Обем и видове изследвания

Обем и видове изследвания

В посочената методика се прилагат подходи, осигуряващи с приемлива надеждност диагнозата на трансформатора при минимални разходи за тяхното изпълнение за сметка на следните видове изследвания:

• 
  Контролно – измерванията се извършват при работно напрежение в контролни точки и режими при (100% обхващане на трансформаторния парк);
  
• 
  Разширено – измерване на набор от характеристики на използваните видове диагностика при работно напрежение.
  
• 
  Комплексно – включва както измервания при работно напрежение така и в изключено състояние.
  

Разширеното изследване също се извършва при работно напрежение и включва по голям набор от измерими характеристики, отколкото контролното изследване и предвижда пълен анализ на експлоатационната документация и резултатите от профилактични, заводски, пред пускови изпитания за електрообзавеждането, имащо регистрирани дефекти в системите на електрообзавеждането, определени при контролни изследвания. Включва контрол на: частичните разряди, температурата, влага в маслото, газове в маслото, вибрация, пробивно напрежение

на маслото, прегрявания (термовизия). Резултатите от разширеното изследване се използват за определяне необходимостта и сроковете за провеждане на ремонт и определяне на сроковете за надеждна работа.

Разширеното изследване се прави по график или извънредно.

В комплексното изследване влизат, както разширено изследване при работно напрежение с отчитане на резултатите от учестения контрол, така и измервания при изключен от напрежението трансформатор в обем в зависимост от предполагаемият дефект. Комплексно изследване се извършва на трансформатори имащи значителни или критични дефекти, определени при разширеното изследване, а също така и в случаи, когато е необходимо обосноваване на сроковете и обема от ремонти.

На фиг. 4.1 е представена технологична схема разработена от докторанта, по която трябва да се извършва диагностика на силов трансформатор по посочените подходи. В нея освен класическите диагностични показатели са добавени и новите методи анализ на честотни характеристики на намотките и изолацията. Анализа на разтворени газове и контрол на частичните разряди се препоръчва да се извършват под напрежение, под формата на непрекъснат автоматичен контрол.

Трябва да се има предвид, че в някои случаи, монтаж на мониторингова система за непрекъснат контрол на разтворените газове в маслото на вече произведен и работещ трансформатор е трудоемка и скъпоструваща задача, ето защо е необходимо мястото за монтаж на подобна система да се предвиди още на ниво проектиране на трансформатора.

Същото се отнася и за системите за следене на температурата на намотките с фиброоптични влакна, които определят износването на изолацията на трансформатора, в зависимост от изминалото време и температурното натоварване. Ето защо, в методиката, износването на изолацията се отчита на база количество фуранови съединения и/или определяне степента на деполимеризация на целулозата.

3. Разработване на методика за многопараметричен анализ на състоянието на трансформатора и определяне на остатъчният експлоатационен ресурс

За да се реши задачата по оценка състоянието на силов маслонапълнен трансформатор, трябва да се вземат предвид много различни по своята същност диагностични показатели. Всеки един от тях акцентира върху различна подсистема на трансформатора. Възникват няколко въпроса: до колко влошаването на всяка една от системите може да влияе върху работата на другите системи и по този начин на трансформатора като цяло; каква е тежестта на всеки един от диагностичните показатели при определяне на състоянието на трансформатора. Изследванията върху аварийността на трансформаторите не показват категорично върху кой възел да се насочи вниманието при контрола на трансформаторите, това е така, защото въздействащите фактори зависят от: географското положение на трансформатора, броя на системните аварии, регулирането на напрежението в системата, средствата отделяни за поддръжка, качеството на вложените материали и конструкцията на електрическата машина, инсталираните защитни средства – РЗА, вентилни отводи, заземителна система и мълниезащита.

Въпреки комплексността на проблема могат да се посочат възлите в трансформатора, повредата на които ще доведе до авария на трансформатора със сериозни последици [94]. Това са: твърдата изолация, високоволтовите проходни изолатори, намотките. След това по важност се подреждат магнитопровода, стъпалния регулатор на напрежение, течната изолация. На последно място идват охладителната система, системата за предпазване на маслото и казана на трансформатора.

Първоначалната оценка на трансформатора се извършва на базата на: визуален оглед, „възраст” на трансформатора, оперативни ограничения, ниво на поддръжка и наличие на записи за състоянието на възлите на трансформатора.

