Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Проблема продления срока службы мойных силовых трансформаторов представляется в настоящее время одной из главных. Почти 25% от общего парка трансформаторов мощностью 100 МВА и выше, установленные в энергосистемах бывшего Союза, постигли или приближаются к нормированному ГОСТ 11677 сроку службы - 25 лет. Основная часть парка трансформаторов напряжением 220-500 кВ била изготовлена в 60-х и начале 70-х годов. Более 20 лет находятся в работе первые автотрансформаторы 750 кВ. В сравнении с трансформаторами, успешно работаиішми 40 и более лет,- трансформаторы, спроектированные в 60-е и 70-е годы, имеют значительно уменьшенные изоляционные промежутки. Это оборудование гораздо более чувствительно к ухудшению состояния изоляции в эксплуатации. Следовательно, одним из важнейших направлений, повышения надежности силовых трансформаторов является совершенствование системы управления, оценки и диагностики их состояния. Сложившаяся в отечественной практике система диагностики, технического обслуживания и ремонтов силовых трансформаторов базируется на недостаточно обоснованном применении существуших методов и средств контроля, предусматривающих периодическое измерение указанных в "Нормах испытаний" параметров, проведение периодических плановых работ, что приводит к неоправданным отключениям работоспособного оборудования. Поэтому вопрос повышения достоверности диагностики состояния трансформаторов стоит в настоящее время особенно остро и может быть решен при системном подходе к использованию методов контроля, отвечаших предъявляемым требованиям. Существующие системы диагностики нуждаются в совершенствовании. Основными причинами тому являются: недостаточный учет влияния возможных причин и видов повреждений, дефектов составных узлов и элементов трансформатора на выполняемые функции, работоспособность отдельных подсистем и оборудования в целом; недостаточный учет при Формировании задач системы диагностики вероятных причин отказов, конструктивных особенностей, условий эксплуатации силовых трансформаторов: отсутствие обоснованного системного выбора различных видов Функциональных проверок и испытании до отключения от сети, после отключения, после слива масла для выявления признаков или наличия повреждении, работоспособности- трансформатора и его элементов.
Все изложенное вшиє требует научных исследовании, разработки и внедрения комплекса мероприятий, направленных на обеспечение повышения надежности работы силовых трансформаторов.
Связь работы с крупными научными программами, тем ам.и. Тема работы включена в планы рабочей группы 12-18.01 "Life management transformers" Международной конференции, по большим электрическим системам ССИГРЭ) "Расследование видов повреждений, разработка моделей дефектов, контроль состояния, повышение надежности силовых трансформаторов". .Цель и задачи исследования.
Цель работы сострит в совершенствовании системы диагнос
тики состояния силовых трансформаторов напряжением 35 кВ и выше.
Для достижения указанной цели должны быть . решены следующие
задачи: ' „
на основе анализа характеристик надежности работы силовых трансформаторов необходимо установление эффективности применяемых методов, контроля, оценки и диагностики технического состояния;
разработать модели дефектов обратимого и необратимого характера, отражающие их характер, особенности, причины возникновения применительно к составным подсистемам трансформатора:
разработать классификации отказов трансформатора, отражакшие влияние изменения Функций отдельных элементов на снижение работоспособности оборудования; .
оценить вероятность возникновения дефектов на основе анализа аварийности трансформаторного, парка бывшего Союза напряжением 35 кВ и выше, в том числе дифференцированного анализа износовых дефектов, развиващихся и внешних повреждений, являющихся причинами авария, остановов, неисправностей трансформаторов мощностью 80 МВД и выше, выпущенных в 1960-І988 годы:
предложить систему функциональных проверок и испытаний до отключения трансформатора от сети, после его отключения, после слива масла;
разработать систему диагностики технического состояния силовых трансформаторов на основе функциональных проверок и испытаний;
разработать технологические алгоритмы задач непрерывного и текущего контроля без отключения и с отключением трансформаторов, оценки состояния оборудования по результатам испытаний:
разработать автоматизированную систему учета, обработки и анализа данных для оценки и управления состоянием силовых трансформаторов.
Научная новизна полученных результатов:
выявлены и проанализированы причины и виды дефектов, повреждений трансформаторов и их подсистеи на основании 2,5 ты. отказов силовых трансформаторов 35-750 кВ парка бывшего Союза и силовых трансформаторов мощностью 80 МВА и выше, выпушенных в период с 1960 по 1988 годы производственным объединением "Запорож-трансФорматор". позволянше определить для конкретных типов трансформаторов наиболее вероятные причины и виды повреждений, на выявление которых в первую очередь ориентированы задачи диагностики;
предложена новая классификация отказов силовых трансформаторов напряжением 35 кВ и* выше, соответствуюцая задаче разработки оптимальной системы диагностики;
предложены новые модели дефектов и функциональные схемы отказов следующих подсистем силового трансформатора: активной части, высоковольтных веодов. бака и маслопроводов, дыхания и компенсации температурных изменении объема трансформаторного масла, охлаждения, переключающего устройства, групп контрольно-измерительной аппаратуры, позволяющие определить влияние повреждении и дефектов элементов на работоспособность трансформатора;
предложена новая система контроля и диагностики мошных силовых трансформаторов, основанная на функциональных систематизированных испытаниях и проверках до отключения от сети, после отключения, после слива масла, позволяющая эффективно выявлять раз-вивактиеея повреждения и износовые дефекты трансформаторов;
разработаны алгоритмы задач непрерывного и текущего контроля без отключения, задач специального контроля с отключением силовых трансформаторов, позволявшие эффективно оценивать Фактическое техническое состояние подсистем.и оборудования в целом.
