Оценка состояния и остаточного ресурса трансформаторного оборудования

В настоящее время значительное количество силовых трансформаторов 110 кВ и выше эксплуатируемых в России отработало определенный стандартами минимальный срок службы 25 лет. Замена таких трансформаторов на новые не всегда целесообразно, если их основные элементы еще работоспособны. Поэтому разработка надежных методов и средств, позволяющих правильно оценить работоспособность конкретного трансформатора и прогнозировать возможность его дальнейшей эксплуатации, является актуальной задачей.

Важным вопросом является оценка ресурса бумажной изоляции обмоток трансформатора. Процесс старения изоляции зависит от степени ее увлажнения и загрязнения изоляционных промежутков. Загрязнению изоляционных промежутков способствуют процессы старения трансформаторного масла, продукты разложения которого, отлагаясь на поверхности изоляции, снижают ее изоляционные характеристики, затрудняют отвод тепла или просто разрушают изоляцию вследствие химических реакций. Присутствие в трансформаторе износов, представленных в табл. 1, указывают о высоком риске его износа при последующей эксплуатации трансформатора. По причине этого необходимо принять меры по их устранению [1].

Таблица 1

Срок годности L и оставшийся ресурс трансформатора L0CT, при отсутствии износов (и дефектов), могут быть проанализированы на базе различия степени полимеризации (СП) бумажной изоляции.

Срок годности трансформатора вычисляют по следующей формуле:

L = 1/K • (1/СПо - 1/СПк), где L - срок годности, ч; К - показатель старения, который зависит от состояния и температуры изоляции бумажной; СП0 - уровень полимеризации изоляции бумажной неработоспособного трансформатора; СПк - уровень полимеризации изоляции бумажной к окончанию срока годности трансформатора.

Конечный трансформатора ресурс, который проработал t часов, вычисляют по следующей формуле: L_ост = 1/K • (1/CП_t - 1/СП_к), где СП_t -уровень полимеризации изоляции бумажной трансформатора, который проработал t часов [2].

Анализ ресурса остаточного осуществляют исходя из уменьшения СП к окончанию срока годности трансформатора до 200-250. Для анализа остаточного ресурса нужно выявить СП более нагретых твердых изоляционных зон. Выявление СП примеров изоляции необходимо производить по способу, указанному в ГОСТ 25438-82 [3].

Для трансформатора, который находится в работе, показатели СП примера картона составило 800. Его коэффициент износа К, при условии последующей эксплуатации с окисленным маслом при температуре 90°С, соответствует К=2,5240-8. Причем остаточная годность Lост получиться:

L ост = (1/200 - 1/800)/2,524 0^-8 = 2,57 - 10⁵ ч, т.е. L ост ~ 17 лет.

Фактическое окончание срока годности трансформатора (время достижения конечного состояния) выявляют при наличии хотя бы одного из представленных факторов: уменьшение степени полимеризации изоляции бумажной до 200-250; присутствие дефектов в конструкции необратимых; экономически нецелесообразность продления работы трансформатора при низких технико-экономических показателях.

Степень увлажненности изоляции твердой анализируют по характеру изменения содержания влаги в масле после начала нагрева трансформатора до температуры 65±5°C и поддержании при данной температуре в период трех дней.

Перед началом нагрева для каждого адсорбционного фильтра закрывают один кран для предотвращения протечек масла, а также адсорбции влаги из масла фильтров силикагеля. Монтируют следующие термосигнализаторы уставки: 70°C - сигнализация, 80 ° С - выключение.

Процесс прогрева трансформатора контролируют при помощи выключения вентиляторов части охлаждения системы. Быстрота увеличения температуры при прогреве - не выше 5 ° С/ч. Неизменность температуры при выдержке обеспечивают с помощью изменения числа эксплуатируемых вентиляторов.

Процесс прогрева с периодичностью 1-2 часа фиксируют следующие показатели: температуру поверхности слоев масла в трансформаторном баке и окружающего наружного воздуха; показатель уровня масла в расширителе; давление масла включениях; состояние охлаждения системы (число работающих вентиляторов); получение замечаний.

Взятие проб масла из трансформаторного бака для измерения содержания влаги осуществляют перед нагревом, с достижением температуры выдержки (65°С) и после 12, 24, 48 и 72 ч затем достигают температуру выдержки.

Показатель уровня содержания в картоне влаги (W) после выдержки в периоде 3-х дней при температуре 65 ± 5°C вычисляют по следующей формуле: W = W 0 + 10 A W, где W₀ -содержание влаги картона в обстановке равновесия до нагрева; A W - повышение содержания влаги в масле за период выдержки при температуре 65±5°С [4].

Растворимость воды (г/т) в подобных маслах, используемых в российских трансформаторах, при 60 и 70°С составляет, равное: для марки масла ГК – 200; для марки масла Т-750 – 260, для марки масла ТКП – 320.

Анализ состояния влагосодержания в трансформаторе осуществляют по результатам испытаний: «Сухой» трансформатор – содержание влаги в изоляции твердой находится в диапазоне 0,5-1,0%; не получено характерного изменения содержания в масле влаги при изменении температуры (неизменно меньше 15 г/т); относительное содержание в масле влаги - не выше 3% при 60-70 ° С

«Нормальный» трансформатор – содержание влаги в твердой изоляции составляет в интервалах 1-1,5%; низкое (не выше чем в 2 раза) увеличение содержания в масле влаги после нагрева; относительное содержание в масле влаги - не выше 5% при 60-70 ° С.

«Увлажненный» трансформатор – относительное содержание влаги в масле в интервале минимальных эксплуатационных температур более 50%.

«Влажный» трансформатор – содержание влаги в твердой изоляции более 3%.