На първо място по-тежест е диагностичният показател анализ на разтворените газове в маслото, след това са различните видове електрически диагностични показатели, а на последно място диагностичните показатели свързани с физико-химичните свойства на маслото.

За оценка състоянието на трансформатора е удобна десетобална система от 0 до 10, като се приеме, че оценка нула има трансформатора с най-лошо техническо състояние и напълно изчерпан експлоатационен ресурс, а оценка 10 би получил трансформатора с перфектни диагностични показатели и голям експлоатационен ресурс.

Крайната оценка на състоянието се извършва на базата на претеглена средна стойност.
4.3.1 Приноси на отделните диагностични показатели в крайната оценка на състоянието на трансформатора
За определяне конкретните приноси на отделните диагностични показатели има два подхода. Първият е да се събере база от данни за честота на авариите и диагностичните приноси, които ги дефинират в най-голяма степен [13]. При този подход, след извършване на статистически анализ, могат да се дефинират сравнително точни стойности за тегловните коефициенти за приноса на отделните измервания в общата оценка, но като главен недостатък може де се изтъкне, локалния характер на статистическите данни, т.е. те се отнасят за конкретното предприятие със съответните експлоатационни пректики и натоварвания на трансформатора, има значение и влиянието на местните климатични и сеизмични условия. Прилагането на тези тегловни коефициенти при други експлоатационни практикии и условия може да доведе до неточна оценка за техническото състояние на електрообзавеждането.

Вторият подход е определянето на тегловните коефициенти на база експертна оценка с въпросник (анкета). На определен брой експерти с голям опит в областта на оценка техническото състояние на електрообзавеждането се предоставя списък с диагностичните показатели. Те поставят субективна оценка за значимостта при сравняване на диагностични показатели, използвайки логически категории заложени като възможности в теорията на размитите множества [83]. След това първичните данни се обработват с математическия апарат на теорията за размитите множества, дава оценка за приноса на индивидуалните диагностични в едно обща оценка.

Недостатък на втория подход е субективният фактор при определяне значимостта за даден диагностичен показател, но спорeд теорията на статистиката, с увеличаване броя на извадката n разпределението на извадковите средни се стреми към нормално, като дисперсията около средната стойност намалява.

За целите на многопараметричният анализ по задададената методика ще се приложи втория подход, поради липса на достатъчно статистически данни. За основа са използвани методи и логически категории от публикация [83, 84, 102, 103], част от тях представени в таблица 4.21 [102], а крайната стойност на тегловните коефициенти са зададени след консултация с експерти от Хюндай хеви индъстриис – ко. България.

Диагностичните показатели частични разряди и общо съдържание на горими газове са отделени в отделна група. Това е първото ниво в технологичната схема, даващо ранно предупреждение за наличие на дефекти в трансформатора. Приносите на диагностичните показатели е определен като еднакво значим, т. е. по 50% тежест за всеки. В крайната оценка общият принос на групата е ¼ е определена като равнопоставена с тази на електрическите измервания.

Най-голямата група от диагностични показатели са тези свързани с определяне качествата на трансформаторното масло, някои литературни източници определят, че около 70% от диагностичната информация се съдържа в анализа на разтворените газове в маслото.

В общият принос на групата АРГ е сведен до 40%, тъй като част от диагностичната информация се определя от електрически измервания насочени към определени функционални подсистеми. На АРГ свързани с целулозната изолация са определени 10%, за термични и електрически дефекти 30% (25/75%). В АРГ коефициентите на индивидуалните въглеводородни газове са определени по такъв начин, че да се измести тежестта в полза на термичните и електрически повреди, водорода се произвежда непрекъснато в трансформатора а ацетилен се произвежда само в изключителни ситуации при наличие на дъги и много високи температури. Целта на тази методика е да не се достига до такива дефекти, за това тежестта на отделните газове е по 30% за метан и етилен, по 15% за етан и водород, и само 10% за ацетилена като газ произвеждащ се при наличие на много висока температура или дъгов разряд.

Съдържанието на влага в маслото и количеството фурани имат тежест по 20%. И двата показателя са свързани с разлагането на целулозната изолация, единият грубо казано определя скоростта на износването, а другия косвено степента на деполимеризация. Така общата тежест на показателите свързани пряко или косвено с топлинно и физикохимично натоварване на хартиената изолацията става 50%.

