ДИАГНОСТИРОВАНИЕСИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Схема расположения высоковольтного электрооборудования
(для одной фазы) на подстанции 110, 220 кВ
1, 2 - высоковольтные вводы на 110, 220 кВ; 3 – опорный изолятор
2
-
ВЛ 110, 220 кВ
1
2
Вентильный разрядник (ОПН)
110, 220 кВ
Трансфор-маторное масло
Высоко-вольтный выключатель
3
Ошиновка

1. Объект технического диагностирования - изделие и (или) его составные части, подлежащие (подвергаемые) диагностированию (контролю)
2. Техническое состояние объекта Состояние, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды, значениями параметров, установленных технической документацией на объект
3. Техническая диагностика - область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов
4. Техническое диагностирование - определение технического состояния объекта.
Примечания:1. Задачами технического диагностирования являются: контроль технического состояния; поиск места и определение причин отказа (или исправности); прогнозирование технического состояния.
2.Термин «Техническое диагностирование» применяют в наименованиях и определениях понятий, когда решаемые задачи технического диагностирования равнозначны или основной задач»является поиск места и определение причин отказа (неисправности). Термин «Контроль технического состояния применяется, когда основной задачей технического диагностирования является определение вида технического состояния.
3
Диагностирование
ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика Термины и определения

Количество установленных трансформаторов в системе энергетики Чувашской Республики по годам
4

Основные элементы силового трансформатора
5
1 – термосигнализатор; 2 – крюк для подъема трансформатора; 3 – регулятор напряжения; 4 – маслоуказатель; 5 – расширитель; 6 – реле уровня масла; 7 – патрубок для соединения предохранительной трубы с расширителем; 8 – предохранительная труба; 9 – цилиндр для защиты ввода во время транспортировки; 10 – ввод НН; 11 – ввод ВН; 12 – ввод нейтрали; 13 – щиток изделия; 14 – фильтр термосифонный; 15 – каток; 16 – каретка; 17 – радиатор; 18 – пробка для отбора пробы масла; 19 – планка; 20 – бак трансформатора; 21 – задвижка для слива масла; 22 – газовое реле; 23 – воздухоосушитель; 24 – кран для доливки масла

6
Общий вид силового трансформатора

Основные элементы силового трансформатора с РПН выносным контактором (РНТ-13)
7
1-9–ответвления регулировочной обмотки ВН;
10 – магнитопровод;
11 – газовое реле;
12 – выхлопная труба;
13 – маслоуказатель;
14 – трансформаторное масло; 15 – расширитель;
16 – переключатель;
17 – горизонтальный вал;
18 – контактор;
19 – вертикальный карданный вал;
20 – нониусная муфта;
21 – привод РПН;
22 – реактор;
23 – бак трансформатора; Wосн, Wрег – соответственно основная и регулировочная обмотка ВН, W2 – обмотка НН

Диагностика цепей обмоток силовых трансформаторов
в режиме когда трансформатор отключён
1. Измерение сопротивления изоляции
2. Определение сопротивления постоянному току
3. Определение диэлектрических потерь
4. Измерения коэффициента трансформации
5. Измерения силы тока и потерь холостого хода
6. Измерения сопротивления короткого замыкания обмоток
7. Физико- химический анализ трансформаторного масла
8

Физико- химический анализ
трансформаторного масла
9
Определение пробивного напряжения
Измерение тангенса угла диэлектрических потерь
Определение механических примесей (класса чистоты)
Определение температуры вспышки
Измерение влагосодержания (количественный и качественный)
Определение водорастворимых кислот (ВРК)
Определение кислотного числа (КОН)
Определение общего гасосодержания
Хроматографический анализ
Определение фурановых соединений
Определение стабильности против окисления
1

10
Измерение сопротивления изоляции
Измерения производят мегаомметром на 2500 В

Определение сопротивления постоянному току
11
i
Наиболее характерными дефектами, которые обнаруживаются при этом измерении, являются:
обрыв одного или нескольких из параллельных проводов в отводах;
нарушение пайки;
3) недоброкачественный контакт присоединения отводов обмотки к вводам;
4) недоброкачественный контакт в переключателях ПБВ или устройствах РПН;
5) неправильная установка привода ПБВ;
6) обрыв токоограничивающих резисторов быстродействующих РПН

Элементы СТ одной фазы с реакторным РПН
(возможные местоположения дефектов)
а) 1÷7 ответвления регулировочной обмотки;
К1, К2 – контакты контактора;
П1, П2 – контакты переключателя;
Р – реактор;
б) 1÷22 – точки расположения контактов, где возможен плохой контакт

Схема измерения малых сопротивлений постоянному току СТ:
(до 10 Ом)
GB – аккумулятор;
АВ – автомат;
К1, К2 – ключи;
R – реостат

Схема измерения больших сопротивлений постоянному току СТ (менее 10 Ом)
GB – аккумулятор;
АВ – автомат;
К1, К2 – ключи;
R – реостат

Принципиальная схема одинарного моста постоянного тока:
УР – указатель равновесия;
rи – измеряемое сопротивление; GB – аккумулятор;
К1 и К2 – ключи;
R–реостат
Данная схема применяется для измерения больших сопротивлений
(1 Ом и более)

Принципиальная схема двойного моста постоянного тока
УР – указатель равновесия; rи – измеряемое сопротивление;
GB – аккумулятор;
К1 и К2 – ключи;
R – реостат
Данная схема применяется для измерения малых сопротивлений (менее 1 Ом)

Определение диэлектрических потерь
12
Контроль изоляции по tgδ позволяет: -дать усредненное состояние диэлектрика;
-обнаружить общее увлажнение изоляции, старение материала;
-определить разрушение изоляции в результате длительной ионизации

Измерения коэффициента трансформации
13
Путём измерения коэффициента трансформации могут выявляться следующие отклонения:
1. Неправильное подсоединение отводов РПН;
2. Неправильная установка привода ПБВ.
Во время текущей эксплуатации этим измерением выявляется витковое замыкание обмоток.

