Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 0,22-35 кВ И ПУТИ ЕЕ РЕШЕНИЯ 9
1.1. Классификация электромагнитных воздействий на силовые трансформаторы и методические положения оценки ЭМС 9
1.2. Старение парка силовых трансформаторов и потери их функциональных свойств, при решении задач анализа ЭМС 16
1.3. Современное состояние обеспечения защиты от ЭМВ в сетях
0,22-35 кВ 22
1.4. Выводы по первой главе 30
ГЛАВА 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И АВАРИЙ НОСТЬ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 32
2.1. Классификация перенапряжений в сетях 0,22 -35 кВ 32
2.2. Результата исследования аварийности силовых трансформаторов в сетях 0,22-35 кВ 35
2.3. Характеристики аварийности сетей 0,22-35 кВ 42
2.4. Анализ аварийности в сетях вследствие атмосферных перенапряжений 51
2.5. Анализ аварийности вследствие внутренних перенапряжений в сетях 0,22-35 кВ 63
2.6. Выводы по второй главе 65
ГЛАВА 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕСУСА СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ МЕТОДАМИ ВЕРОЯТНОСТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 68
3.1. Показатели надёжности силовых трансформаторов 68
3.2. Статистическая обработка данных по эксплуатации силовых трансформаторов 71
3.3. Прогнозирование эксплуатационного ресурса и количественных показателей надежности силовых трансформаторов 80
3.4. Методика принятия технических решений при использовании парка 83
7
устаревших трансформаторов
3.5. Выводы по третьей главе 93
ГЛАВА 4. УСЛОВИЯ ПРИМЕІІЕНИЯ ОПН ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ 95
4.1. Классификация причин нарушения ЭМС в сетях низкого напряжения 95
4.2 Методика необходимости использования зашиты от импульсных воз
действий 99
4.3. Применение ОПН в соответствии с типом СЭС 105
4.4. Принципы выбора ОПН и их технических характеристик 110
4.5. Особенности применения каскадных схем ОПН 116
4.6. Условия установки ОПН и обеспечения электромагнитной совместимости с позиции защиты ЭО 119
4.7. Выводы по четвертой главе 123
ГЛАВА 5. ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 125
5.1. Анализ грозовых и коммутационных повреждений трансформаторного электрооборудования 125
5.2. Эффективность использования ОПН в распределительных сетях 128
5.3. Определение интенсивности отказов силовых трансформаторов с учётом технической эффективности ОПН 133
5.4. Выводы по пятой главе 139
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 141
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 142
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Конструктивные особенности и назначение основных элементов силового трансформатора 149
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Сравнительный анализ числа и характера повреждений силовых трансформаторов 0,22--35 кВ 155
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Документы о внедрении результатов диссертационной работы 163
- Классификация электромагнитных воздействий на силовые трансформаторы и методические положения оценки ЭМС
- Классификация перенапряжений в сетях 0,22 -35 кВ
- Показатели надёжности силовых трансформаторов
- Классификация причин нарушения ЭМС в сетях низкого напряжения
- Анализ грозовых и коммутационных повреждений трансформаторного электрооборудования
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в электроэнергетике и электротехнике большое внимание уделяется согласованию условий нормальной безаварийной и эффективной работы электроустановок (ЭУ), производящих, передающих, преобразующих и потребляющих электроэнергию при её надлежащем качесіве. В процессе работы ЭУ подвергаются многочисленным внешним и внутренним электромагнитным воздействиям (ЭМВ), а также сами аналогичным образом воздействуют на окружающие объекты и среду. Такими ЭУ и являются силовые трансформаторы (СТ), которые в процессе эксплуатации работают, как правило, в разнообразных условиях под воздействием электромагнитных, механических, тепловых и других стационарных и ударных нагрузок, во влажных, заірязнен-ных и агрессивных средах. Это приводит с течением времени к ухудшению электрических, механических, термических характеристик и других технико -экономических показателей. Поэтому силовые трансформаторы, хотя и являются в эксплуатации весьма надёжными аппаратами блаюдаря отсутствию вращающихся частей, но, тем не менее, неисправности и аварии для них не являются редкостью и оказывают большое влияние на надёжность работы энергосистемы.
Вследствие растущей суммарной мощности одним из перепек і ивных направлений снижения затрат от недоотнуска электроэнергии потребителям и повышения эффективности работы электросетевых предприятий является создание условий для безотказного функционирования силовых трансформаторов. Для этого необходимо обеспечение электромагнитной совместимосги (ЭМС) СТ 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.
