Автор: Поляков С.А.

Донецкий национальный технический университет

Источник: Весник Кафедры "Электротехники" / Материалы IX всеукраинской научно-технической конференции. — Донецк, ДонНТУ — 2010

        В настоящее время на современных отечественных и зарубежных электростанциях, подстанциях и в электрических сетях эксплуатируется значительное количество изношенного электрооборудования. Например, в США по состоянию на 1997г. около 65% силовых трансформаторов отработали более 25 лет, в России износ основных фондов электроэнергетики составляет около 50%. По состоянию на конец 2005г. средний срок эксплуатации электрооборудования Украины уже превышает половину проектного, что приводит к снижению надежности его функционирования, возрастанию аварийности. Экономическая ситуация, а также общее количество оборудования с длительным сроком службы не позволяют в ближайшие годы провести его замену. В связи с этим все более актуальной становится проблема продления сроков службы и оценка возможности дальнейшей эксплуатации такого электрооборудования в системах электроснабжения промышленных, жилых и общественных зданиях [1].

        Ключевыми в этой ситуации становятся следующие вопросы:

   — Каков фактический или остаточный ресурс работоспособности конкретной группы или единицы электрооборудования?

   — Каковы фактические характеристики надежности конкретной группы или единицы электрооборудования, срок службы которого существенно превышает назначенный в технической документации?

        В реальной жизни совсем не обязательно иметь однозначные ответы на все вопросы. Во многих случаях достаточно получить качественную оценку состояния оборудования с приемлемым уровнем достоверности. Рассмотрим возможные пути решения этой проблемы на примере оценки состояния изоляции силовых трансформаторов.

        Теоретически кардинальным решением является определение степени полимеризации образцов изоляции из зоны, где изоляция подвержена наибольшему разрушению. Чаще всего это наиболее нагретая зона обмоток трансформатора, которая расположена в труднодоступном месте. Поэтому на практике это означает, что для проведения относительно простого и недорогого анализа необходимо, по сути дела, провести капитальный ремонт трансформатора (разгерметизировать активную часть, слить масло, отобрать образец изоляции из труднодоступной зоны обмоток, восстановить поврежденную в месте отбора образцов изоляцию и т.д.). Такая работа должна проводиться только в том случае, когда имеются достаточные основания ожидать значительного износа изоляции. Проводить такие работы, чтобы убедиться в незначительном термическом старении изоляции, не имеет никакого практического смысла.

        В такой ситуации важную роль должны играть косвенные методы, позволяющие накопить достаточные данные для оценки состояния изоляции и обоснованного решения о проведении отбора образцов изоляции. Такие методы косвенной оценки известны и должны использоваться на практике.

        Наименее затратным из таких методов является определение содержания фурановых соединений в масле, которое теоретически хорошо согласуется со степенью полимеризации бумаги и соответственно со степенью ее старения. Однако, к сожалению, на содержание фурановых соединений в масле влияют и другие факторы, снижающие их концентрацию в масле (прежде всего разложение фурановых соединений в термосифонных фильтрах при наличии поглощенных силикагелем кислот). Тем не менее высокое содержание фурановых соединений в масле является достаточным основанием для проведения отбора образцов изоляции с целью определения степени полимеризации бумаги. Если небольшое содержание фурановых соединений в масле хорошо согласуется с другими косвенными показателями, свидетельствующими о незначительном старении изоляции, то нет никакой необходимости проводить отбор образцов для определения степени полимеризации бумаги.

        В качестве дополнительных косвенных показателей степени старения изоляции полезны также данные хроматографического анализа растворенных в масле газов. Как правило, у трансформаторов, изоляция которых приближается к предельному состоянию, фиксируется аномально высокое содержание окиси и двуокиси углерода.

        Процесс старения изоляции зависит ещё от степени ее увлажнения и загрязнения изоляционных промежутков, чему способствуют процессы старения трансформаторного масла, продукты разложения которого откладываются на поверхности изоляции, ускоряют процесс ее деградации, а также снижают ее изоляционные характеристики и затрудняют отвод тепла.

        Особо следует подчеркнуть, что ни один из методов оценки степени старения изоляции не дает 100-процентной достоверности (вероятности абсолютно точной оценки). Например, по данным «ЗТЗ-СЕРВИС», ошибка в оценке степени полимеризации целлюлозы за счет ошибки в выборе места отбора образца (определении места наиболее нагретой точки) может достигать 10–20%. Поэтому суммарная достоверность этого, казалось бы, абсолютного метода, может быть оценена значением 0,8–0,9. Достоверность каждого косвенного метода может быть оценена значением 0,6–0,7. Однако в случае совпадения оценок двух независимых косвенных методов суммарная достоверность достигнет уже значения 0,84–0,91, что не уступает достоверности наиболее точного метода.

        Таким образом, для подтверждения работоспособности изоляции силовых трансформаторов совсем не обязательно прибегать к прямым методам оценки с отбором образцов и определением степени полимеризации целлюлозы. Для этих целей можно использовать комплекс косвенных методов оценки, позволяющих избежать дорогостоящих и небезопасных для изоляции трансформатора работ по вскрытию его активной части. Отбор образцов следует проводить только тогда, когда это необходимо для получения количественных оценок при наличии достаточных оснований по результатам косвенных методов оценки.

        Проблема оценки состояния изоляции силовых трансформаторов с большим сроком службы является ключевой и одной из самых сложных при решении вопроса о продлении ресурса трансформаторов.

        В настоящей статье не рассматривались методы оценки остаточного ресурса других элементов силовых трансформаторов. Но несложно показать, что корректная оценка их состояния и ресурса также может быть выполнена на основании комплекса косвенных методов, а прямые измерения при ревизии активной части целесообразно проводить только при наличии достаточных оснований по данным косвенных методов [2].