Научные основы физико-химической диагностики высоковольтного маслонаполненного электрооборудования с изоляцией конденсаторного типа Дарьян Леонид Альбертович

Содержание к диссертации

Обозначения и сокращения 9

ВВЕДЕНИЕ 13

1. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ЕГО СОСТОЯНИЯ 25

2. Оценка сроков эксплуатации высоковольтного МНЭО на объектах ЕНЭС 27

3. Автотрансформаторы и шунтирующие реакторы 27

5. Трансформаторы тока 33

6. Статистика повреждаемости высоковольтного МНЭО на объектах ЕНЭС 38

7. Статистика повреждаемости силовых трансформаторов (автотрансформаторов) и шунтирующих реакторов 38

11. Анализ аварийности трансформаторов тока на ПС 1150 кВ «Итатская» 47

12. Особенности конструкции ТТ типа 1MB 550 49

15. Механизм газообразования в комбинированной бумажно-масляной изоляции при термическом и электрическом воздействиях 63

16. Образование газов в трансформаторных маслах, не подверженных эксплуатационным воздействиям 68

17. Методы оценки стойкости изоляционных жидкостей к газообразованию 72

18. Приборно-аналитическое обеспечение физико-химической диагностики высоковольтного МНЭО 76

19. Хроматографический анализ газов, растворенных в трансформаторном масле 76

20. Методы интерпретации результатов хроматографического анализа газов, растворенных в трансформаторных ТМ 84

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГАЗООБРАЗОВАНИЯ В ИЗОЛЯЦИОННЫХ ЖИДКОСТЯХ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 102

3. Испытания изоляционных жидкостей на стойкость к газообразованию при воздействии частичных разрядов 112

4. Измерительная установка для регистрации характеристик частичных разрядов 112

5. Разработка конструкций испытательных ячеек 118

6. Исследование газообразования в касторовом и минеральном маслах в ячейках с конденсаторной секцией 124

7. Исследование газообразования в касторовых маслах различных типов в ячейке с чисто - масляным промежутком 139

10. Теоретические аспекты вопроса 162

4. Состояние вопроса по растворимости газов в ИЖ 182

5. Определение растворимости газов в ИЖ с применением метода ГХ- анализа 190

7. Статический вариант метода АРГ 203

8. Результаты определения растворимости газов 211

Исследование динамики растворения газовых включений в изоляционной жидкости 221

Анализ механизмов распределения растворенных газов в жидкости 228

Экспериментальное исследование процесса распределения газообразных продуктов разложения изоляции в объеме импульсного конденсатора 232

2. 4. ДИФФУЗИОННЫЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ВЫСОКОВОЛЬТНОМ МАСЛОНАПОЛНЕННОМ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИИ 239

2. Конструктивные особенности медицинских шприцев и пробоотборников, используемых для отбора ИЖ из маслонаполненного электрооборудования 240

5. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по оценке времени хранения проб ИЖ в медицинских шприцах 254

1. Предварительные оценки 264

2. Оценка скорости увлажнения внутренней изоляции в случае конвективного перемешивания воды в затворе 266

3. Оценка диффузионных потоков 267

1. Кавитационный механизм старения высоковольтной маслопропитанной

изоляции конденсаторного типа при переменном напряжении 269

Экспериментальные данные по газообразованию в конденсаторах при переменном напряжении 271

Интерпретация экспериментальных данных 273

2. Кавитационный механизм разрушения ВКИ 275

3. Явление кавитации 275

4. Анализ возможности появления кавитации в высоковольтных электрических конденсаторах 280

5. Возможность возникновения кавитации в конденсаторах 290

1. Исследование возможности газообразования в трансформаторах тока типа IBM за счет химических реакций 299

2. Влияние на газообразование материала бака трансформатора тока 307

5. Исследование газообразования на натурных образцах трансформаторов тока 321

1. Компенсация термического расширения трансформаторного масла в трансформаторах тока с помощью сильфонных компенсаторов 324

   Исследование изменения давления в трансформаторах тока в рабочем диапазоне температуры 325

   Измерение ч.р. в трансформаторах тока при снижении внутреннего давления 329

2. Исследование механизма выхода из строя внутренней изоляции трансформаторов тока с «газовой подушкой» 337

   1. Газовое равновесие в высоковольтном маслонаполненном электрооборудовании 338

   2. Расчет давления в «газовой подушке» при различных условиях эксплуатации высоковольтного МНЭО 342