Актуальность решения данной задачи также в последнее время определяется значительным ростом количества морально и физически устаревшею силового электрооборудования. Старение и износ основною электрооборудования электрических сетей (ЭС) и систем электроснабжения (СЭС) (~ 60%) вы- званы наметившейся тенденцией к сокращению объёмов финансирования текущих и капитальных ремонтов, а также ею реновации. Поэтому с помощью внешних и внутренних средств и мероприятий интенсивность и знеріетичсские характеристики взаимодействия среды и силового электрооборудования электрических сетей должны быть сбалансированы до уровней их технологической, биологической и других видов стойкости к взаимным ЭМП, то есть взаимной совместимости, когда их влияние друг на друга по энергетическим параметрам не превосходит границ совместного нормального функционирования.
Для решения проблем смещения граничных значений критериев ЭМС в сторону сокращения областей нормального функционирования СТ и взаимодействующих систем и объектов необходимо разработать методику определения технологического ресурса силовых трансформаторов и методику обеспечения их ЭМС для продления срока эксплуатации, в виде защиты от розовых и коммутационных перенапряжений. Это является составной частью программы ресурсосбережения РФ. Сказанное выше определяет актуальность диссертационной работы.
Цель и задачи исследования. Целью диссертации является повышение эксплуатационных ресурсов силовых трансформаторов распределительных сетей при обеспечении электромагнитной совместимости по перенапряжениям и разработка рекомендаций по управлению ресурсами трансформаторної о парка.
Для достижения поставленной цели в работе формулируются и решаются следующие задачи. Научные: выполнение анализа аварийности силовых трансформаторов 0,22 - 35 кВ и построение структурной схемы повреждений силовых трансформаторов на основе классификации ЭМВ и, в частности, причин возникновения перенапряжений; разработка многостадийной модели отказов СТ на основе анализа факторов массива силовых трансформаторов распределительных устройств электрических сетей и систем электроснабжения; разработка математической модели обеспечения электромагнитной со- вместимости силовых трансформаторов по интенсивности откаюв и электромагнитному влиянию перенапряжений. Практические: разработка методики оценки ресурсов силовых трансформаторов по ЭМВ в виде перенапряжений; разработка структурной схемы принятия технических решений при использовании парка устаревших трансформаторов; разработка методики применения ОПН для ограничения перенапряжений при обеспечении ЭМС силовых трансформаторов. Объектом исследования являются силовые трансформаторы, а гакже нелинейные ограничители перенапряжений, как наиболее эффективные устройства защиты от перенапряжений в электрических сетях.
Основные методы научных исследований. При проведении работы использованы методы математического анализа, математического моделирования, теории вероятностей и статистической обработки информации. 'Георегические исследования сопровождались разработкой математических моделей и методик. Экспериментальные исследования проводились в реальных условиях эксплуатации.
Достоверность полученных результатов исследований определяется корректным использованием соответствующего математическою аппарата, вычислительных программных комплексов, обоснованностью принятых допущений и подтверждается удовлетворительным совпадением результатов расчетов и экспериментальных данных.
Основные положении, выносимые на защиту.
Многостадийная модель отказов СТ и нарушений по перенапряжениям, построенная на основе структурированного анализа массива силовых трансформаторов распределительных сетей с учётом обеспечения ЭМС. Структурная схема видов повреждений и методика обследования силовых трансформаторов, позволяющая давать рекомендации по техническому обслуживанию с учётом текущего эксплуатационного ресурса. Методика применения каскадных схем ОПН в сетях 0,22 - 35 кВ для огра- ничения перенапряжений и обеспечения ЭМС силовых трансформаторов распределительных сетей. Научная новизна. На основании анализа аварийности силовых трансформаторов и классификации перенапряжений возникающих в электрических сетях в резульше внешних или внутренних электромагнитных процессов выполнена статистическая обработка полученного материала и выделены наиболее опасные для СТ виды перенапряжений.
Получены вероятностные математические многостадийные модели отказов СТ, позволяющие получить вероятности отказов и, соответственно вероятности безотказной работы, на любом этапе текущего эксплуатационного ресурса массива С Г.
Разработана методика обследования силовых трансформаторов и принятия технических решений при использовании парка устаревших трансформаторов.
