Инструкция по проведению диагностики силовых трансформаторов по результатам проведения инфракрасного контроля

Инструкция по проведению диагностики силовых трансформаторов по результатам проведения инфракрасного контроля

Оглавление

1.	Введение
2.	Неисправности, выявляемые при проведении ИК диагностики силовых трансформаторов.
3.	Приборы и объём информации, получаемый при проведении ИК диагностики силовых трансформаторов.
4.	Распределение температурных полей в силовых трансформаторах наиболее распространенных конструкций
5.	Рекомендуемая методика ИК-контроля силового трансформатора.
6.	Сокращения, используемые по тексту
7.	Литература

 

Введение

Внедрение приборов инфракрасной техники (далее - ИКТ) в энергетику является одним из основных направлений развития высокоэффективной системы технической диагностики. ИКТ обеспечивает возможность контроля теплового состояния трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов (в дальнейшем используется термин «силовые трансформаторы») без вывода их из работы. Выявления дефектов на ранней стадии их развития сокращает затраты на техническое обслуживание за счет прогнозирования сроков и объемов ремонтных работ. На основании хроматографического анализа растворённых в трансформаторном масле газов (далее - ХАРГ) и ИКТ имеется возможность определить область и характер развивающегося дефекта в начальной стадии (твёрдая изоляция или электрический характер).

Рис.1 Общий вид в разрезе силового трёхфазного трансформатора.

Рис.2 Термограмма автотрансформатора типа АОДЦТН-167000/500/220.

Температура окружающего воздуха, +12⁰С.

Максимальная температура нагрева, +45,7°С.

Распределение температуры по поверхности автотрансформатора нормальное.

На рис.1 представлен общий вид в разрезе силового трёхфазного трансформатора, а на рис.2 представлена термограмма автотрансформатора типа АОДЦТН-167000/500/220. Далее инфракрасный контроль силовых трансформаторов будет рассматриваться как изменение состояния силовых трансформаторов в процессе эксплуатации и времени, а также изменение физико - химических свойств трансформаторных масел, как диагностической среды маслонаполненного оборудования, используя метод хроматографического анализа растворённых газов в трансформаторном масле.

Неисправности, выявляемые при проведении ИК диагностики силовых трансформаторов.

2.1. Возникновение магнитных полей рассеяния в силовых трансформаторах за счет нарушения изоляции отдельных элементов магнитопровода (консоли, шпильки и т.п.).

2.2. Нарушение в работе охлаждающих систем (маслонасосы, фильтры, вентиляторы и т.п.) и оценка их эффективности;

2.3. Изменение внутренней циркуляции масла в баке трансформатора (образование застойных зон) в результате шламообразования, конструктивных просчетов, разбухания или смещения изоляции обмоток (особенно у трансформаторов с большим сроком службы);

2.4. Нагревы внутренних контактных соединений обмоток НН с выводами трансформатора;

2.5. Витковое замыкание в обмотках встроенных трансформаторов тока;

2.6. Ухудшение контактной системы некоторых исполнений РПН и т.п.

Маслонасосы

Температура нагрева на поверхности корпуса маслонасоса и трубопроводов работающего трансформатора будет практически одинакова. При появлении неисправности в маслонасосе (трения крыльчаток, витковое замыкание в обмотке электродвигателя и т.п.) температура на поверхности корпуса маслонасоса должна повыситься и будет превышать температуру на поверхности маслопровода.

На рис.6 представлена термограмма маслонасоса работающего трансформатора.

 

 

Рис.6 Термограмма маслонасоса работающего трансформатора.

Температура в точках: 1 - +47,3 °С; 2 - +40,6 °С.

Точка 2 определяет температуру в маслопроводе системы.

Температура окружающего воздуха - +20 °С.

Температура маслонасоса выше температуры маслопровода системы на 7°С, следовательно требуется ревизия маслонасоса и его двигателя.

Дутьевые вентиляторы

Оценка теплового состояния электродвигателей вентиляторов осуществляется сопоставлением измеренных температур нагрева. Причинами повышения нагрева электродвигателей могут быть: неисправность подшипников качения, неправильно выбранный угол атаки крыльчатки вентилятора, витковое замыкание в обмотке электродвигателя и т.п.

На рис.7 представлена термограмма дутьевых вентиляторов системы охлаждения трансформатора.

