Диагностика состояния силовых трансформаторов

Электротехнические устройства для преобразования электроэнергии обеспечивают исправную работу всей системы распределения напряжения в целом. Их эффективное функционирование особенно важно для предприятий с непрерывным производством. Диагностика трансформаторов (СТ) позволяет своевременно выявить дефекты, предотвратить аварийные ситуации. Поиск и устранение неисправностей дает возможность правильно планировать вывод оборудования из эксплуатации для проведения ремонта.

Цель проведения диагностики

Оперативная оценка – наиболее оптимальное средство повышения надежности работы электротехнических устройств. Целью проведения мероприятий является получение достоверной информации о реальном техническом состоянии аппарата. Для ее достижения выполняют перечень задач. Устанавливают:

  • дефекты, ухудшающие состояние агрегата;
  • оставшееся время безаварийной работы;
  • сроки проведения ремонтных работ.

Для решения поставленных вопросов применяют системы мониторинга. Сложность мониторингового комплекса зависит от числа диагностических параметров, которые необходимо выполнить. Мониторинг оборудования с классом изоляции выше 330 кВ ведут с начала эксплуатации. Диагностика состояния трансформаторов 110-154 кВ имеет ограниченное количество опций.

Методы выявления неисправностей

Различают физико-химические и физические методы, позволяющие выполнять диагностику контактных соединений, изоляции, высоковольтных выключателей. Набор методик достаточно широк. Все их разделяют на четыре группы мероприятий:

  1. Без прикосновения к рабочему аппарату – сигналы и показания приборов, внешняя проверка.
  2. С включенным устройством – пробы масла, замеры вибрации, извлечение газа.
  3. На отключенном трансформаторе – состояние обмоток, изоляции, входов.

Мероприятия из четвертой группы проводят после выведения оборудования из эксплуатации и постановки на ремонт.  Наибольшее распространение получили такие методы диагностики трансформаторов, как вибродиагностика, измерение изоляционных характеристик, тока холостого хода, тепловизионное обследование, анализ масла из бака.

Вибрационная диагностика

Вибродиагностику выполняют на включенном устройстве. Данная диагностика трансформаторного оборудования используются для построения эффективной системы диагностирования, работающей в онлайн-режиме. С помощью метода оценивают состояние:

  • масляных насосов;
  • охлаждающих вентиляторов;
  • фундамента;
  • прессовки обмоток и магнитопровода.

Вибрационная диагностика дает возможность устранить резонансные явления, осуществить балансировку вентиляторов системы охлаждения. Техническое состояние активной части аппарата контролируют посредством таких характеристик, как виброскорость, виброускорение, виброперемещение. Для проведения замеров используют переносной виброанализатор. В процессе проведения диагностического мероприятия прибор устанавливают в каждом секторе последовательно и снимают показания.

Самый важный параметр – состояние прессовки обмоток и магнитопровода. Данные элементы – основной источник вибрации в стандартных рабочих условиях. Механические колебания через твердые конструктивные элементы и трансформаторное масло передаются на бак. Замеры и анализ вибрации на баке позволяют эффективно оценить состояние прессовки. Вибродиагностика редко применяется в качестве единственного метода. Ее рекомендуют сочетать с другими способами.

Измерение изоляционных характеристик

Сопротивление изоляции обмоток измеряют мегаомметром. В процессе проведения проверки доступные выводы соединяют между собой, бак СТ надежно заземляют. Диагностика изоляции трансформаторов дает возможность выявить местные дефекты и увлажнение изоляционной среды.

Измерение потерь тока холостого хода

Диагностику выполняют амперметрами прямого включения при номинальном или малом напряжении. Испытания осуществляют в соответствии со схемами, которые указаны в протоколе производителя оборудования. У исправных СТ потери тока мало отличаются от потерь, зафиксированных во время тестирования на заводе-изготовителе. Измерения проводят с целью выявить или исключить наличие замыканий в обмотках и магнитопроводе.

Тепловизионная диагностика

Тепловизионная диагностика состояния силового трансформатора осуществляется в режиме нагрузки. Измерение излучения тепла посредством тепловизора – вспомогательный метод обследования. С его помощью выявляют:

  • обрывы шинок заземления;
  • неисправности в системе охлаждения;
  • витковое замыкание в обмотках;
  • образование застойных зон в баке;
  • нагревы внутренних контактных обмоток.

В холе исследования получают теплограммы. На основе фрагментов изображений формируют температурные картины всех сторон силового трансформатора. После этого делают анализ общего состояния СТ.

Диагностика масла

Анализ трансформаторного масла – основное диагностическое мероприятие при обследовании технического состояния СТ. Такая диагностика неисправностей силового трансформатора включает обширные исследования, на основании которых делают выводы об исправности устройства, прогнозируют его дальнейшее функционирование. В комплекс диагностических мероприятий может входить полный или сокращенный анализ, проверка электрической прочности, хроматография.

Трансформаторное масло представляет собой очищенную нефтяную фракцию. Со временем минеральное вещество теряет качественные характеристики. А ведь именно от его состояния зависит продолжительность работы и устойчивость СТ к износу. Посредством полного анализа замеряют количество твердых инородных частиц, выясняют уровень энергии, рассеиваемой в диэлектрике, коэффициент абсорбции, состав растворенных газов. С помощью сокращенного химического исследования анализируют:

  • температуру вспышки;
  • напряжение пробоя;
  • наличие шлаков и воды;
  • содержание кислот.

Если в ходе полного и сокращенного анализа установлено хотя бы одно отклонение от нормы, назначают замену или регенерацию масла.

Хроматографическое обследование необходимо для выявления неисправности конструкционных узлов маслосодержащего оборудования. Хроматография не дает информации о составе самого масла. Однако именно она позволяет:

  • мониторить развитие процесса износа;
  • дать оценку степени повреждения;
  • указать место дефекта;
  • спрогнозировать появление дефектных зон.

Расчет электрической изоляционной прочности делают по специальной формуле. Это необходимо, чтобы определить, насколько жидкий диэлектрик справляется со своими функциями. При падении числа прочности необходима замена масла.

Периодичность проведения диагностических мероприятий

Методы диагностики силовых трансформаторов применяются в соответствии с государственными стандартами. ГОСТ устанавливает частоту и порядок проведения испытательных мероприятий. Забор проб масла и исследование изоляции обмоток проводят один раз в год. Шпильки, бандажи и другие детали конструкции положено проверять один раз в четыре года. Коэффициент трансформации сверяют один раз в шесть лет.

Частота технического обслуживания оборудования во многом зависит от его герметичности. Число и периодичность диагностических мероприятий определяют, ориентируясь на уровень влажности силового трансформатора.