Разработана методика применения ОПН для ограничения перенапряжений в сетях 0,22 - 35 кВ при обеспечении ЭМС силовых трансформаторов. Практическая ценность. Разработанная структурная схема классификации причин повреждений СТ на основе анализа аварийности СТ 0,22 - 35 кВ, в частности перенапряжений, предложена предприятиям электрических сетей для разработки мероприятий, обеспечивающих надежную эксплуатацию СТ в условиях интенсивных коммутационных и атмосферных электромагнитных воздействий. На основе статистических исследований установлены плотности вероятности и функции распределений для генеральной совокупности отказов наиболее часто встречающихся типов СТ мощностью до 1000 кВ-Л, которые предложены предприятиям электрических сетей для прогнозирования эксплуатационного ресурса их трансформаторных хозяйств. Структурная схема обследования парка устаревших трансформаторов позволяет определять техническое состояние трансформаторов на основе использования информации разных уровней. Используется на предприятиях
ЗАО «Проект - Электро» и ОАО ПК «Роснефть».
Разработанная методика применения ОГШ для ограничения перенапряжений в сетях 0,22 - 35 кВ используется ЗАО «Проект - Электро» и ОАО НК «Роснефть» для формирования и оптимизации системы технического обслуживания, ремонта и руководящих документов о порядке продления срока эксплуатации трансформаторного электрооборудования сверх амортизационного ресурса.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные се разделы докладывались и обсуждались на Х-ой и XI-ой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва 2004, 2005); IV-ой Всероссийской научно- практической конференции "Проблемы электромагнитной совместимости и контроля качества электрической энергии" (Пенза, 2004); на V-ой Международной научно-технической конференции «Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий» (Мариуполь, 2005); 1-ой Международной научно - практической конференции «Энергетика, материальные и природные ресурсы. Эффективное использование. Собственные источники энергии» (Диплом лауреата в номинации «Лучший доклад») (Пермь, 2005).
Реализация результатов работы. Результаты диссертации используются при составлении планов технического обслуживания и ремонтов С Г в условиях их эксплуатации на предприятиях электрических сетей ЗАО «Проекі - Электро» и ОАО НК «Роснефть».
Разработанные методы прогнозирования и расчета эксплуатационного ресурса силовых трансформаторов электрических сетей используются в учебном процессе на кафедре "Автоматизированные электроэнергетические сисгемы" Самарского государственного технического университета.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 6 печатных работах, опубликованных автором лично и в соавторстве.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и 3 приложений, содержит 141 стр. основною текста, списка использованной литературы из 113 наименований.
Классификация электромагнитных воздействий на силовые трансформаторы и методические положения оценки ЭМС
В настоящее время в электроэнергетике и электротехнике большое внимание уделяется согласованию условий нормальной безаварийной и эффективной работы электроустановок, производящих, передающих, преобразующих и потребляющих электроэнергию при её надлежащем качестве. В процессе работы ЭУ подвергаются многочисленным внешним и внутренним электромагнитным воздействиям, а также сами аналогичным образом воздействуют на окружающие объекты и среду. Они появляются в результате случайною или запланированного электромагнитного взаимодействия ЭУ, биологических, экологических и других объектов с внешними источниками энергии или при перераспределении сё внутренних запасов в ЭС и СЭС часто нарушаются условия нормальной работы и функционирования, как электрооборудования, так и окружающей среды, то есть нарушается электромагнитная совместимость. Поэтому при проектировании и эксплуатации необходимо обеспечение ЭМС, которое производится на основе комплекса специальных средств и мероприятий, в основном определяемых директивными материалами - Государственными Стандартами РФ, Руководящими Указаниями и документами, правилами устроіїсіва [81], технической эксплуатации электроустановок, экологической и биологической безопасности, а также международными нормативными документами. Они ориентированы на объекты ЭС и СЭС и распространяются на любые промышленные, коммунальные, бытовые и лабораторные ЭУ, в том числе и на объекты обеспечения жизнедеятельности. Такими ЭУ и являются силовые трансформаторы, которые в процессе эксплуатации работают, как правило, в разнообразных условиях под воздействием электромагнитных, механических, тепловых и других стационарных и ударных нагрузок, во влажных, загрязненных и агрессивных средах. Это приводит с течением времени к ухудшению электрических, механических, термических характеристик и других технике - экономических показателей. Поэтому силовые трансформаторы, хотя и являются в эксплуатации весьма надёжными аппаратами благодаря отсутствию вращающихся частей, но, тем не менее, неисправности и аварии для них не являются редкостью и оказывают большое влияние на надёжность работы энергосистемы.
