Повышение эксплуатационной надежности трансформаторов тока производства ОАО «ЗЗВА» и разработка комплекса мероприятий по пред

Содержание доклада:
Выработка ресурса трансформаторов тока серии ТФРМ – с рымовидной конструкцией обмотки и изоляцией кабельно-конденсаторного типа.
Сравнительный анализ показателей надежности трансформаторов тока серии ТФРМ – 330, 500, 750 kV и зарубежных аналогов.
Анализ конструкции.
Анализ повреждений.
Проводимые заводом-изготовителем мероприятия по повышению эксплуатационной надежности трансформаторов тока.
Выводы и предложения

Выработка ресурса ТТ ТФРМ-330 (выпуск 3999 шт.)

Выработка ресурса ТТ ТФРМ-500 (выпуск 914 шт.)

Выработка ресурса ТТ ТФРМ-750 (выпуск 887 шт.)
168
18%
253
28%
335
37%
131
14%
шт.
лет

Показатели надежности
Для ТТ с рымовидной конструкцией обмотки и кабельно-конденсаторной изоляцией на классы напряжения
330-750 kV количество отказов различных категорий в целом ниже от мирового уровня.

Общая интенсивность отказов ИТ в мире относительно года для классов напряжения
72,5-500 kV

Для ТТ с рымовидной конструкцией обмотки и кабельно-конденсаторной изоляцией на классы напряжения 330-750 kV типа ТФРМ

Анализ конструкции трансформаторов тока
серии ТФРМ
Рымовидная конструкция обмотки с изоляцией кабельно-конденсаторного типа имеет особенность, заключающуюся в том, что главная изоляция расположена на вторичной обмотке и состоит из эквипотенциальных слоев, называемыми потенциальными обкладками. Разделение на конденсаторные обкладки дает возможность поднять рабочую напряженность до 4 кВ/мм.
Короткие размеры первичной обмотки позволяет создать трансформаторы с большими (до 4000 А) номинальными первичными токами, а также иметь большую устойчивость к динамической составляющей токов к.з.

Особенностью конструкции является газофобность главной изоляции, толщина которой достигает 100 мм.
По этой причине необходимо обеспечить меры по сохранности достигнутой на заводе-изготовителе глубокой степени пропитки главной изоляции на протяжении всего срока эксплуатации.
Недопустимо попадание воздуха в трансформатор с доливаемым и заменяемым маслом, т.к. это приводит к ионизационным процесса, неизбежно переходящим к повреждениям трансформатора.
При выполнении требований тех. документации, как показывает практика, трансформаторы этой серии работают более 30 лет.

Анализ повреждений
Виды и причины крупных повреждений
1. «Холодный» - ионизационный пробой
- нарушение пропитки изоляции, проникновение в нее газовых включений
2. «Горячий» пробой
- развитие теплового пробоя обусловлено старением изоляционных материалов и масел, характерен в жаркое время

Анализ причин повреждений показывает, что более чем в 64% случаях повреждения возникают в результате ионизационных пробоев, которые развиваются по этапам:
- в результате проникновения газовых включений в изоляцию обмоток возникают частичные разряды с зарядом 100 ÷ 300 р.с.;
- увеличение энергии разрядов с течением времени до критических значений с зарядом в 1000 ÷ 3000 р.с.;
- рост tgδ в главной изоляции при рабочем напряжении;
- выделение преимущественно горючих газов Н2, СН4, С2Н2, С2Н6, СО2;
- насыщение выделяемыми газами масла и изоляции обмоток и т.д.
Процесс и последствия пробоя можно проиллюстрировать следующими слайдами:

Прогар в верхней части тора ТФРМ-750 зав. № 120/116, 1975г.

Пути попадания газовых включений в полость трансформатора и в его изоляцию:
Операция доливки масла
Операция замены масла
Газовыделение в результате разрядных процессов в твердой изоляции, вызванных высокочастотной составляющей коммутационного тока в сетях подстанций.

Результат воздействия разрядных процессов в твердой изоляции, вызванных высокочастотной составляющей коммутационного тока в сетях подстанций.

Особенностью серии ТФРМ является повышенная «чувствительность» к попаданию воздуха в полость трансформатора.
Пример:
«Типовая» доливка масла, без учета этих особенностей, приводит к возникновению ЧР от 10 до 300-600 р.с. и содержание газа в масле от 0,8 до 9,9%.

Характерной особенностью трансформаторов, находящихся в эксплуатации 20-25 лет, является снижение характеристик масла по таким параметрам, как tgδ и ХАРГ, как пример:
Значение tgδ 90 °С до 7-8%;
С2Н4 = 50-80 ррм при норме более 10-100;
СО2 = 1300-1500 ррм при норме более 900
и др. варианты
К вопросу замены масла необходимо подходить очень осторожно и принимать решения в каждом конкретном случае.

