Дефекты в трансформаторах.
Доклад специалистов исследовательских и производственных организаций России и Украины посвящен причинам повреждений трансформаторного оборудования в эксплуатации (доклад 15-201).
В настоящее время в странах СНЕ удельная повреждаемость трансформаторов мощностью 100 МВ-А и выше составляет около 1%, из них на долю изоляции приходится 0,5%; 25 - 30% аварий силовых трансформаторов связано с пробоем изоляции, проработавшей 20 - 25 лет и загрязненной продуктами старения.
Для шунтирующих реакторов 400 - 750 кВ удельная повреждаемость составляет также около 1% и 40% повреждений связаны с проблемами в изоляции. Дефекты вводов трансформаторного оборудования являются причиной 45% повреждений. Для трансформаторов тока 220 - 500 кВ аварийность составляет 0,35%.
В докладе приводятся виды повреждений, типичные дефекты для маслобарьерной изоляции, трансформаторов, реакторов, вводов, выключателей в работе.
Анализируются развитие дефектов в маслобарьерной изоляции и типичная для этого процесса интенсивность частичных разрядов как индикатор наличия дефекта. Ползущий разряд, как необратимый дефект, и его возможные причины исследуются с помощью стимуляции возникновения поверхностных разрядов на образцах изоляции.
В докладе подробно рассматриваются дефекты вводов конденсаторного типа, механизм их развития и причины, в том числе для вводов выключателей. Показано, что образование Х-воска во вводах связано непосредственно с развитием частичных разрядов.
Причинами повреждений изоляции всех рассматриваемых аппаратов являются воздействие частичных разрядов, загрязнение, увлажнение, снижение пробивной прочности, в том числе, за счет выделения пузырьков из газов, растворенных в масле.
Специалисты университетов Delft и Leuven, фирмы “Pauwels Trafo” (Бельгия и Нидерланды) посвятили свой доклад анализу, моделированию и выявлению повреждений изоляции трансформаторов из-за коммутационных перенапряжений (доклад 12-116).
Опасное воздействие коммутационных процессов на изоляцию трансформаторов широко известно. Для каждого нового типа трансформаторов проводятся испытания типовыми коммутационными импульсами. Однако при этом не учитывается, что за время срока службы трансформатор подвергается многим коммутационным воздействиям различными по характеру импульсами, вызывающим предпробойное состояние изоляции (при коммутации питаемых двигателей, конденсаторных батарей и самого трансформатора). Существенно усложняют картину воздействий резонансные явления в обмотках. Не выяснен пока эффект накопления и влияние его на срок службы изоляции.
Особенно заметно это проявляется в сетях с применением элегазовых и вакуумных выключателей с быстрым разрывом тока. В случае повреждения импульсами с крутым фронтом трудно анализировать переходные процессы.
Доклад содержит рассуждения на эту тему, результаты экспериментов и цифровых расчетов. Использована для представления распределительного трансформатора модель EMTP, цифровая модель работы вакуумного выключателя, предложено использование трансформатора Тесла для испытаний изоляционных материалов высокочастотными импульсами напряжения, наложенными на рабочее напряжение промышленной частоты.
Этой же проблеме посвящена совместная работа специалистов польского Института энергетики, университета Rensselaer (США) и ПО Запорожтрансформатор (доклад 33-302). Исследовалась пробивная прочность трансформаторной изоляции при воздействии быстрых перенапряжений при работе элегазовых выключателей. Анализировались результаты измерений переходной функции обмотки с помощью цифровых регистраторов.
Картина распространения импульсов по обмотке показывает, что резонансные процессы проявляются до частот 0,5 МГц. Результаты исследований могут быть использованы для повышения эффективности испытаний трансформаторов коммутационными импульсами.
Специалисты энергокомпании Саудовской Аравии исследовали возможность повреждений трансформаторов из-за перегрузок и определения обоснованной нормы на перегрузку (доклад 12-112). Такие исследования весьма актуальны для этой страны, где среднегодовая температура окружающего воздуха равна +30°C, а летняя +50°С.
В основу оценки возможной перегрузки положен анализ надежности работы подстанции в целом на длительную перспективу. Представлено сравнение главных статей расходов на установку и эксплуатацию оборудования сетей с учетом допустимых перегрузок трансформаторов и ограничений по случайному недоотпуску электроэнергии потребителям.