   3. Исследование ч.р. в трансформаторах тока при резком снижении внутреннего давления 347

6. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ДИАГНОСТИКИ СИЛОВЫХ КОНДЕНСАТОРОВ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ГАЗОВ, РАСТВОРЕННЫХ С ИЗОЛЯЦИОННОЙ ЖИДКОСТИ 360

1. Диагностика высоковольтных импульсных конденсаторов при приемосдаточных испытаниях 360

3. Схема диагностики высоковольтных импульсных конденсаторов при приемо-сдаточных испытаниях 377

6.4. Диагностика трансформаторов тока при приемо-сдаточных испытаниях и в

• Особенности конструкции исследуемых трансформаторов тока 405

  Результаты ГХ-анализа и оценка граничных концентраций

  для трансформаторов тока типов ТФРМ-500 и IMB-550 407

  ПРИЛОЖЕНИЕ. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ 438

  ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

  11ч.рл — мгновенное значение напряжения в момент возникновения \ — го ч.р;

  11о - напряжение градуировочного импульса;

  С/ - объем растворенного в изоляционной жидкости -го газа;

  Сп - объем растворенного в изоляционной жидкости газа;

  Со - начальная концентрация газа, растворенного в изоляционной жидкости;

  С/ - концентрация газа в изоляционной жидкости;

  Cg - концентрация газа в объеме над жидкостью;

  Сп - концентрация газа в жидкости;

  С(1-1)1— концентрация газа в изоляционной жидкости перед 1-ым анализом;

  Сг - концентрация влаги в газовой фазе:

  Ся - растворимость газа в жидкости;

  Сго_ концентрация газа в сильфоном компенсаторе;

  Ст - концентрация газа в трансформаторном масле;

  Сг(Т) - концентрация газа в поврежденном сильфоном компенсаторе;

  См - концентрация воды в масле;

  г— порядковый номер отбираемой пробы;

  ^-коэффициентраспределения газов;

  Кп - поправочный коэффициент при измерении ч.р.;

  Кщ, К₂д, — масштабные коэффициенты;

  Кч — коэффициент чувствительности;

  Кк - калибровочный коэффициент;

  1т - длина области шприца, занятой маслом;

  1р — длина пути утечки газа вдоль прослойки между корпусом и поршнем;

  1к - длина уплотнительного кольца;

  1Ъ — ширина уплотнительного кольца;

  и — длина пути диффузии воды;

  Ах1 - длина пути диффузии влаги в масле;

  Ах2 - длина пути диффузии влаги в газовой фазе;

  К/ - объем пробы изоляционной жидкости с растворенными газами; Уп - объем масла в испытательной ячейке перед п- ым анализом; У_пр; - объем пробы жидкости, уходящей на ГХ-анализ; Уg - объем газовой фазы;

  Уд - объем «дыхания» масляного затвора в сутки;

  Ут - объем трансформаторного масла в высоковольтном МНЭО;

  Уг(ж) — объем газа, растворенного в жидкости;

  Уж - объем жидкости при температуре опыта;

  А V- максимально допустимое увеличение объема сильфона;

  Ус- объем сильфонного компенсатора;

  Уж - объем жидкости, вытесняемый из конденсаторной секции при сжатии;

  Уг — вертикальная скорость движения жидкости в сосуде при извлечении газа

  Акт - толщина пленки жидкости

  > - коэффициент диффузии;

  Пт - коэффициент диффузии воды в масле;

  Пг - коэффициент диффузии воды в воздухе;

  Окм - коэффициент диффузии газа в касторовом масле;

  Ик— коэффициент диффузии в материале уплотнительного кольца;

  - допустимое время хранения изоляционной жидкости в шприце (пробоотборнике);

  Тякм. и Тят.м, — время растворения газового пузырька (водород) соответственно, в касторовом и трансформаторном маслах;

  Тр - время растворения газового пузырька в изоляционной жидкости;

  ТзЬ - время хранения масла в пробоотборнике, имеющем герметизирующий узел с уплотнением;

  ^ _м - «мертвое» время анализатора импульсов; /г — диаметр газового пузырька;

  (Л - внутренний диаметр корпуса шприца (пробоотборника);

  di - толщина жидкой прослойки в изоляции конденсаторного типа; dcp - средняя толщина жидкой прослойки в изоляции конденсаторного типа; dc - толщина диэлектрика; г - радиус корпуса шприца;