 

 

 

Рис.7 Термограмма дутьевых вентиляторов системы охлаждения трансформатора.

Температура в точках: 1 - +23,8 °С; 2 - +34,0 °С.

Нижний вентилятор системы охлаждения перегрет по сравнению с верхним почти на 10 °С. Требуется ревизия или ремонт нижнего вентилятора.

Термосифонные фильтры

При ИК диагностике можно оценить работоспособность термосифонных фильтров (далее ТФ) силовых трансформаторов. Движение масла через фильтр с адсорбентом происходит под действием тех же сил, которые обеспечивают движение масла через охлаждающие радиаторы, т.е. разностей плотности горячего и холодного масла. ТФ подсоединен параллельно трубам радиатора системы охлаждения, поэтому у работающего фильтра температуры на входе и выходе, если трансформатор нагружен, должны различаться между собой. В налаженном фильтре будет иметь место плавное повышение температуры по его высоте. При использовании мелкозернистого силикагеля, шламообразования в фильтре, случайном закрытии задвижки на трубопроводе фильтра, при работе трансформатора в режиме х. х. циркуляция масла в фильтре будет незначительна или отсутствовать вообще. В этих случаях температура на входе и выходе фильтра будет практически одинакова.

На рис.8 представлена термограмма термосифонного фильтра силового трансформатора.

 

 

Рис.8 Термограмма термосифонного фильтра силового трансформатора.

Температура на входе масла в фильтр - +21,9 °С; на выходе - +17,1 °С.

Разность температур масла на входе и выходе фильтра свидетельствует о протекании через него масла. Ремонт не требуется.

На рис.9 представлена термограмма термосифонного фильтра силового трансформатора.

 

Рис.9 Термограмма термосифонного фильтра силового трансформатора.

Температуры на входе масла в фильтр и выходе из него практически одинаковы и находятся в пределах +14,3 - +14,5 °С, что характеризует отсутствие протока масла через фильтр. Требуется профилактическое обслуживание или ремонт.

На рис.10 представлена термограмма термосифонного фильтра силового трансформатора.

 

 

 

 

Рис.10 Термограмма термосифонного фильтра силового трансформатора.

Температура в области термосифонного фильтра силового трансформатора:

Р1= +22,14⁰ С⁰; Р2= +13,84⁰ С⁰, температура окружающего воздуха Т_ОКР.= +12⁰ С⁰. Разность температур «Верх» - «Низ» термосифонного фильтра составляет 8,3⁰ С⁰, следовательно проток есть, состояние термосифонного фильтра удовлетворительное.

Переключающие устройства

Переключающие устройства серии РНТ и им подобные, встраиваемые в трансформаторы, состоят из переключателя и реактора, расположенных в баке трансформатора, а также контактора. Контактор переключающего устройства размещается в отдельном кожухе, расположенном на стенке бака трансформатора и залитом маслом. Контроль состояния контактов переключателя ввиду его глубинного расположения в баке трансформатора весьма проблематичен. При перегреве контактов контактора ввиду небольшого объема залитого в него масла на стенках бака контактора будут иметь место локальные нагревы.

На рис.11 представлена термограмма локального нагрева стенки бака контактора. Температура в точках: 1 - +16,6°С; 2 - +5,0°С. Температура перегрева составляет 11,6 °С. Требуется ремонтное обслуживание контактора.

 

 

 

Рис.11 Термограмма локального нагрева стенки бака контактора.

Радиаторы

Неисправность плоского крана радиатора или ошибочное его закрытие приведет к перекрытию протока масла через радиатор. В этом случае температура труб радиаторов будет существенно ниже, нежели у работающего радиатора.

С течением времени в эксплуатации поверхности труб радиаторов подвергаются воздействию ржавчины, на них оседают продукты разложения масла и бумаги, что порой приводит к уменьшению сечения для протока масла или полному его прекращению. Трубы с подобными отклонениями будут "холоднее" остальных.

На рис.12 а и б представлена термограмма и фото с исправной системой охлаждения (радиаторы в исправном состоянии) силового трансформатора, нагруженного 30-35% номинальной мощности.

 

 

 

Рис.12а Термограмма с исправной системой охлаждения (радиаторы в исправном состоянии) силового трансформатора.