Методом Монте-Карло моделировалась история эксплуатации трансформатора. Моделирование использовало почасовые графики нагрузки для пиковых периодов времени. Рассчитывалось снижение срока службы изоляции при перегрузках трансформатора. Результаты показали, что стоимость недоотпуска энергии существенно выше, чем ущерб из-за сокращения срока службы трансформатора.
Принят предел перегрузки 130% для практических условий работы трансформатора. Расчет экономических соотношений показывает, что для подстанции 69/13,8 кВ разрешение допустимой перегрузки в 130% приводит к снижению стоимости на 23%, а общая экономия составит 3,7 млн. дол. по сравнению с дополнительным оборудованием на подстанции или 1,6 млн. дол. в случае реконструкции оборудования.
Анализу дефектов и причин повреждения измерительных трансформаторов тока СВН посвящен доклад индийских энергетиков (15-108). Поставленная задача исследований - анализ вида повреждений и оценка состояния ТТ для принятия корректирующих и превентивных действий с целью повышения надежности их в эксплуатации. В магистральных сетях Индии наблюдаются частые повреждения измерительных трансформаторов и вводов оборудования СВН.
Обследования трансформаторов тока 420 кВ показали, что 69 из них имели дефекты. Применявшиеся методы оценки состояния: изучение возможных причин повреждений, анализ проб масла, сравнение с другими ТТ подобной конструкции, применение новых методов испытаний на основе газохроматографического анализа масла в ТТ. Эффективным средством контроля состояния ТТ считается измерение частичных разрядов. При оценке учитывалось и влияние разницы в конструкциях ТТ.
На трех ТТ проведено наблюдение развития выявленного повреждения, один из них доведен до аварии. Приводятся результаты разборки трансформаторов после аварии.
На основании результатов обследования разработаны требования к конструкции и меры по ее улучшению.
Другое оборудование.
В докладе энергетиков Северной Ирландии и Республики Ирландия (14118) представлены особенности фазоповоротных трансформаторов, управляющих потоками мощности на межсистемной связи обеих стран.
Связь представляют двухцепная ВЛ 275 кВ и две ВЛ 110 кВ. Для оптимального перераспределения потоков мощности по этим линиям и применены фазоповоротные трансформаторы как с поперечным управлением отпайками, так и с вольтодобавочным последовательным трансформатором. Фазоповоротные трансформаторы включены на линиях 110 кВ.
В докладе описывается управление потоками реактивной и активной мощности, производимое раздельно. Регулирование реактивной мощности производится относительно скалярной разности напряжений, активной - относительно разности углов.
Устройство РПН по напряжению находится в регулировочных обмотках у линейного конца ВН, а устройство РПН по углу - в регулировочных обмотках у нейтрали, питающих обмотку возбуждения вольтодобавочного трансформатора. Имеется третичная стабилизирующая обмотка трансформатора возбуждения.
Схема регулирования по активной мощности имеет переключатель на 72 ступени (35 отпаек и реверсивный переключатель). Работа ведется при 65 позициях с возможностью регулирования. Регулирование по реактивной мощности от +30 Мвар до -30 Мвар, вольтодобавочная обмотка имеет также 35 отпаек.
Приведены принципы управления фазоповоротным трансформатором. Трансформаторы имеют систему защиты от анормальных потоков мощности.
Специалисты национального энергообъединения и сетевой компании Индии (доклад 14-120) привели данные о конструкции, приемке и испытаниях первого в Индии управляемого шунтирующего реактора 420 кВ, 50 Мвар.
Шунтирующий реактор представляет собой трансформатор с высоким полным сопротивлением, управляемый тиристорами.
Преимуществами применения управляемого шунтирующего реактора являются: широкий диапазон располагаемой реактивной мощности; возможность снижения динамических перенапряжений; повышение мощности, передаваемой по линии, на которой стоит реактор; полная совместимость с режимами ОАПВ; непосредственное подсоединение реактора к сети СВН; экономия места на подстанции.
Реактор быстро реагирует на изменения режима. Основное применение таких аппаратов - использование на сверхдальних ВЛ.
