Лабораторная работа по электротехнике на тему Диагностика и мониторинг силовых трансформаторов

В настоящее время значительная часть силовых трансформаторов отработала нормативный срок службы. Экономическая ситуация, а также общее количество оборудования с длительным сроком службы не позволяют в ближайшие годы провести его замену. В связи с этим все более актуальной становится проблема продления сроков службы и оценка возможности дальнейшей эксплуатации такого электрооборудования в системах электроснабжения промышленных, жилых и общественных зданиях.
Опыт эксплуатации силовых трансформаторов показывает, что и после нормативного срока службы значительная часть трансформаторов сохраняет свою способность функционировать при соблюдении допустимых нагрузочных режимов, своевременном проведении ремонтов и качественном их выполнении.
Решение о целесообразности и возможности продолжения эксплуатации силовых трансформаторов и автотрансформаторов, отработавших нормативный срок службы, зависит, прежде всего, от состояния основных его элементов: сердечника и обмоток, при условии, что остальные элементы (вводы, устройства переключения ответвлений и др.), а также масло для масляных трансформаторов, находятся в нормальном состоянии.
В последние годы в энергетике наблюдается тенденция последовательного перехода от системы планово-предупредительных ремонтов к ремонтам по действительному техническому состоянию электрооборудования, как это принято в развитых странах.
Как показал опыт эксплуатации силовых трансформаторов, проведение планово-предупредительных ремонтов без их предварительного комплексного обследования не оправдывает себя, так как приводит не только к существенным материальным затратам, но и в значительном ряде случаев к ухудшению характеристик изоляции.

Диагностика технического состояния электрооборудования, в том числе и силовых трансформаторов позволяет:
• своевременно предупредить возникновение аварийных ситуаций;
• значительно снизить затраты на ремонты;
• оценить действительное состояние электрооборудования и определить запас его работоспособности;
• подготовить к вводу в работу систем непрерывной диагностики и определить остаточный ресурс электрооборудования.
Комплексное диагностическое обследование трансформаторов позволяет объективно оценить состояние и определить дефекты во всех системах трансформатора, в том числе в активной части (обмотках и магнитопроводе), вводах, системе охлаждения, системе регулирования напряжения и др.
Комплексное обследование трансформатора включает в себя:
1) анализ характерных дефектов данного типа трансформаторов;
2) анализ технической документации и результатов текущих эксплуатационных измерений;
3) проведение измерений на работающем трансформаторе в режиме нагрузки и холостого хода, а также на отключенном трансформаторе;
4) отбор проб масла из бака, вводов (маслонаполненных), контактора регулирования напряжения трансформатора (РПН) и проведение физико-химических анализов масла в лаборатории.
Все измерения и анализы при диагностике трансформаторов условно можно разделить на 5 групп.
Первая группа включает традиционные измерения на отключенном трансформаторе: измерения tgφ и Rиз обмоток и вводов, сопротивления обмоток постоянному току, потерь холостого хода и сопротивления КЗ для контроля механического состояния обмоток после протекания сквозных токов короткого замыкания. Все эти измерения, как правило, регулярно выполняются эксплуатационным персоналом.
Вторая группа измерений проводится на трансформаторах при рабочем напряжении в режиме наибольших нагрузок и (или) холостого хода. Здесь можно выделить следующие работы.
1. Измерения частичных разрядов. Одним из возможных направлений контроля частичных разрядов в процессе работы силового трансформатора является их регистрация с использованием специальных датчиков регистрации электромагнитных импульсов, установленных на фазных вводах и на выводе нейтрали трансформатора. Регистрация частичных разрядов и вызванных ими сигналов высокочастотных излучений возможна гальваническим и антенным методами.
2. Акустическое обследование бака трансформатора с целью определения источников электрических разрядов. Для этого используются два типа приборов: 1) система записи акустических сигналов с помощью пъезодатчиков, осциллографа и компьютера; 2) локация акустических сигналов с помощью преобразователя Ultraprob-2000, позволяющая оперативно определять звуковую частоту источников механического характера, искровых или дуговых разрядов.
3. Вибрационное обследование трансформатора с целью определения относительного уровня прессовки обмоток и магнитопровода, общей прочности конструкции. При этом определяется относительное значение прессовки. величина которой равна 1. Чем меньше это значение, тем ниже уровень прессовки. Состояние прессовки обмоток и магнитопровода считается неудовлетворительным при коэффициентах, близких к 0,7.
4. Определение состояния маслонасосов системы охлаждения. Методика основана на анализе спектра колебаний поверхности бака.
5. Термографическое обследование бака трансформатора, вводов расширителя теплообменников (радиаторов), термосифонных фильтров, электрических двигателей и маслонасосов системы охлаждения, контактных соединений.
Стоит отметить что, для оценки состояния силовых трансформаторов тепловизионный контроль не получил ещё широкого распространения из-за дороговизны оборудования и неотработанности технологии получения информационных и достоверных результатов. Однако по мере оснащения энергосистем современными тепловизорами проведение этого вида испытаний становится оправданным, поскольку не требует останова и отключения оборудования, является нетрудоёмким и помогает выявлять дефекты на ранних стадиях их развития.