Результаты измерений температуры радиаторов силового трансформатора в токах:

Р1= +13,45⁰ С⁰; Р2= +6,89⁰ С⁰ (разность температур составляет 6,56⁰ С⁰)

Р3= +15,17⁰ С⁰; Р4= +8,76⁰ С⁰ (разность температур составляет 6,41⁰ С⁰)

Температура окружающего воздуха Т_ОКР.= -14⁰ С⁰.

Перепады температур на поверхности верхних и нижних частях труб радиаторов свидетельствуют о нормальном охлаждении трансформаторного масла с учётом температуры окружающего воздуха.

 

 

Рис.12б Фото с исправной системой охлаждения (радиаторы в исправном состоянии) силового трансформатора.

Пример проведения ИК диагностики и оформления документации в Паспорте оборудования (в приложении к аудиторскому отчёту).

Предприятие: Лабинские электросети

Подстанция: ПС-110 кВ «Мостовская»

Дата проведения: 12.07.2010 г.

Прибор: «Therma CАM P-65»

Температура окружающего воздуха: +30 °С

Диспетчерское наименование: Т-2, охладитель №1.

Ar1 Максимальная температура радиатора № 1. (дефектный радиатор) +33,1 °C Sp1 Температура (соседний охладитель) +44,8 °C Dt1 Значение -11,7 °C

Анализ: превышение температуры соседнего радиатора над дефектным (Аr1): 11,7 °С

 

На рис.13 представлена термограмма радиаторов № 1 и № 2 силового трансформатора Т-2.

 

Рис.13 Термограмма радиаторов № 1 и № 2 силового трансформатора Т-2.

Заключение: Выполнить ревизию дефектному радиатору. Наиболее вероятные дефекты: неисправность плоского крана радиатора или ошибочное его закрытие, отложение в радиаторе шлама.

На рис.14 представлена термограмма блоков радиаторов силового трансформатора.

Рис.14 Термограмма блоков радиаторов со снижением эффективности охлаждения.

По термограмме просматривается снижение эффективности системы охлаждения силового трансформатора. В процессе эксплуатации в течении длительного периода внутренние поверхности труб радиаторов подвергаются воздействию ржавчины, на них оседают продукты разложения масла и бумаги, что порой приводит к уменьшению сечения для протока масла или в отдельных случаях может привести к полному его прекращению. Трубы с подобными отклонениями будут "холоднее" остальных, что и наблюдаем мы на термограмме рис.14. Требуется вывод в ремонт силового трансформатора и прочистка (промывка) от шлама охладителей.

Маслорасширитель.

Проверяется соответствие измеренного уровня масла фактическому в расширителе трансформатора.

На рис.15 представлена термограмма расширителя силового трансформатора.

 

Рис.15 Термограмма расширителя силового трансформатора.

Определение уровня масла в расширителе трансформатора позволяет в ряде случаев оценить правильность показания датчиков уровня масла. Разность температур фиксируется в расширителе на границе масла (тёплого) с воздухом поступающим из атмосферы (более прохладный). Этот уровень сравнивается с показанием уровня масла в маслоуказателе расширителя трансформатора или стрелочном указателе.

На рис.16 представлена термограмма расширителя силового трансформатора.

 

 

 

Рис.16 Термограмма расширителя силового трансформатора.

Расширитель силового трансформатора, температура в области Р1= +25⁰ С⁰;

Р2= +13,38⁰ С⁰; Р3= +11,23⁰ С⁰, температура окружающего воздуха Т_ОКР.= +12⁰ С⁰. Изменение теплового поля расширителя соответствует показанию масла в маслоуказателе расширителя.

На рис.17 представленном на термограмме, может быть выполнена проверка соответствия указателя уровня трансформаторного масла в расширительном баке и стрелочным электромагнитным указателем.

 

 

Рис.17 Термограмма расширителя автотрансформатора типа АОДЦТН-167000/500/220.

Максимальная температура нагрева, °С: верх - +14,4⁰С; низ - +14,6⁰С.

Уровень масла в норме и соответствует внешнему указателю.

температура окружающего воздуха Т_ОКР.= +14,5⁰С.

Датчик температуры.

Практически единственным критерием оценки эффективности работы системы охлаждения является температура верхних слоев масла трансформатора, измеряемая с помощью термометров, либо дистанционного термометра сопротивления, устанавливаемых в карманах (гильзах) крышки бака. Контроль температуры масла в этих случаях может быть связан с существенными погрешностями, которые обусловлены инструментальной точностью измерения, местом размещения гильзы и другими факторами.