Многосторонняя научно-техническая проблема обеспечения ЭМС в ЭС и СЭС при условии доставки потребителям электроэнергии, соответствующей требованиям нормативных документов и стандартов, имеет особую значимость в реализации важнейших задач развития электроэнергетики и электрификации России.
В мировой литературе имеется большое число публикаций, посвященных проблемам электромагнитной совместимости в электрических сетях. Основная часть этих публикаций приходится на долю Англии, Германии, США, Японии, Швейцарии, Швеции. В отечественной технической литературе упомянутая проблема освещается только в последние 10-15 лет.
В последние годы происходит настоящий бум в области злектромаї пит ной совместимости. Так, например, в период с 1990 по 1998 год руководящим документам, национальным ГОСТам, ОСТам и проблемам ЭМС посвящены работы [31, 32, 76, 91, 92, 93, 96, 97], опубликованы работы, посвященные техническим проблемам электромагнитной совместимости [9, 12, 13, 23, 26, 34, 35, 41, 42, 47, 54, 72, 77, 79, 87], защите от нарушений ЭМС [I, 5, 6, 18, 27, 36, 38, 48, 51,55,57,58,66,82,85,86,103, 108].
Классификация перенапряжений в сетях 0,22 -35 кВ
При эксплуатации на изоляцию линий, подстанций и високовольтної о электрооборудования, наряду с длительным рабочим напряжением воздействуют кратковременные перенапряжения. Параметры перенапряжений, как правило, случайны и обладают статистическими характеристиками.
В зависимости от причины "генерирования" различают две группы перенапряжений: внешние, которые возникают при ударах молний и воздействий других, внешних по отношению к рассматриваемой сети источников энергии, и внутренние, которые развиваются за счет энергии подключенных к сети генераторов или реактивных элементов (L, С), а также вследствие различных резонансных процессов, аварий и коммутаций элементов сети, в том числе и повторных зажиганий электрической дуги.
Таким образом, основные причины возникновения перенапряжений в электрических сетях можно представить в виде блок - схемы (рис. 2.1):
Перенапряжении
Блок - схема причин возникновения перенапряжении в электрических сетях
Главными источниками внешних перенапряжений в сетях 0,22 - 35 кВ являются атмосферные разряды, вызывающие перенапряжения при прямых ударах молнии в токоведущие элементы и заземленные части установок, индуцирование напряжений, а также в значительной мере набегание волн с линий.
Для электрических сетей наибольшую опасность представляют удары в токоведущие элементы. При таких ударах на токоведущих частях импульсы напряжения могут достигать нескольких мегавольт, что вполне достаточно для прямого перекрытия изоляции любого объекта сети.
Прямые удары молнии в заземленные части конструкции установок создают кратковременные перенапряжения, которые могут обусловливать обратные перекрытия с заземленных элементов на токоведущие.
Индуктированные перенапряжения - результат взаимной маїїшпюй (индуктивной) и электрической (емкостной) связи молнии с токоведущими и заземленными элементами электрической сети. Они имеют значительно умеренную величину по сравнению с перенапряжениями при ударах в токоведущие и заземленные части электроустановки. Однако индуктированные перенапряжения представляют главную опасность для изоляции сетей 0,22 - 35 кВ.
Импульсы перенапряжений оказывают мощные электромагнитные воздействия на электрооборудование подстанций, расположенных на значительном удалении от места удара на линии, так как они распространяются по линии на значительные расстояния с малым затуханием. Эти перенапряжения называются набегающими волнами. Они могут представлять опасность для изоляции электрооборудования подстанций и, прежде всего, для изоляции наиболее оі-ветственных элементов - силовых трансформаторов. Они имеют меньшие запасы электрической прочности по сравнению с линейной изоляцией.
Кроме того, возникающие на подстанции перенапряжения, как правило, превышают напряжение набегающей волны за счет волновых процессов на ошиновке и в электрооборудовании. Распространяясь по обмоткам трансформаторов, волны могут воздействовать на их главную и витковую изоляцию, а проходя через трансформатор на изоляцию электрооборудования, подключенного к другим их обмоткам.
