МОНИТОРИНГ И ДИАГНОСТИКА СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ (СКИТ)

Наиболее опасные с точки зрения длительности недоотпуска электроэнергии, финансовых потерь и возможности восстановления трансформаторного электрооборудования, т.е. его ремонтопригодности – внутренние повреждения обмоток силовых трансформаторов. Первопричиной таких повреждений может быть внутренний пробой витковой изоляции в результате деструкции изоляции под воздействием эксплуатационных факторов и действия частичных разрядов в месте будущего пробоя, которые могут быть результатом коммутационных, грозовых и иных повышенных воздействий на изоляцию. [1, с. 23]

Комплекс СКИТ – система контроля изоляции трансформаторов высших классов напряжения предназначен для автоматического с малым периодом контроля  параметров, определяющих процессы старения изоляции трансформаторов, а также зарождения и развития дефектов в них.

Комплекс позволяет производить контроль следующих параметров:

• объемную концентрацию водорода, растворенного в масле;
• объемную концентрацию суммы углеводородных (СН₄, С₂Н₆, С₂Н₄, С₂Н₂) газов, растворенных в масле;
• объемную концентрацию окиси углерода, растворенного в масле;
• влажность твердой изоляции;
• концентрацию механических примесей в масле;
• диэлектрические характеристики основной изоляции высоковольтных вводов;
• характеристики частичных разрядов (ЧР) в основной изоляции трансформатора и изоляции высоковольтных вводов;
• температуру в шести точках обмоток трансформатора.

Использование данного комплекса позволяет предотвратить аварийные повреждения трансформатора, вызванный старением или развитием местного дефекта изоляции; определять техническое состояние трансформатора и производить своевременный ремонт, не допуская больших очагов повреждения; увеличить межремонтный период; отказаться от периодического комплексного трансформатора; иметь постоянное представление о текущем состоянии изоляции.

В состав комплекса входят:

• Блок встроенных датчиков (БВД). БВД выполнен в виде герметичного устанавливаемого на верхний фланец термосифонного фильтра блока, в состав которого входят: измерители концентрации растворенных в масле газов (условное обозначение Сг), влажности твердой изоляции (Wт) и концентрации механических примесей (МП). Измерения параметров со встроенных датчиков осуществляет встроенный контроллер. Результаты измерения по цифровой связи  передаются в трансформаторный модуль (ТМ).
• Коммутационный модуль (КМ) выполнен в виде герметичного блока, устанавливаемого на трансформаторе. КМ предназначен для коммутации сигналов с датчиков устройств присоединения (УП) и акустических датчиков частичных разрядов (АДЧР) на два коаксиальных кабеля, проложенных к трансформаторному модулю. КМ управляется командами из трансформаторного модуля по цифровой связи (RS-485,Ethernet). В коммутационном модуле установлен также прибор контроля температуры обмоток (Sentinel II фирмы Fiso). Внутри блока установлен термостат, поддерживающий температуру в заданном диапазоне.
• Трансформаторный модуль (ТМ) выполнен в виде герметичного блока, устанавливаемого посередине между двумя трансформаторами. В состав ТМ входит промышленный компьютер, плата коммутации, которая предназначена для коммутации четырех ВЧ сигналов, приходящих из КМ каждого трансформатора на два входа быстродействующего АЦП. Плата коммутации управляется командами из промышленного компьютера ТМ по цифровой связи (RS-485,Ethernet). Связь промышленного компьютера ТМ и компьютера центрального модуля осуществляется по Ethernet. Внутри блока установлен термостат, поддерживающий температуру в заданном диапазоне.
• Центральный модуль (ЦМ) представляет собой компьютер с установленным ПО.
• Устройства присоединения (УП) для подключения к измерительным выводам высоковольтных вводов.

• Комплект акустических датчиков частичных разрядов (АДЧР).

Блок - схема комплекса диагностики представлена на рис.1

Рисунок 1. Блок – схема диагностического комплекса "СКИТ".

Комплекс может работать в автоматическом автономном или в ручном режиме. Нормальный режим работы - автоматический автономный. В этом режиме постоянно работающий ЦМ автоматически включает с определенной периодичностью (периодичность включения по умолчанию составляет 24 часа) измерительные устройства, проводит измерение всех параметров, архивирует получаемую информацию и отключает измерительные устройства. В случае необходимости возможны режимы с периодичностью до 3 часов. В экстренных случаях возможно снятие показаний датчиков с периодичностью от 10 минут (непрерывный режим), но при этом показания датчика концентрации растворенных в масле газов будут сильно заниженными и их необходимо будет исключить из дальнейшей обработки. Ручной режим применяется для настройки режимов измерений при первичном монтаже комплекса и в эксплуатации не используется.

Комплекс рассчитан на работу в особо опасных помещениях, поэтому величина напряжения на элементах комплекса не превышает 24 В (за исключением кабелей питания БВД, КМ, ТМ и ЦМ – 220 В).

Измерительные цепи комплекса подключаются к измерительным выводам вводов высокого напряжения. По условиям эксплуатации вводов эти выводы должны иметь постоянную гальваническую связь с землей. Если измерительный вывод оказывается изолирован от земли, на нем появляется высокое (порядка 10 кВ) напряжение. Устройства присоединения имеют цепи защиты от обрыва заземляющих устройств, однако при необходимости переключения измерительных кабелей от УП или при проведении периодических измерений на вводах необходимо применять соответствующие меры безопасности.

Комплекс СКИТ относится к постоянно работающему оборудованию. После запуска его в работу дополнительной подготовки не требуется. Работа комплекса СКИТ восстанавливается автоматически после восстановления питания, которое может отключиться из-за потери питающего напряжения.

В случае изменения условий измерения (появились дополнительно нескомпенсированные помехи, изменился уровень сигналов – зашкаливает измеритель частичных разрядов и др.) режим измерения данного параметра необходимо изменить.

Оценка фактического состояния силовых трансформаторов по результатам диагностических измерений является на сегодняшний день сложной и актуальной задачей. Трансформаторы с незначительными дефектами могут эксплуатироваться еще в течение многих лет. При дальнейшей эксплуатации, особенно при повторных близких КЗ, вероятен аварийный выход трансформатора из строя. Избежать этого поможет своевременная диагностика состояния изоляции трансформаторов на предмет обнаружения деформаций. Обеспечение надежной и безопасной работы объектов эксплуатации, проведение единой технической политики в области противоаварийной работы, контроль организации, своевременности и качества расследования технологических нарушений, правильности их учета, разработки и осуществления мероприятий по их предупреждению и устранению – это одна из важнейших задач производственной деятельности электроэнергетики. [2, c. 38]

Список литературы:

1. Степанов В.П., Танаев А.К.., Хренников А.Ю., Шишкова Л.И. Диагностика и повреждаемость высоковольтного электрооборудования в электроэнергетических системах. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2015. — 158 с.
2. Хренников А.Ю., Терешко О.А. Основные методы диагностики состояния электрооборудования для выявления дефектов и повреждений. М.: ВИПКэнерго, 2005. —50 с.