Схема измерения Кт
14
Для определения коэффициента трансформации трехфазного двухобмоточного трансформатора (схема и группа соединения Yн/Δ-11) при однофазном возбуждении:
а – измерение на фазе А,
б – измерение на фазе В;
в – измерение на фазе С; РА – регулируемый автотрансформатор; СТ – испытуемый силовой трансформатор

Измерения силы тока и потерь холостого хода
15
Измерения производятся с целью выявления:
Возможных витковых замыканий в обмотках
Замыканий магнитопровода на бак трансформатора
Замыканий в элементах магнитопровода
Измерения производят для СВТ мощностью 10000 кВ⋅А и более перед пуском в эксплуатацию, а также в течение срока службы трансформатора

Схема измерения силы тока и потерь ХХ
16
Эти испытания производятся для трансформаторов мощностью 10000 кВА и более
При отсутствии дефекта в трехфазном трансформаторе потери P'вс и P'ав при допустимом отклонении 5% практически равны.
Потери P'ас на 25-50% (в зависимости от конструкции и числа стержней магнитопровода трансформатора) больше потерь P'вс и P'ав.

Измерения полного сопротивления короткого замыкания обмоток (Zk)
17
Измерения необходимо производить:
1) перед вводом в эксплуатацию;
2) при капитальных ремонтах;
3) после протекания через трансформатор токов более 0,7 расчетного тока короткого замыкания (к.з.) трансформатора.
Данное измерение необходимо проводить для диагностики механических деформаций обмоток трансформаторов и автотрансформаторов класса напряжения 110 кВ и выше мощностью 125 МВ⋅А и более.

Схема измерения Zk
18
Схема и группа соединения трансформатора Yн/Yн (∆-0-11):
а – обмотки ВН - НН (измерение на фазе А);
б – обмотки ВН-СН (измерение на фазе В);
в – обмотки СН - НН (измерение на фазе С)
Значения Zk, измеренные в процессе эксплуатации и после капитального ремонта не должны превышать исходные более, чем на 3 %.
У трехфазных трансформаторов дополнительно нормируется различие значений Zk по фазам на основном и крайних ответвлениях. Оно не должно превышать 3 %.

Методы диагностирование СТ под рабочим напряжением
1.Тепловизионный контроль
2.Виброконтроль
3.Измерения частичных разрядов
4.Определение содержания растворённых в масле газов,
5. Контроль влажности и температуры в трансформаторе
7. Акустический
8.Определение наиболее нагретых точек с помощью волоконно-оптических датчиков
9.Контроль высоковольтных вводов под рабочим напряжением, путем сравнения проводимостей и угла потерь между фазами
19
10. Измерение индукции магнитного поля вдоль бака трансформатора
11 Контроль характеристик электромагнитного излучения СВЧ-диапазона
12. Оценка механического состояния устройств РПН по частотному методу, по изменению тока или нагрузки электродвигателя привода устройства, оценка износа контактов по измерению концентрации нетрадиционных газов в масле бака устройства РПН, а также по определению разницы температур в баке устройства РПН и основном баке трансформатора

Тепловизионный контроль
20
фиолетовый (380÷450 нм),
синий (450÷480 нм),
голубой (480÷510 нм),
зеленый (510÷575 нм),
желтый (575÷585 нм),
оранжевый (585÷620 нм)
красный (620÷760 нм).
При проведении ИК−контроля должны учитываться следующие факторы:
− электромагнитные (значение токовой нагрузки, тепловая инерция, магнитные поля, нагрев индукционными токами, коронирование);
−окружающая среда (атмосфера, солнечное излучение, скорость ветра, дождь и снег);
− расстояние до объекта и угол наблюдения;
− тепловое отражение;
− коэффициент излучения материала;
− солнечная радиация и т.п.

Тепловизионный контроль
21
П/ст «Шоркистры» (Южные электрические сети)
Ввода («С», «В», «А»)
Дефект: нагрев аппаратного зажима ввода ф. «В» ∆Т = 125,7°С.
Рекомендации: вывести в ремонт и отрегулировать контактное соединение.
Заключение: аварийный дефект требует немедленного устранения.
Термограмма вводов на стороне обмотки 6 кВ
силового трансформатора 110 кВ на п/ст «Студенческая»

Подстанция «Западная» Т-2
Северные электрические сети
21
Болт напротив ввода обмотки НН ф. «С»
Дефект: нагрев болта, соединяющего бак трансформатора с крышкой
ΔТ = 15,3 °С.
Причина: нагрев вызван короткозамкнутым контуром образованным внутри бака трансформатора.
Заключение: Необходимо провести тепловизионное обследование трансформатора через 6 месяцев. Немедленно отобрать пробу масла на ХАРГ. Предусмотреть вскрытие трансформатора на лето 2004 года.