  ^о - радиус газового пузырька;

  H_g - молекулярная масса газа;

  А - толщина зазора между поршнем и корпусом шприца (пробоотборника);

  Ам - толщина масляной прослойки в конденсаторной секции;

  Ак— толщина уплотнительного кольца;

  Rc — радиус цилиндрического сосуда;

  Rn - текущий радиус пузырька;

  Rz - универсальная газовая постоянная;

  Ra - средняя высота всех неровностей профиля;

  Rz - средняя высота наибольших неровностей профиля;

  Т - абсолютная температура;

  р - плотность жидкости;

  77 - вязкость;

  а - коэффициент Оствальда;

  Р - Коэффициент Бунзена;

  Pin — внутреннее давление в пузырьке;

  Pout - внешнее давление в пузырьке;

  Рг - парциальное давление газа в пузырьке;

  Ps - давление насыщенных паров;

  S - площадь сечения;

  Sn - площадь пика в хроматограмме;

  а - толщина пленки жидкости, остающейся на поверхности пробоотборника при его вращении;

  ас - ширина обкладки конденсаторной секции; с — скорость звука в масле;

  No - количество сильфонных компенсаторов в высоковольтном МНЭО; Nh - количество неповрежденных сильфонных компенсаторов в аппарате; Nч.р, - суммарное количество импульсов ч.р.;

  N— количество циклов «заряд-разряд» для импульсного конденсатора; Ncp — средний срок службы импульсных конденсаторов; Qt-P. - суммарный заряд ч.р.; 1ч.р_ - ток ч.р.;

  Ice— интенсивность свечения фотоэлектронного умножителя; qn.p. - кажущийся заряд ч.р.;

  qmin, qmik - значения заряда в первом и последнем каналах интервала i;

  qo~ заряд градуировочного импульса;

  Пч.р. - частота следования импульсов ч.р.;

  Пс - количество масляных прослоек в одном витке секции;

  1с - длина конденсаторной секции;

  Ьс - ширина конденсаторной секции;

  Жч.р.тек, Рч.р.тек - соответственно энергия и мощность ч.р.;

  Wc - количество витков в конденсаторной секции;

  Вг, - коэффициент газообразования в изоляционной жидкости;

  /- поток влаги во внутренний объем высоковольтного МНЭО при наличии

  масляного затвора;

  1без - поток влаги во внутренний объем высоковольтного МНЭО при отсутствии масляного затвора;

  Qh - количество газа в неповрежденном сильфоном компенсаторе; Qm, Qc — количество газа, соответственно вышедшее и оставшееся в

  поврежденном сильфонном компенсаторе; Q — суммарное количество газа в высоковольтном МНЭО; Е - напрялсенность электрического поля.

  Введение к работе

  Актуальность темы

  Надежная работа электрооборудования подстанций (ПС) и линий электропередачи (ВЛ) является одним из основных факторов, определяющих стабильное электроснабжение объектов народного хозяйства. Ежегодный рост электропотребления на (2 - 5)% по регионам Российской Федерации, и на 10 - 15% по Москве и Московской области, при резком повышении требований к надежности и долговечности оборудования в соответствии со «Стратегией развития единой национальной электрической сети», одобренной решением Совета директоров ОАО «ФСК ЕЭС» от 24.12.2003 г. № 13, ставит новые задачи по изучению механизмов развития повреждений оборудования ПС и линий электропередачи.

  Экономический ущерб, связанный с выходом из строя оборудования ПС и ВЛ складывается не только из стоимости вышедшего из строя оборудования. Во многих случаях отказы электрооборудования сопровождаются его взрывом и возникающим вследствие этого пожаром. Указанные обстоятельства приводят к повреждениям другого оборудования ПС в результате разлета фрагментов повредившегося оборудования, высокой температуры и других факторов. Кроме того, убытки энергосистем увеличиваются также за счет недоотпуска электроэнергии. Следует учитывать и экологический ущерб, вследствие образования опасных продуктов горения материалов поврежденного оборудования. Поэтому повышение надежности ВЛ и оборудования ПС, в том числе и высоковольтного маслонаполненного электрооборудования (МНЭО) - одна из важнейших задач обеспечения надежного электроснабжения потребителей [1].