Практическая значимость полу-
ченных результатов. Разработанная система Функциональных классификаций отказов позволяет для конкретного типа трансформатора определить взаи»эсвязь причин и видов повреждении с выполняемыми Функциями, работоспособностью трансформатора и его подсистем.
Разработанная методика моделирования дефектов подеистем и трансформатора в целом позволяет для конкретного типа трансформатора, условий и продолжительности его эксплуатации, а так»» воз-действуших Факторов определить вероятные причины, виды, особен-
ности необратимых развивающихся повреждений и износовык дефектов обратимого характера.
Разработанная система диагностики, основанная на методиках обоснованного определения оптимальных объемов функциональный испытаний до отключения от сети, после отключения, после слива масла, позволяет оценивать степень опасности износовык дефектов и развиваицихся повреждений, определять мероприятия по управлению состоянием и продлению срока службы оборудования.
Разработанный комплекс технологических алгоритмов позволяет по результатам измерений непрерывного. .текущего, специального, расширенного контроля эффективно и обоснованно определить работоспособность трансформатора и его подсистем, длительность периода нормальной эксплуатации, время вывода оборудования в ремонт.
Результаты исследований, методики контроля и функциональных систематизированных испытаний использованы на Минской ТЭЦ-4 при создании экспертной системы диагностики силовых трансформаторов, а также при оценке, диагностике, ремонте трансформаторов на энергетических объектах в Чекословаїсии и Болгарии.
Экономическая значимость полученных результатов. Предлагаемые подходы и методики могут быть использованы заинтересованными организациями при проведений работ по контролю, оценке состояния, обновлению, ремонту, продлению срока слу:кбы и повышению надежности силовых трансформаторов энергетический объектов.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
Система классификаций отказов на основании дефектов обратимого и необратимого характера, отличаицаяся от существуицих возможностью определения влияния конкретного вида развиваниегося повреждения или износового дефекта на выполняемые Функции и снижение работоспособности силового трансформатора и его отдельнык подсистем.
Методика моделирования дефектов подсистем трансформатора на базе конструктивных особенностей, условий и времени эксплуатации, отличавдаяся от сушестзушик моделей дефектов возможностью определения наиболее статистически вероятных причин, видов повреждений и дефектов, позволякших определять конкретные задачи оценки и диагностики технического состояния силовых трансформаторов.
Система диагностики технического состояния трансформаторов на базе функциональных испытания до отключения от сети, после отключения, после слива масла, позволяющая в отличие от существующих систем диагностики, выявить более широкий спектр дефектов, нэ базе который определяется степень изменения выполняемых Функций и работоспособность отдельный подсистем и сгего трансформатора.
Технологические алгоритмы задач непрерывного и текущего контроля без отключения трансформаторов от сети, специального и расширенного контроля с отключением, отличавшиеся эффективностью и достоверностью оценки и диагностики состояния мойных силовых трансформаторов за счет использования результатов систематизированных Функциональных проверок и испытаний.
Личный в к л "а д соискателя. Приведенные в диссертационной работе научные и практические результаты получены автором самостоятельно и при его непосредственном участии. В опубликованных работах С1-16) результаты исследований получены автором, а анализ результатов проведен под руководством научного руководителя.
Апробация результатов лиссерта-Ц и и. Основные положения диссертации докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на конференции молодых ученых и специалистов ЭНИНа С г. Москва, 1983 г.). Всесоюзном научно-техническом семинаре "Опыт применения средств технической диагностики и контроля за состоянием электроэнергетического оборудования" С г. Суздаль. 1987 г.), конкурсе молодых специалистов БТИ С г. Москва, 1987 г.), KXV! научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ЭНИНа им. Г. М. Кржижановского С г. Москва, 1986 г. X научно-практической конференции "Актуальные задачи знергопроизвояства и энергопотребления в Белорусской ССР" С г. Минск. 1938 г.), научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ЭНИНа им. Г. М. Кржижановского (г.Москва. 1988 г. 3, I Совместной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ЭНИНа им. Г.М.Кржижановского и ВТИ им.О.Э. Дзержинского (г. Москва, 1989 г.). Всесоюзной научно-текническои конференции "Современное состояние, проблемы v. перспективы энергетики и технологии в знергостроении" С г. Иваново. 1989 г.), научно-технической конференции "Повышение эффективности работы энергосистем" (г.Киров, 1990 г.'). VIII Всесоюзной научно-технической конференции по трансФорматороспзоекию С г. Запорожье. 19S0 г.). Всссо-
изной научно-текнической конференции "Пятые Бенардосовские чтения" (г. Суздаль. 1991 г.).
Олубликованность результатов. По теме диссертации опубликовано 16 работ. Из них 4 депонированные рукописи, 1 статья, 11 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырен глав, трех приложений. Полный объем диссертации составляет 179 страниц машинописного текста, содержит 34 иллюстрации на 24 страницах, 31 таблицу на 19 страницах и 3 приложения на 32 страницах. Список 109 использованных источников размещен на 10 страницах.