Физикохимичният анализ на показателите на маслото има тежест 20% в общата оценка на групата, за отделните показатели с най-голяма тежест е пробивната якост на маслото като общ показател за замърсяване, 30%. Киселинното число и tgδ са с тежест 25%, повърхностно напрежение и цвят по 10% като допълващи диагностични показатели за качеството на маслото.

За електрическите изпитания са отделени 25% от общата оценка разделени на две групи с по 50% тежест. Първата група са изолационни изпитания на възли на трансформатора с равномерно разпределена тежест, втора група изпитания свързани с механичната цялост на намотката и повреди в тоководещата част на намотките също с равномерна тежест.

В таблица 4.22 са посочени точките по десетобалната система заложени за различните диагностични показатели на база експертна оценка. При попадане на стойност за диагностичен показател между две оценки, за определяне на оценката се извършва линейна интерполация.
Табл. 4.21

Сравняване на тежестта на диагностични показатели на база експертна оценка

Скала	Дефиниця	Определение
0.5	Еднакво значими	Двата фактора се еднакво значими сравнени един спрямо друг
0.6	Малко по-значим	Фактора ai e малко по-значим в сравнение с аj
0.7	По-значим	Фактора ai e по-значим в сравнение с аj
0.8	Много по-значим	Фактора ai e много по-значим в сравнение с аj
0.9	Изключетелно значим	Фактора ai e от изключително значение в сравнение с аj
0.1, 0.2, 0.3, 0.4	Обратно сравнение	Ако оценката rij е получена при сравняване на два фактора ai с aj, то оценката rji получена при сравняване на aj с ai е 1 – rij

Таблица 4.22

Диагностичен показател	При стойност		Оценка	Тегловен коефициент, T1/T2		Тегловен коефициент, T3
Частични разряди, pС	10 – 100 101 – 1000 1000 – 10000 10000 – 25000 Ако няма данни		10 – 9 8 – 7 6 – 4 3 – 1 8	0.5		0.25
Общо съдържание на горими газове, ppm	<720 721 – 1920 1921 – 4630 >4630		10 9 – 6 5 – 2 1	0.5
АРГ, Индивидуални газове, ppm СО СО2 СО2/СО	350 351 – 570 571 – 1400 >1400 2500 2501 – 4000 4001 – 10000 >10000 20 – 8 7 – 6 5 – 4 3		10 9 – 6 5 – 2 1 10 9 – 6 5 – 2 1 10-8 7-5 4-3 1	0.33 0.33 0.33	0.1	0.50
АРГ, Индивидуални газове – въглеводороди, ppm Н2 СН4 С2Н6 С2Н4 С2Н2	100 101 – 700 701 – 1800 >1800 120 121-400 401-1000 >1000 65 66-100 101-200 >200 50 51-100 101-200 >200 1 2-9 10-35 >35		10 9 – 6 5 – 2 1 10 9 – 6 5 – 2 1 10 9 – 6 5 – 2 1 10 9 – 6 5 – 2 1 10 9 – 6 5 – 2 1	0.15 0.3 0.15 0.3 0.1	0.3
Съдържание на вода в маслото, ppm (IEC 60422)	Добро Средно Лошо		10 9 – 5 4	0.2
Пробивно напрежение на маслото, kV (IEC 60422)	Добро Средно Лошо		10 9 – 5 4	0.3	0.2
Цвят на маслото	Светло жълт Жълт Тъмножълт Шоколадово кафяв		10 8 6 4	0.1
Киселинност на маслото (IEC 60422)	Добро Средно Лошо		10 9 – 5 4	0.25
Повърхностно напрежение на маслото (IEC 60422)	Добро Средно Лошо		10 9 – 5 4	0.1
Tanδ на маслото (IEC 60422)	Добро Средно Лошо		10 9 – 5 4	0.25
Съдържание на фурани, ppb	2-FAL 58-292 293-2021 2023-3277 3278-4524 4525-7337 Няма данни	Общо к. 51-195 196-974 975-1455 1456-1902 1903-2843 Няма данни	10 – 8 7 – 6 5 – 4 3 – 2 1 7	0.2
Електрически изпитания Tanδ на намотките, % Tanδ на изолаторите (C1), % Изолационно съпротивление на намотките, Ka Изолационно съпротивление на намотките, стъпково напрежение Изолационно съпротивление на заземителната система на магнитопровода, МΩ Импеданс на късо съединение uk, отклонение в % Коефициент на трансформация, отклонение в % Съпротивление на намотките с постоянен ток, откл. в % Честотни характеристики	≤0.5 0.6 – 1.0 >1.0 ≤0.5 0.6 – 1.0 >1.0 Няма измерване >1.6 1.6 – 1.4 1.25 – 1 <1 >1 1 0.9-0.76 <0.75 >1000 900 – 600 500 – 200 <200 Без данни <1 1-3 3-5 >5 <0.2 0.2 – 0.5 >0.5 1 – 2 2 – 5 5 – 7 >7 Няма отклонение Незначителна деформация Явна деформация Значителна деформация Без данни		10 9 – 5 3 10 9 – 5 3 8 10 8 5 1 10 9 8-4 1 10 9 - 6 5 - 2 1 8 10 9-5 4-2 1 10 8 4 10-9 8-5 4-3 1 10 8 4 1 8	0.20 0.20 0.5 0.20 0.20 0.20 0.25 0.25 0.5 0.25 0.25		0.25