  В настоящее время как в России, так и во всем мире сложилась тенденция «старения» парка электрооборудования, и, в первую очередь, наиболее ответственного и дорогостоящего - трансформаторного оборудования. Кроме того, в условиях рыночных отношений изменилась и идеология системы обслуживания оборудования; энергопредприятия отказались от плановой замены и ремонта электротехнического оборудования, и перешли на систему обслуживания «по состоянию».

  Возникающие в последнее время аварии высоковольтного МНЭО в электроэнергетике России связаны не только с моральным и физическим износом маслонаполненного электрооборудования. Зачастую аварийность нового оборудования бывает значительно выше по сравнению с аналогичным оборудованием, находящимся в эксплуатации значительное время. Поэтому, в условиях либерализации рынка оборудования на первый план выходит задача недопущения на объекты энергетики нового, но некачественного оборудования. Одним из путей решения указанной задачи является создание системы аттестации нового (ранее не применявшегося) оборудования. В ОАО «ФСК ЕЭС» действует система аттестации оборудования, которая должна «отфильтровывать» некачественное оборудование, планируемое к эксплуатации впервые. Однако существующие методы и методики оценки состояния и качества оборудования, а также объем их испытаний не позволяют в полной мере решить поставленную задачу. Об этом свидетельствуют факты высокой аварийности некоторых типов нового оборудования в начальный период эксплуатации. При этом объем и результаты всех видов проводимых в настоящее время испытаний (типовых, периодических и приемо-сдаточных) полностью удовлетворяют предъявляемым нормативно-технической документацией требованиям.

  Анализ опыта эксплуатации показывает, что в результате несвоевременного выявления дефектов оборудования, увеличивается вероятность развития тяжелых аварий, возрастает объем проводимых ремонтных работ, сокращается срок его службы. Предупреждение серьезных техногенных аварий и катастроф обуславливает необходимость применения все более достоверных диагностических решений и обоснованного прогноза работоспособности ответственных конструкций и оборудования.

  Экспертные оценки показывают, что до 80% дефектов, обуславливающих выход из строя оборудования подстанций и линий электропередачи, могут быть своевременно выявлены современными методами и аппаратурой для диагностирования и мониторинга.

  Еще одной стратегической задачей, возникшей на современном этапе, является оценка возможности продолжения эксплуатации оборудования по истечении назначенного срока службы. Принятие оптимального решения в этом случае основывается на экономической целесообразности: стоимость замены оборудования - стоимость диагностического обследования, в том числе установка систем непрерывного контроля (мониторинга) - стоимость восстановительного (текущего или капитального) ремонта по результатам диагностического обследования - ущерб в результате отказа оборудования.

  В связи с этим ближайшей перспективой развития электротехники и электроэнергетики является разработка эффективных диагностических систем - средств и методов диагностики, позволяющих подтверждать работоспособность оборудования (бездефектное состояние), или обнаруживать повреждения на ранней стадии их развития и, в конечном счете, оценивать остаточный ресурс.

  Высоковольтное МНЭО относится к дорогостоящим, ответственным и долговременным элементам систем электроснабжения. Диагностика состояния оборудования, в том числе и трансформаторного, основана на объективной реальности: вследствие каких-либо энергетических воздействий (электрических, тепловых, механических и т.д.) в оборудовании происходят необратимые процессы (химические реакции с образованием новых химических соединений), приводящие к изменению физико-химических и механических свойств материалов, а также к изменению геометрических параметров узлов и элементов конструкции, приводящих, в конечном счете, к выходу из строя оборудования. В большинстве видов современного высоковольтного МНЭО применяется традиционная бумажно-масляная изоляция (БМИ). При этом используется трансформаторное масло различных типов, и только в некоторых типах высоковольтных вводов и конденсаторов в качестве изоляционной жидкости используются синтетические углеводородные соединения. Физико-химические изменения в молекулах углеводородных соединениях связаны с разрывом связей С-С и С-Н и протеканием радикальных реакций с образованием как простых газообразных продуктов разложения изоляции (ГПРИ), так и сложных высокомолекулярных соединений - спиртов, мыл, органических кислот. Разрушение бумаги связано с процессами дегидратации, приводящими к образованию фурановых соединений и воды. Таким образом, изучение механизма образования и характера дефектов в результате электрических, тепловых, механических и других видов воздействий на внутреннюю изоляцию высоковольтного МНЭО является важнейшей задачей, направленной на создание высоконадежного высоковольтного МНЭО и повышение эффективности его диагностики. При этом знания о механизме образования дефектов позволяют разрабатывать новые методики и средства диагностического анализа, позволяющие повысить эффективность последнего, а следовательно, своевременный вывод дефектного оборудования из эксплуатации, и предотвращение его выхода из строя. Эффективность оценки состояния оборудования во многом определяется информативностью диагностических критериев, разработанных на основе теоретических и экспериментальных исследований причин и механизмов выхода из строя оборудования и возможностью математического моделирования процессов старения.