Характерные электромагнитные процессы, связанные с перераспределением энер! ии, накопленной индуктивными и емкостными элементами самой сети, являются причиной появления в ней внутренних перенапряжений. В зависимости от их длительности воздействия на изоляцию они подразделяются на квазистационарные и коммутационные.
Показатели надёжности силовых трансформаторов
Силовые трансформаторы по классификации [73] относятся к ремонтируемым изделиям и характеризуются такими показателями надежности как параметр потока отказов со и среднее время восстановления Тс. Под отказом СТ понимается нарушение ЭМС, заключающееся в окончательной или временной потере работоспособности. В диссертационной работе рассматриваются устойчивые отказы, при которых для восстановления работоспособности требуется вмешательство обслуживающего персонала. При этом учитывались как внезапные отказы, приводящие к отключению СТ под действием их защит, так и отказы, выявленные при обходах и осмотрах, требующие вывода оборудования во внеплановый ремонт где и - количество трансформаторов в группе находящихся в периоде нормальной эксплуатации и работающих в идентичных условиях; Т- время наблюдения (лет); ш - количество отказов Параметр потока отказов, характеризующий частоту отказов изменяется в процессе эксплуатации. На графике изменения параметра потока отказов (рис. 3.2) выделяется три периода- приработочный, нормальной эксплуатации и де-градационный. Приработочные нарушения ЭМС характерны для ранней стадии эксплуатации ЭУ, когда проявляется влияние дефектов, необнаруженных и не устраненных в процессе изготовления, приемо-сдаточных или пусковых испытаний, выходного и (или) приемочного контроля. В принципе можно полностью исключить нарушения ЭМС этой категории, если до передачи ЭУ в эксплуатацию провести приработку, обкатку, технологический проти и т. п. Для большинства ЭУ массового производства из технико-экономических соображений целесообразнее переносить приработочный период на стадию эксплуатации. При этом скрытые дефекты и последствия приработочных нарушений ЭМС устраняют, как правило, в рамках гарантийного обслуживания, поэтому продолжительность гарантийного срока (гарантийной наработки) должна быть не меньше, чем прогнозируемая и подтвержденная результатами испытаний продолжительность приработочного периода. К деградационным нарушениям ЭМС относят все тс, которые обусловлены естественными процессами в изоляции ЭУ, их механических элементах за счёт старения, износа, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации. Деградационные нарушения ЭМС характерны для поздней стадии эксплуатации ЭУ, когда вследствие естественных процессов старения, износа и т. п. ЭУ или её составные части приближаются к предельному состоянию по условиям физического износа. Вероятность возникновения деградационных нарушений ЭМС в пределах планируемого полного или межремонтного срока службы (ресурса) должна быть достаточно мала. Это обеспечивается расчетом на долговечность с учетом физической природы деградационных нарушений ЭМС, а также надлежащей системой технического обслуживания.
Второй показатель надежности - время восстановления - есть среднее время вынужденного простоя, необходимого для отыскания и устранения одного отказа. Если на отыскание и устранение т отказов было затрачено время /, Л, ..., tm то время восстановления (ч) определялось: 1 т
Классификация причин нарушения ЭМС в сетях низкого напряжения
Степень надёжности работы СТ зависит не только от атмосферных перенапряжений со стороны высокого напряжения, но и в некоторой сіепсни от коммутационных перенапряжений, приходящих со стороны низкою напряжения. Кроме того, перенапряжения переходящие в сети НН через СТ также имеют опасные величины для электрооборудования сетей 0,22 - 0,38 кВ. Для снижения указанного воздействия и повышения ресурсов СТ является целесообразной установка защитного аппарата и со стороны низкого напряжения.
В сетях низкого напряжения 0,22 и 0,38 кВ имеет место большая аварийность электрооборудования {в том числе и электрооборудования потребителей (ЭО)) вследствие нарушения электромагнитной совместимости, главным образом при воздействии на изоляцию грозовых и коммутационных перенапряжений.
В данной работе под термином ЭМС вводится понятие ЭМС двух систем как «обеспечение нормального функционирования каждой из этих систем практически независимо от процессов в соседней системе с учетом применения мер и средств, обеспечивающих их нормальное взаимное сосуществование» [31 ].
