Глава пета. Експериментално определяне на техническото състояние и остатъчният ресурс на силови трансформатори в експлоатация

• 
  силов автотрансформатор тип АТДЦТН 250000/400/110-У1, номинални напрежения 400/121/38.5 kV, номинална мощност 250 MVA, местоположение подстанция „Столник”, собственост на ЕСО, обект №1;
  

• 
  силов автотрансформатор тип АТДЦТН 200000/220/110-73У1, номинални напрежения 230/121/38.5 kV, номинална мощност 200 MVA, местоположение ТЕЦ Варна, собственост на ЕСО, обект №2;
  
• 
  силов трансформатор тип ТМРУ 50000/110, номинални напрежения 110/21 kV, номинална мощност 50 МVA, местоположение подстанция „Ален мак” на МЕР Благоевград, собственост на ЕСО, обект №3;
  
• 
  силов трансформатор тип ТМРУ 50000/110, номинални напрежения 110/21 kV, номинална мощност 50 МVA, местоположение подстанция „Модерно предградие” гр. София, собственост на ЕСО обект №4;
  
• 
  силов генераторен трансформатор тип ТДЦ 275000/220 - У1, номинални напрежения 242/15,75 kV, номинална мощност 275 MVA, след ремонт и реновиране в фабриката на Хюндай хеви индъстрис – ко. България, собственост на ТЕЦ Марица изток 3, обект №5.
  

За оценка на техническото състояние и остатъчния ресурс на трансформатора се прилага методиката за многопараметричен анализ изложена в глава 4, като по този начин ще бъде извършено нейното валидиране.

Извършените върху обектите изпитания са посочени в табл 5.1.
Таблица 5.1

Електрически изпитания с контрол на следните диагностични показатели:

Ток и загуби на празен ход с понижено напрежение

Изолационно съпротивление чрез стъпално изменящо се напрежение

Капацитет и тангенс делта на намотките на трансформатора

Изолационно съпротивление на намотките с мегаомметър – 2.5 кV

Капацитет и тангенс делта на проходните изолатори;

Определяне на влагосъдържанието в хартиената изолация по метода на възстановяващото се напрежение (RVM) за обекти от 1 до 4

Реактанс и напрежение на късо съединение

Съпротивление на намотките с постоянен ток

Коефициент на трансформация.

Физикохимичен анализ и определяне съдържанието на разтворени въглеводородни газове в трансформаторното масло, включва контрол върху следните диагностични показатели:

Цвят на маслото

Сдържание на вода

Неутрализационно (киселинно) число

Повърхностно напрежение

Тангенс делта при 90 ºC

Пробивно напрежение

Анализ на разтворените газове в маслото: общо съдържание на горими газове, отношение СО2/СО, газове - СО, СО2, Н2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2.

1. 
   Изследване и определяне на техническото състояние на „обект 1”
   

Електрически изпитания:

Физикохимичен анализ и АРГ:

Оценка на „обект 1”, индекс CI:

• 
  Частични разряди - оценка 8, общо съдържание на горими газове – оценка 10, средно претеглено (8*0.5+10*0.5)*0.25=2.25;
  
• 
  АРГ индивидуални газове: СО - оценка 6, CO₂ - оценка 6.5, отношение СО₂/CO – оценка 6, средно претеглено (6*0.33+6*0.33+6.4*0.33)*0.1 = 0.611;
  
• 
  АРГ въглеводороди: Н₂, СН₄, С₂Н₆, C₂H₄, C₂H₂ - оценки 10, средно претеглено 3;
  
• 
  Съдържание на вода в маслото – оценка 9, средно претеглено 1.8;
  
• 
  Повърхностно напрежение, неутрализационно число, tg δ при 90 ºC, пробивно напрежение, цвят на маслото, оценки – 10. Средно претеглено – 2;
  
• 
  Съдържание на фурани – оценка 7, средно претеглено 1.4;
  
• 
  Средно претеглено за ФХА и АРГ: (0.611+3+1.8+2+1.4)*0.5=4.41;
  
• 
  Електрически изпитания: tg δ на намотките – оценка 10; изолационно съпротивление със стъпково напрежение – оценка 1; изолационно съпротивление на намотките R₁₅/R₆₀ с 2.5 kV – оценка 5; tg δ на проходните изолатори – оценка 10; импеданс на късо съединение – оценка 8.5; изолационно съпротивление на магнитопровода – оценка 9; съпротивление на намотките с постоянен ток – оценка 9.5; коефициент на трансформация – оценка 8; честотни характеристики – 9; средно претеглено: [(10*0.20+1*0.2+5*0.2+10*0.20+9*0.20)*0.5+(8.5*0.25+9.5*0.25+ +9*0.25+8*0.25)*0.5]*0.25=(3.40+4.25)*0.25=1.91;
  
• 
  Външен оглед, минимално влошено - 0.5;
  
• 
  Оценка на “обект 1” – CI = 2.25+4,41+1.91-0.5=8.07 ≈ 8.
  

