Вспомогательный метод диагностики трансформаторного оборудования

Использование тепловизионного контроля применительно к силовым трансформаторам является вспомогательным методом диагностики, который обеспечивает наряду с традиционными методами (измерение изоляционных характеристик, тока холостого хода, хроматографического анализа состава газов в масле и др.) получение дополнительной информации о состоянии объекта.

Из опыта проведения инфракрасного (ИК) метода диагностики силовых трансформаторов известно, что с ее помощью можно выявить следующие неисправности [1]:

• -    возникновение магнитных полей рассеивания в трансформаторе по причине разрушения изоляции его отдельных элементов магнитопровода (консоли, шпильки и т.п.);

• -    нарушение работы систем охлаждения (маслонасосов, фильтров, вентиляторов и т.п.) и возможности оценки их эффективности;

• -    изменение циркуляции масла в баке трансформатора (образование застойных зон) обусловленное шламмообразованием, конструктивных просчетов, разбухания, а также смещения изоляции обмоток (особенно у трансформаторов с большим сроком службы);

• -    имеющие нагревы внутренних контактных соединений обмоток низшего напряжения с выводами трансформатора;

• -    витковое замыкание в обмотках встроенных трансформаторов тока;

• -    ухудшение условий контактной системы исполнения устройств регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой.

Связанные с этим возможности ИК-диагностики применительно к трансформаторам не совсем изучены и сложности возникают в том, что, во-первых, тепловыделения при возникновении локальных дефектов в трансформаторе «заглушаются» естественными тепловыми потоками от обмоток и магнитопровода, а, во-вторых, работа устройств охлаждения, которые способствуют ускорению циркуляции масла для снижения температуры, возникающие в месте дефекта.

При проведении анализа результатов ИК-диагностики бывает необходимо учитывать конструкцию трансформаторов, способ их охлаждения обмоток и магнитопровода, а также условия и продолжительность эксплуатации, технологию изготовления и многие другие факторы.

При этом оценка внутреннего состояния трансформатора тепловизором осуществляется измерением значений температур на его поверхности бака, необходимо учитывать характер теплопередачи магнитопровода и обмоток. Кроме того, источниками тепловой энергии являются: массивные металлические части трансформатора, включая бак, прессующие кольца, экраны, шпильки и т.п., в которых тепловая энергия выделяется за счет добавочных потерь от вихревых токов, наводимых полями рассеивания; токоведущие части вводов, где тепловая энергия выделяется за счет потерь токоведущей части и в переходном сопротивлении соединителя отвода обмотки, и контактов переключателей устройств регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой.

Путем конвекции осуществляется отвод тепловых потерь от магнитопровода и обмоток к маслу и от последнего к системе охлаждения. Зоны интенсивного движения масла определяются у поверхностей бака трансформатора, где и происходит интенсивный теплообмен. Причем оставшиеся масло в баке трансформатора находится в покое и приходит в движение при изменении нагрузки или же температуры охлаждающего воздуха [2].

Возможность снятие термограмм устройств системы охлаждения трансформаторов (дутьевых вентиляторов, маслонасосов, фильтров, радиаторов трансформаторов с естественной циркуляцией масла и т.п.) позволяет оценивать их работоспособность, а при необходимости принимать оперативные меры по устранению имеющихся неполадок.

Температура на поверхности корпуса маслонасоса и трубопроводов эксплуатируемого трансформатора практически равны. Для определения появления неисправности в маслонасосе (трения крыльчаток, витковое замыкание в обмотке электродвигателя и т.п.) необходимо чтобы температура на поверхности корпуса маслонасоса повысилась и превысила температуру на поверхности маслопровода [3].

Такая оценка теплового состояния электродвигателей вентиляторов производиться за счет сопоставления измеренных температур нагрева. В качестве причин повышения нагрева электродвигателей могут быть:

неисправность подшипников качения, неправильно выбранный угол атаки крыльчатки вентилятора, витковое замыкание в обмотке электродвигателя.

При осуществлении контроля на компьютере можно судить о работоспособности термосифонных фильтров трансформаторов. Известно, что термосифонный фильтр предназначен для постоянной регенерации масла в процессе эксплуатации трансформатора. Причем движение масла через фильтр с адсорбентом происходит под влиянием тех же сил, что обеспечивают движение масла через радиаторы охлаждения, т.е. под действием разности плотности холодного и горячего масла [4].

Если термосифонный фильтр подсоединен параллельно трубам радиатора системы охлаждения, то у работающего фильтра температуры на входе и выходе, при нагрузке трансформатора, должны отличаться между собой. В отлаженном фильтре возможно плавное повышение температуры по его высоте.

Имеющая неисправность плоского крана радиатора, а также ошибочное его закрытие может привести к перекрытию протока масла через радиатор. Конечно, в этом случае температура труб радиаторов намного ниже, чем у работающего радиатора, но с течением времени поверхности труб радиаторов подвергаются воздействию ржавчины и на них оседают продукты разложения масла, и бумаги, что приводит к уменьшению сечения для протока масла или полному его прекращению. Поэтому трубы с подобными отклонениями холоднее остальных.

В других условиях с помощью тепловизора зафиксирован локальный нагрев в отводе обмотки 500 кВ мощного трансформатора, при разрушении изоляции стяжных шпилек или консолей, что позволило определить зону расположения дефекта, оценить работу радиаторов систем охлаждения трансформатора и т.п [5].

Известно, что при изменении теплового состояния трансформатора может произойти обмен масла между его объемами, которые находятся в 4

баке трансформатора и маслорасширителе. При стабилизации теплового процесса теплообмен между объемами масла может происходит за счет теплопередачи. Если при осмотре с помощью тепловизора выхлопной трубы трансформатора виден уровень масла, а также характер изменения температуры по высоте трубы, то при работе трансформатора с нагрузкой просматривается также и уровень масла в его маслорасширителе.

В отдельных случаях в маслопроводе, который соединяет крышку трансформатора с маслорасширителем, может происходить быстрое падение температуры как на поверхности маслопровода непосредственно после газового реле, так и отсечного клапана. Причины таких аномалий нужно изучать с учетом конструкции трансформатора, диаметра маслопровода, нагрузки, а также других факторов, что может быть обусловлено дефектом плоского крана, расположенного у газового реле.