  Бурное развитие в последние годы и внедрение в практику современного оборудования и методов физико-химического анализа трансформаторного масла позволяет рассматривать его как наиболее информативную среду для оценки состояния высоковольтного МНЭО. Физико-химический анализ трансформаторного масла позволяет обнаруживать до 70% дефектов внутренней изоляции высоковольтного маслонаполненного

  электрооборудования. Особое место по чувствительности и эффективности использования результатов измерений занимает хроматографический анализ ГПРИ, растворенных в трансформаторном масле.

  Таким образом, имеется проблема, состоящая в недостаточной эффективности обслуживания высоковольтного МНЭО на энергопредприятиях отрасли. Поэтому исследования в области создания новых методов оценки состояния высоковольтного МНЭО актуальны.

  Изложенное обусловило актуальность решения научной проблемы, имеющей важное хозяйственное значение, которое заключается в повышении надежности высоковольтного МНЭО путем создания научных основ физико- химической диагностики высоковольтного МНЭО.

  Цель работы

  Повышение надежности, долговечности и безопасности эксплуатации высоковольтного маслонаполненного электрооборудования на основе решения комплекса физико-химических задач, связанных с образованием ГПРИ и направленных на оптимизацию конструкции оборудования с одной стороны, и повышение эффективности диагностики - с другой.

  Задачи исследований

  а) Разработать комплекс теоретических и экспериментальных методов, направленных на изучение процессов образования и распределения газообразных продуктов разложения изоляции и влаги в высоковольтном МНЭО;

  б) Провести экспериментальные исследования газообразования в трансформаторном масле и комбинированной изоляции различных типов («бумага + трансформаторное масло», «бумага + трансформаторное масло + кварцевый песок», «полипропиленовая пленка + синтетическая изоляционная жидкость»;

  в) Создать математическую модель процессов распределения и перемещения газов в высоковольтном МНЭО, а также в устройствах для отбора и хранения проб изоляционной жидкости, извлечения растворенных в них газов;

  г) Сформулировать требования и усовершенствовать методическое и приборно-аналитическое обеспечение хроматографического анализа газообразных продуктов разложения изоляции, растворенных в изоляционной жидкости;

  д) Усовершенствовать принцип диагностики высоковольтных конденсаторов на базе хроматографического анализа газообразных продуктов разложения изоляции, и на его основе — метод оценки состояния импульсных и косинусных конденсаторов, как при приемо-сдаточных испытаниях, так и в эксплуатации;

  е) Уточнить алгоритм диагностики высоковольтных трансформаторов тока на основе хроматографического анализа газообразных продуктов разложения изоляции.

  Методы исследований

  Решение поставленных задач осуществлено на основе теоретического и экспериментального методов исследований.

  Теоретический метод включает: анализ механизмов выхода из строя внутренней изоляции высоковольтного МНЭО; оценку динамики развития микропузырьков под действием частичных разрядов при переменном напряжении; анализ процессов диффузии газов и влаги в маслонаполненном оборудовании и в устройствах для отбора пробы трансформаторного масла и проведения анализа газообразных продуктов разложения изоляции; создание методик эксплуатационного и заводского контроля состояния высоковольтного маслонаполненного электрооборудования, в частности, силовых конденсаторов и трансформаторов тока на основе результатов хроматографического анализа газов, растворенных в изоляционной жидкости.

  Экспериментальный метод включает: разработку лабораторных установок и изучение динамики газообразования в изоляционной жидкости и в бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа при возникновении в них ч.р. различной интенсивности; определение условий возникновения ч.р. в высоковольтном герметичном оборудовании с бумажно-масляной изоляцией при снижении давления в них; изучение механизма выхода из строя внутренней изоляции конденсаторного типа на примере трансформаторов тока и силовых конденсаторов, определение растворимости газов в различных типах трансформаторных масел и других видов изоляционных жидкостей; определение микропузырьков в трансформаторном масле и оценку их размеров в зависимости от степени чистоты масла; проведение натурных испытаний высоковольтных конденсаторов и трансформаторов тока по специальным методикам.