Препоръчително е преди включване в експлоатация на „обект 1”, да се извърши сушене на целулозната изолация. Продължава се експлоатацията и поддръжката без ограничения. Повтаря се оценката на състоянието когато е необходимо. Срок на годност 3 години.

2. 
   Изследване и определяне на техническото състояние на обекти от 2 до 5
   

Подробен анализ и определяне на оценката на обекти от 2 да 5 е даден в приложения № 5, 8, 11 и 14.

1. 
   Извършено е изследване на пет силови трансформатора по предложената в глава 4 методика за многопараметричен анализ.
   
2. 
   При направените измервания се забелязва тенденция към овлажняване както на трансформаторното масло, така и на твърдата изолация. При някои трансформатори се забелязва и промяна в импеданса на късо съединение, признак за често или голямо по стойност електродинамично натоварване.
   
3. 
   За изследваните трансформатори оценката е в горната част на десетобалната система от 9 до 7, което показва нормално за експлоатацията техническо състояние, същевременно е и добра оценка за използваните експлоатационни практики. Изключение прави „обект 4”, който е претъпял авария в следствие влошен диагностичен показател – съпротивление при постоянен ток.
   
4. 
   Предложената методика е добър индикатор за общото техническото състояние на силовите трансформатори, като дава възможност при ниски оценки за диагностични показатели, да се насочи вниманието към конкретната повреда на функционална система в електрическата машина.
   

1. 
   Направено е проучване за видовете повреди във функционалните системи на трансформатори в експлоатация за България и по света.
   
2. 
   Направено е задълбочено проучване за съществуващи съвременни мониторингови системи за силови трансформатори. За изброените мониторингови системи са посочени функционалните възможности и контролирани диагностични показатели.
   
3. 
   Предложена е технологична схема за контрол и анализ състоянието на трансформатори в експлоатация, с подбрани конкретни диагностични показатели имащи голяма научноприложна стойност в областта на диагностицирането на развиващи се и възникнали повреди в трансформатора.
   
4. 
   Доказана е необходимостта от задаването на конкретни гранични стойности на диагностичните показатели определящи състоянието на силовия трансформатор, разделящи състоянието му на няколко нива, от изправно до пълна неработоспособност. Граничните стойности за съответните нива са определени, заедно с необходимите коригиращи действия при преминаване от едно състояние в друго.
   
5. 
   Разработен е лесно разбираем и приложим метод за оценка техническото състояние и определяне на остатъчния ресурс на силови трансформатори 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.
   
6. 
   В предложената методика за определяне на техническото състояние на силовите трансформатори, се дава възможност при ниски оценки за диагностични показатели, да се насочи вниманието към конкретната повреда на функционална система в електрическата машина.
   
7. 
   По предложената методика са изследвани редица трансформатори в експлоатация и е определено техническото им състояние.
   
8. 
   По направените изследвания е открита тенденция към овлажняване, както на трансформаторното масло, така и на твърдата изолация на трансформаторите.
   
9. 
   По предложената методика е открита връзка между промяната в импеданса на късо съединение и големите по стойност електродинамични натоварвания появяващи се по време на експлоатацията на силовите трансформатори.
   

1. 
   Владимиров Ал., Определяне на остатъчният ресурс на силови трансформатори в експлоатацията, София, Годишник на МГУ „Св. Иван Рилски”, том 55, 2012, стр. 170-173
   
2. 
   Кърцелин Евт., Владимиров Ал., Младенова Й., Приложение на честотните характеристики за оценка техническото състояние и откриване на дефекти в силови трансформатори, София, Годишник на МГУ „Св. Иван Рилски”, том 54, 2011, стр. 17-21
   
3. 
   Кърцелин Евт., Владимиров Ал., Велев Г., Зъбчев Анг., Метрологични изисквания към системите за мониторинг и диагностика на силови трансформатори, София, Годишник на МГУ „Св. Иван Рилски”, том 55, 2012, стр. 26-31
   
4. 
   Кърцелин Евт., Владимиров Ал., Зъбчев Анг., Велев Г., Оценка на влагосъдържанието в целулозната изолация на силови трансформатори в експлоатация, Международна научна конференция UNITECH ’12, Габрово, Сборник доклади Том I, 16-17 Ноември 2012, стр. 146-154
   
5. 
   Vladimirov Al., Kartzelin Evt., Velev G., Cozma V., Condition assessment of power transformers trough monitoring of partial discharges and gasses dissolved in insulating oil, 2013, Targu Jiu, Annals of the „Constantin Brancusi” University of Targu Jiu, Engineering Series , No. 3/2013, рр. 44-49