Точките за всеки диагностичен показател се умножават по техния тегловен коефициент Т1, след това се сумират и отново се умножават по тегловния коефициент за групата от диагностични показатели Т2. Когато няма стойност в таблицата, Т2 се приема за 1. Накрая резултата за всяка група се умножава по тегловния коефициент Т3 и трите групи се сумират за да формират крайния резултат. Процеса е представен с формула (4.14),

където

Ако е извършени вътрешна инспекция и анализ степента на полимеризация на целулозата се коригира CI индекса въз основа на таблица 4.23 [97].

След преглед от специалист по трансформатори, индекса за състоянието на трансформатора – коригиран или не по табл. 40 може да е достатъчен за вземане на решение относно алтернативите за трансформатора. Този индекс също така е подходящ за използване при изготвяне на аналитичен модел за оценка на икономическия риск. Когато се вземе решение, че алтернативите за трансформатора ще се основат на индекса за състоянието, получения CI се прилага директно към таблица 4.24.
Таблица 4.23

Корекция на CI в зависимост от DP и резултат от вътрешна инспекция

Фактор	Корекция на CI
Резултат от вътрешната инспекция (или външен оглед) Нормално състояние Минимално влошено Средно влошено Силно влошено	Без промяна Изважда се 0.5 Изважда се 1.5 Изважда се 5
Степен на полимеризация DP ≥ 900 От 800 – 700 От 600 до 300 ≤ 200	Без промяна Изважда се 0.5 Изважда се 1.5 Изважда се 5

Таблица 4.24

Алтернативи основани на индекса CI

Стойност на CI	Предложен начин за действие
8 – 10 (Нормално състояние)	Продължава се експлоатацията и поддръжката без ограничения. Повтаря се оценката на състоянието когато е необходимо. При значително отклонение на единични диагностични показатели, се извършва индивидуална оценка на показателя.
4-7 (Стареене. Състояние нормално в експлоатация)	Трябва да се направи оценка на практиките използвани при експлоатация и поддръжка, индивидуална оценка на диагностичните показатели. Да се планират мероприятия за удължаване на експлоатационния ресурс и рехабилитация. Повтаря се оценката на състоянието, когато е необходимо.
0-3 (Неизправно, дефектно и опасно за експлоатация състояние)	Да се извърши индивидуална оценка на диагностичните показатели, консултация с експерти. Да се започнат процедури по подмяна или рехабилитация на трансформатора.

Изводи към четвърта глава:

1. 
   Разгледани са методологиите за наблюдение на трансформатори и класификация състоянието на трансформатора и са посочени разликите между тях, за постигане целите дисертацията на избран функционално базирания подход.
   
2. 
   Посочена е разработена от докторанта технологична схема за анализ състоянието на трансформатора.
   
3. 
   За диагностичните показатели посочени в технологичната схема са зададени граничните стойности определящи прехода на електрическата машина от едно състояние в друго и са посочени необходимите действия, които трябва да се предприемат.
   
4. 
   Посочен е лесно разбираем и приложим метод за оценка остатъчния експлоатационен ресурс на трансформатора под формата на точкова система основаваща се на многопараметричен анализ на състоянието, претеглена средна стойност на диагностичните показатели с корекция индекса на състоянието в зависимост от резултата от изпитанието за степен на полимеризация и вътрешна инспекция.