  Эмпирический метод включает выдвижение статистической гипотезы, в частности, прогнозирование срока службы высоковольтных импульсных конденсаторов в зависимости от концентрации растворенных в изоляционной жидкости газообразных продуктов разложения изоляции, образующихся как после приемо-сдаточных испытаний, так и в процессе эксплуатации.

  Объект исследований

  Высоковольтное МНЭО с изоляцией конденсаторного типа.

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

  Выявлены особенности газообразования в изоляционных жидкостях и комбинированной маслопропитанной изоляции при различных видах энергетического воздействия. Установлено, что:

  1. удельное газообразование в трансформаторном масле при начальных ч.р., почти на порядок превышает удельное газообразование при ч.р., развивающихся в газовых пузырях (критические ч.р.) для одного и того же типа трансформаторного масла;

  2. в трансформаторах тока с бумажно-масляной изоляцией конденсаторного типа и кварцевым песком в качестве наполнителя, возможно газообразование в результате химического взаимодействия материалов, например, компонентов кварцевого песка, или «сопутствующих» материалов, которые могут попасть в высоковольтное МНЭО вследствие особенностей технологического процесса их изготовления;

  3. при приемо-сдаточных испытаниях решающим признаком необратимого разрушения изоляции конденсаторов является образование С2Н2, а в эксплуатации - СО и СО2;

  4. качественный состав газов, образующихся при ч.р. и кавитации в трансформаторном масле идентичен.

  2. Впервые обоснована возможность возникновения кавитации в изоляции конденсаторного типа при эксплуатационных воздействиях.

  3. Впервые проведены экспериментальные исследования, подтверждающие существование зародышей микропузырьков микронных и субмикронных размеров в трансформаторном масле. Показано, что количество микропузырьков в трансформаторном масле в значительной степени зависит от наличия механических загрязнений.

  4) Впервые проведен комплексный анализ процессов установления газового равновесия в высоковольтном МНЭО, на основании которого предложены:

  а) модель перераспределения газов и влаги в высоковольтном МНЭО на основе диффузионных и конвективных потоков, возникающих при эксплуатационных воздействиях;

  б) механизм выхода из строя герметичного высоковольтного МНЭО с сильфонными компенсаторами, основанный на катастрофическом падении давления в оборудовании при повреждениях сильфонных компенсаторов;

  в) обоснование выбора соотношения объемов «газовой подушки» и изоляционной жидкости, позволяющего избегать опасного снижения давления внутри герметичного высоковольтного МНЭО с «газовой подушкой» в условиях резкого уменьшения температуры окружающей среды.

  Достоверность полученных результатов

  Определяется выявлением значащих факторов, корректностью постановки задачи, обоснованностью принятых допущений, использованием аттестованных измерительных приборов, адекватностью используемого математического аппарата и полученных моделей исследуемым процессам, хорошей сходимостью результатов теоретических расчетов с экспериментальными данными и натурными испытаниями.

  Практическая ценность работы

  Решена крупная проблема снижения аварийности трансформаторов тока и силовых конденсаторов на основе анализа физико-химических процессов, протекающих во внутренней изоляции трансформаторов тока:

  5. проведен анализ и даны рекомендации по выбору материалов и оптимизации технологии изготовления трансформаторов тока с бумажно- масляной изоляцией конденсаторного типа и кварцевым наполнителем. Минимизирована возможность газообразования во внутренней изоляции трансформаторов тока за счет протекания химических реакций;

  6. разработана методика расчета на основе теоретических и экспериментальных исследований натурных образцов трансформаторов тока с «газовой подушкой», позволяющая оценить возможность работы указанного оборудования в условиях резкого уменьшения температуры окружающей среды;

  7. определены граничные концентрации растворенных в трансформаторном масле ГПРИ для трансформаторов тока различной конструкции;

  8. впервые предложено использовать ГХ-анализ, как эффективный метод определения герметичности сильфонных компенсаторов, используемых для компенсации температурного расширения масла в измерительных трансформаторах;

  9. проведена оценка времени увлажнения масла в конструкциях высоковольтного МНЭО с масляным затвором. Даны рекомендации по уменьшению скорости проникновения влаги во внутреннюю изоляцию высоковольтного оборудования;

