.G. Monitoring of Winding Displacements in HV Transformers in Service. CIGRE Working Group 33.03. Italy, Padua, 4-9 Sept. 1995.

69. Назарычев A.H., Андреев Д.А. Методические основы определения предельных сроков эксплуатации и очередности технического перевооружения объектов электроэнергетики// Иваново. Изд-во ХТГЭУ, 2005. 166 с.

70. Partial Discharges in Transformer Insulation. Task Force 15.01.04, ClGRH. Session 2000.

71. Патент Австрии № 374037. Кл.Н 01 F 27/28. 1984.

72. Патент РФ № 2041472. Устройство для испытания трансфор1уГатор^ токами короткого замыкания/Хренников А.Ю., Лурье А.И., ХЦлегел^. О.А. 1995. Бюл. №22, 5 е., ил.

73. Патент РФ № 2136099. Устройство контроля и защиты обмото^ трансформаторов от деформации при коротких замыканиях/ 2Среннико^ А.Ю., 1999, Бюл. №24, 10 е., ил.

74. Патент РФ № 2063050. Устройство контроля и защить, трансформаторов от деформации обмоток при коротких зам1*цСаниях ^ процессе эксплуатации/ Лурье А.И., Шлегель А.И., Хренников А Ю•51996, Бюл. №18, 5 е., ил.ч

75. Пугачев А.А. Совершенствование систем оценки технического состояния кабелей электротехнических комплексов и систем.: Дис. канд;^ техн. наук: //,Самар.го^тех.унт-Самара, 7,007 -?10х.

76. Райва А.П. Авт.свид. СССР № 1376126. Цилиндрическая обмотка, Бюл^ № 7,1988.

77. Сазыкин В.Г. Технология упорядоченногофункционироваи-^^оборудования электротехнических комплексов. Дис. . докт. техн. н^;