Начальные симптомы теплового пробоя
Рост tgδ на 10-20% при повышении температуры
Снижение tgδ при повышении напряжения
Симптомы предпробойного состояния:
Резкий рост tgδ
Саморазогрев
Возникновение ЧР 350-1000 р.с.
Выделение горючих газов

Отказы в распредустройствах атомных станций России 1986-2005 г.г
шт.
4
14
5
7
1
2
7

Отказы в распредустройствах атомных станций Украины 1986-2005 г.г
шт.

Отказ трансформаторов 1986-2005 г.г.

Проводимые заводом-изготовителем мероприятия по повышению эксплуатационной надежности трансформаторов тока.
Изменение технологии ТВО в части перехода на сушку в парах нефтепродуктов, как более эффективную
Изменение технологии заливки и пропитки трансформаторов (заполнение трансформатора маслом снизу ) с последующим сливом масла и заливкой новым маслом.
Определение наличия разрядных процессов в трансформаторах
Проведение ХАРГ заливаемого масла перед ТВО и после ПСИ.
Замена масла ГК на совместимое с ним масло Nitro 10x, как более стабильное и менее склонное к газовыделению
Изменена конструкция узла герметизации в части введения компенсатора, обеспечивающего его взрывобезопасность

Взрыв ТФРМ 330 трансформатора тока
Южмаш

Взрыв ТФРМ 330 трансформатора тока
г. Шатура

Взрыв ТФРМ 330 трансформатора тока
г. Шатура

Взрыв трансформатора тока ТФРМ 330
Г. Шатура (с компенсатором)

Диагностика и сервис
1. В июне 2006г. завершено изготовление передвижной испытательной установки (ПИУ-300) с техническими характеристиками:
Испытание главной изоляции измерительных трансформаторов напряжения промышленной частоты до 300 kV
Измерение уровня ЧР
Измерение токовых и угловых погрешностей ИТ
Определение потерь и тока холостого хода трансформаторов напряжения
Измерение сопротивления изоляции ТТ и ТН
Измерение сопротивления постоянному току вторичных обмоток ТТ, обмоток НН и ВН трансформаторов напряжения

Передвижная испытательная станция

Передвижная испытательная станция

2.Идет изучение возможности согласования процедуры таможенного оформления выезда ПИУ-300 за пределы Украины.
3.Начаты консультации с рядом организаций Украины и РФ о начале работ по подбору эффективной системы диагностики, опробованию ее на действующих подстанциях Днепровской энергосистемы с целью рекомендации в качестве дополнительной опции.

Выводы
Исследования СИГРЭ показывают, что на долю трансформаторов тока с бумажно-масляной изоляцией конденсаторного типа приходится более 50% от общего числа отказов всех измерительных трансформаторов тока. В трансформаторах тока серии ТФРМ в период с 1990 по 2005 г.г., по нашим данным, зафиксировано 98 отказов. Удельное их число не превышает 0,06 %, однако большая часть отказов сопровождается авариями различных категорий сложности при значительных материальных потерях.
Существующие методы контроля и диагностики, основанные на периодических измерениях на отключенных от сети трансформаторов и, тем более, при U=10 kV не дают объективной информации о состоянии оборудования.
Необходимо внедрение систем непрерывного наблюдения и контроля за техническим состоянием работающего оборудования под рабочим напряжением в режиме «on line», которые могут эффективно предупредить о зарождающихся повреждениях.
При всех недостатках, конструкция трансформаторов тока серии ТФРМ вполне работоспособна и может, как показывает практика, работать 30-35 лет, разумеется при соблюдении требований тех. документации с учетом знаний особенностей конструкции.

Предложения
Создать рабочую группу или координационный центр, состоящую из специалистов концерна «Росэнергоатома» и «ЗЗВА» для выработки мероприятий и организации их выполнения, направленных на устранение возникающих проблем в процессе эксплуатации трансформаторов тока производства ОАО «ЗЗВА»
Организовать планомерную замену на подстанциях концерна узлов герметизации, в 1- ю очередь конструкции 1988-1992г.г., на модернизированную конструкцию, со стрелочным маслоуказателем, с обязательным участием шеф-персонала завода.
Организовать обучение специалистов-эксплуатационщиков на площадке «ЗЗВА» или непосредственно на подстанциях по программе, составленной специалистами концерна «Росэнергоатома» и согласованной «ЗЗВА»
Организовать постановку на учащенный контроль (1-2 раза в год) трансформаторов, отработавших свой ресурс по программе, предложенной заводом-изготовителем (измерение tg при Uнаиб. раб., измерение ЧР, ХАРГ)