Поэтому при термографическом обследовании трансформатора необходимо также сравнивать значения температур на крышке бака, измеренные тепловизором, с данными датчика температуры.

На рис.18 представлены два электроконтактных термометра.

 

Рис.18 Электроконтактные термометры.

Тепловизор показал температуру верхних слоев масла трансформатора +35⁰С, что соответствует показаниям правого электроконтактного термометра, красные метки соответствуют уставкам по автоматическому пуску и останову вентиляторов охлаждения для силовых трансформаторов с системой охлаждения МД.

Левый электроконтактный термометр требует замены на исправный, так как его показание +20⁰С.

Литература.

Л.1. Объём и нормы испытания электрооборудования. СО 34.45-51.300-97.

Л. 2. Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ. РД 153-34.0-20.363-99

Л. 3. Типовая инструкция по эксплуатации узла контактных колец и щеточного аппарата турбогенераторов мощностью 165 МВт и выше. ТИ 34-70-024-84. - М. СПО Союзтехэнерго, 1984.

Л. 4. Алексеенко Г.В., Ашрятов А.К., Фрид E.С. Испытания высоковольтных и мощных трансформаторов и автотрансформаторов. - М.: ГЭИ, 1962.

Л.5. Анализ повреждений силовых трансформаторов за 1989-1991 годы. - М. СПО ОРГРЭС, 1993.

Л. 6. Порудоминский В.В. Трансформаторы с переключением под нагрузкой. - М.Энергия, 1965.

Л. 7. ГОСТ 8024-90. Аппараты и электротехнические устройства переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Нормы нагрева при продолжительном режиме работы и методы испытаний.

Л. 8. Анализ причин технологических нарушений в работе электроустановок: Вып. 1/93.- М. СПО ОРГРЭС, 1994.

Л. 9. ГОСТ 8024-90. Аппараты и электротехнические устройства переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Нормы нагрева при продолжительном режиме работы и методы испытаний.

Л.10. Использовались термограммы снятые при проведении аудитов ЗАО «ТИ ЕЭС» на объектах энергетики РФ.

Инструкция по проведению диагностики силовых трансформаторов по результатам проведения инфракрасного контроля

Оглавление

1.	Введение
2.	Неисправности, выявляемые при проведении ИК диагностики силовых трансформаторов.
3.	Приборы и объём информации, получаемый при проведении ИК диагностики силовых трансформаторов.
4.	Распределение температурных полей в силовых трансформаторах наиболее распространенных конструкций
5.	Рекомендуемая методика ИК-контроля силового трансформатора.
6.	Сокращения, используемые по тексту
7.	Литература

 

Введение

Внедрение приборов инфракрасной техники (далее - ИКТ) в энергетику является одним из основных направлений развития высокоэффективной системы технической диагностики. ИКТ обеспечивает возможность контроля теплового состояния трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов (в дальнейшем используется термин «силовые трансформаторы») без вывода их из работы. Выявления дефектов на ранней стадии их развития сокращает затраты на техническое обслуживание за счет прогнозирования сроков и объемов ремонтных работ. На основании хроматографического анализа растворённых в трансформаторном масле газов (далее - ХАРГ) и ИКТ имеется возможность определить область и характер развивающегося дефекта в начальной стадии (твёрдая изоляция или электрический характер).

Рис.1 Общий вид в разрезе силового трёхфазного трансформатора.

Рис.2 Термограмма автотрансформатора типа АОДЦТН-167000/500/220.

Температура окружающего воздуха, +12⁰С.

Максимальная температура нагрева, +45,7°С.

Распределение температуры по поверхности автотрансформатора нормальное.

На рис.1 представлен общий вид в разрезе силового трёхфазного трансформатора, а на рис.2 представлена термограмма автотрансформатора типа АОДЦТН-167000/500/220. Далее инфракрасный контроль силовых трансформаторов будет рассматриваться как изменение состояния силовых трансформаторов в процессе эксплуатации и времени, а также изменение физико - химических свойств трансформаторных масел, как диагностической среды маслонаполненного оборудования, используя метод хроматографического анализа растворённых газов в трансформаторном масле.