  10. разработаны и внедрены алгоритмы диагностики трансформаторов тока и высоковольтных конденсаторов на основе ГПРИ, как при заводских приемосдаточных испытаниях, так и в эксплуатации;

  11. проведено уточнение коэффициентов растворимости «диагностических» газов в трансформаторном масле, позволяющее обеспечить высокую точность хроматографического анализа, а, следовательно, диагностического заключения по результатам анализа;

  12. предложена и реализована методика хроматографического анализа газов, растворенных в изоляционной жидкости, позволяющая проводить анализ всех «диагностических» газов из одной пробы масла;

  13. предложен и внедрен специализированный пробоотборник изоляционной жидкости, обеспечивающий отбор, длительное хранение, подготовку и ввод пробы изоляционной жидкости в хроматографическую систему.

  Апробация работы

  Диссертационная работа и ее основные положения докладывались и обсуждались: на первом и втором семинарах Общественного совета по диагностике электрооборудования (Новосибирск - 2006, Красноярск - 2007), Международной конференции Coil Winding (Берлин - 2000, Чикаго. - 2004), Международном симпозиуме по высоковольтной технике ISH (Нидерланды - 2000, Роттердам - 2003), Международной конференции по диэлектрическим жидкостям ICDL (Пуатье - 2008), на 13 Международной школе-семинаре «Физика импульсных разрядов в конденсированных средах» (Николаев - 2007), научно-техническом семинаре «Современные методы оценки технического состояния и способы повышения надежности оборудования BJI и подстанций», третьем, четвертом, пятом, седьмом, восьмом Симпозиумах «Электротехника, 2010 год», Москва - 1995, 1997, 1999, 2003, 2004; IEE Intern. Conf. on Properties and Applications of Dielectric Materials, Seoul, Korea - 1997; результаты обсуждались на совещаниях рабочей группы СИГРЭ, на семинаре АББ (Людвика - 2006), на международном форуме по стратегическим технологиям (Улан-Батор - 2007).

  Публикации

  Результаты исследований, включая научные положения, выводы и рекомендации автора, содержатся в 42-х опубликованных работах, из которых 12 входят в список изданий, рекомендованных ВАК РФ для докторских диссертаций.

  Объем и структура работы

  Диссертационная работа выполнена на 437 страницах основного текста и состоит из введения, шести глав, заключения, одного приложения, содержит 102 рисунка, 128 таблиц, 229 наименований литературных источников.

  Автор выражает искреннюю благодарность своему консультанту д.ф-м.н. С.М. Коробейникову, учителям и коллегам из ФГУП ВЭИ им. В.И. Ленина и Московского энергетического института (Технический университет).

  Похожие диссертации на Научные основы физико-химической диагностики высоковольтного маслонаполненного электрооборудования с изоляцией конденсаторного типа

  

  Влияние эксплуатационных факторов на электрическую прочность трансформаторной изоляции маслобарьерного типа Рыженко Валентина Ивановна

  

  Анализ и совершенствование хроматографических методов диагностики высоковольтного маслонаполненного электрооборудованияРыжкина, Александра Юрьевна

  

  Исследования и совершенствование метода оптического контроля внешней изоляции электрооборудования высокого напряжения Арбузов Роман Сергеевич

  

  Исследование и разработка мер, повышающих надежность эксплуатации изоляции электрооборудования мощных тепловых и атомных станцийИванов Алексей Владимирович

  

  Научно-технические основы создания внешней изоляции электрооборудования высокого и сверхвысокого напряженияОстапенко Евгений Ильич

  

  Исследование и разработка комплекса мер, повышающих надежность эксплуатации изоляции сетей собственных нужд электрических станций и высоковольтного электрооборудования компрессорных станций Копылов Роман Владимирович

  

  Численное моделирование динамики роста фибринового сгустка в потоке плазмы крови на основе модели системы свертывания типа "реакция-диффузия-конвекция"Куриленко Ирина Александровна

  

  Численные методы исследования математических моделей геофизики и тепловой диагностики на основе теории обратных задачБоков Александр Викторович

  

  Разработка и исследование противокоронных покрытий ленточного типа для современных способов изготовления систем изоляции высоковольтных электрических машинКокцинская Елена Михайловна

  

  Учёт вероятностной сущности времени распада битумных эмульсий при строительстве дорожных одежд нежёсткого типа : на основе теории рискаЛевашин Евгений Юрьевич