Электромагнитная совместимость в электроэнергетике имеет пять аспектов:
ЭМС электроэнергетики с окружающей средой (ЭКО-ЭМС);
ЭМС электроэнергетики с биосферой (БИО-ЭМС),
ЭМС электроэнергетики с протяженными металлическими сооружениями техносферы (ТЕХНО-ЭМС),
ЭМС электроэнергетики с информационной, компьютерной и радиотехнической электроносферой (ЭЛЕКТРОИО-ЭМС),
внутренняя авто-ЭМС между подсистемами злектрознері етики (ИНТЕР-ЭМС).
В данной работе рассматриваются некоторые положения ЭКО-ЭМС в виде грозовых импульсных перенапряжений и ИНТЕР-ЭМС в виде внуїренних (в основном коммутационных) перенапряжений.
В мировой литературе имеется большое число публикаций, посвященных проблемам электромагнитной совместимости в сетях низкого напряжения. Основная часть этих публикаций приходится на долю Англии, Германии, США, Японии, Швейцарии, Швеции. В отечественной технической литературе упомянутая проблема освещается только в последние 10-15 лет.
Анализ опыта эксплуатации промышленных силовых сетей и технических средств связи, контроля, управления и т. д., а также бытовых электроприборов (пылесосы, холодильники, телевизоры, приемники, стиральные машины и др.) указывает па их достаточно низкую надежность вследствие нарушения электромагнитной совместимости перечисленных и других технических средств, а также природных явлений (удары молний) и т. д.
При этом ущербы от повреждения электрооборудования в сетях 0,22/0,38 кВ в рамках отдельных стран составляют гигантские суммы и зависят от масштабов деятельности предприятия, от 30000 до 1,5 млрд. руб. в час
Основные усилия научных организаций нашей страны в области исследования перенапряжений в энергетических системах сконцентрированы на изучении воздействий на изоляцию сетей высоких классов напряжения (выше 1 кВ). Поэтому вопрос об условиях работы изоляции в сетях низкого напряжения остается слабо освещенным. В то же время, как отмечалось, аварийность в данных сетях очень высока. Перенапряжения в сетях 0,22 - 0,38 кВ возникают как при оперативных и аварийных коммутациях, так и при переходе импульсов напряжений из сетей других классов напряжений (например, 6, 10 и 35 кВ), связанных с сетью 0,22 кВ через силовые трансформаторы. Эти перенапряжения характеризуются значительной амплитудой (кратностью) и возникают по одной из следующих причин: прямые разряды молнии на воздушные линии и переход грозовых волн
Анализ грозовых и коммутационных повреждений трансформаторного электрооборудования
Проблема перенапряжений силовых трансформаторов тесно связана с ограничением токов короткого замыкания в электрических сетях. Их рост приводит к увеличению динамических воздействий на обмотки трансформаторов, существенному утяжелению работы коммутирующей аппаратуры, усилению опасных влияний линий электропередачи на линии связи, а также ухудшает условия безопасной работы обслуживающего персонала энергосистем и промышленных предприятий.
Грозовые перенапряжения на изоляции силового трансформатора возникают при приходе волн по одной, двум или трем фазам. При этом форма полны, воздействующей на линейные концы, зависит от того, работает ли защита со стороны линейного конца трансформатора [83]. При приходе грозовых волн с линии на многофидерную подстанцию, например, с пятью отходящими линиями, имеется существенная вероятность повреждения изоляции трансформатора не только с ослабленной, но и с полной изоляцией. В связи с этим, в диссертационной работе проведены исследования эффективности влияния установки устройств защиты для ограничения перенапряжений на изоляции СТ.
Проведена классификация основных видов повреждений СТ (рис. 5.1). Причинами данных повреждений являются в основном старение и переходные процессы, возникающие в обмотках ЭУ.
Для анализа использованы статистические данные более чем за 5-летний срок наблюдения.
В результате грозовых и коммутационных перенапряжений повреждается в основном изоляция трансформаторного электрооборудования, которая до настоящего времени подробно не исследована. По литературным данным в сетях 0,22 - 0,38 кВ для неё считается допустимым импульс с амплитудой до 2 кВ, если к сети не подключено электронное оборудование, и до 1 кВ, если последнее подключено к сети.
Для анализа аварийности из-за перенапряжений в распределительных сетях необходимо знать соответствующие уровни изоляции. В настоящее время «истинные уровни» изоляции, например, пробивное напряжение для внутренней изоляции силовых трансформаторов, мало изучено. Поэтому они косвенно характеризуются нормированными испытательными напряжениями грозовых и коммутационных импульсов, а также нормированным напряжением при промышленной частоте.
