Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электрические станции, сети и системы

Диссертационная работа:

Степанов Андрей Геннадьевич. Оценка и прогнозирование состояния изоляционной системы силовых трансформаторов магистральных электрических сетей : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.02 Красноярск, 2005 198 с. РГБ ОД, 61:05-5/2729

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1 Анализ и сравнение существующих методов диагностики
автотрансформаторов напряжением 110-500 кВ 11

1.1 Методы диагностики маслонаполненного оборудования 12

  1. Газохроматограф ический анализ проб масла 12

  2. Измерение частичных разрядов 15

  3. Периодический контроль трансформаторного масла 17

  4. Тепловизионный контроль 21

  5. Измерение состояние изоляции 21

  6. Измерение потерь холостого хода 24

  7. Измерение сопротивления обмоток постоянному току 25

  8. Измерение сопротивлений короткого замыкания 26

  9. Измерение коэффициента трансформации 27 1.1.10 Проверка электрической прочности изоляции 27

  1. Повреждаемость силовых трансформаторов 28

  2. Старение парка трансформаторов 34

  3. Выводы по главе 3 8

2 Методика диагностики силовых трансформаторов на
основе теории рангового распределения 40

  1. Техноценологическии подход к описанию результатов полученных при диагностики силовых трансформаторов 40

  2. Система электрических показателей при диагностировании трансформаторов 60

  3. Техноценологическая методика системного анализа диагностирования автотрансформаторов по параметру сопротивления изоляции 64

  4. Выводы по главе 70

3 Анализ оценки состояния изоляции силовых
автотрансформаторов -500 кВ техноценологическим
методом 71

  1. Исходные данные для проведения анализа 71

  2. Методы определения параметров изоляции по результатам которых собран статистический материал 72

  1. Основные изоляционные материалы и их свойства 75

  2. Влияние некоторых факторов на изоляцию трансформатора 75

  3. Измерение сопротивления изоляции обмоток на практике 77

  4. Влияние различных факторов на результаты измерения сопротивления изоляции 78

3 Исследование состояния изоляции силовых
автотрансформаторов 80

4 Выводы по главе 128
4 Стратегия проведения контроля и обследования силовых

трансформаторов электрических сетей на современном

129 этапе

  1. Комплексы методов контроля и обследования 133

  2. Алгоритм оценки состояния изоляционной системы силовых трансформаторов и автотрансформаторов с помощью математического аппарата гиперболических Н-распределений 138

  3. Выводы по главе 145

Основные выводы по работе 146

Список использованных источников 147

Приложения 163

Введение к работе:

Силовой трансформатор в энергосистеме является одним из важнейших элементов, определяющим надежность ее работы. Выход его из строя может привести к аварии с широкомасштабными последствиями. Стоимость силового трансформатора мощностью 125 МВ-А от 0,5 до 1,5 млн. долл. США, а с демонтажем поврежденного оборудования, перевозкой, восстановительными и монтажными работами — достигает 2,5 млн.

Необходимо отметить, что развитие свободного рынка электроэнергии во многих странах (большинство энергокомпаний в мире к настоящему времени являются частными) привело к усилению конкурентной борьбы между компаниями, производящими, передающими и распределяющими электроэнергию. Это, в свою очередь, привело к стремлению любыми средствами повысить рентабельность производства и снизить расходы на эксплуатацию электроэнергетического оборудования. Для энергосистем прямым следствием этого явилось снижение капитальных вложений в обновление оборудования, стремление как можно дольше эксплуатировать уже работающее оборудование.

Другой особенностью настоящего момента, также вызываемой, главным образом конкуренцией, является повышенные требования к качеству электроснабжения потребителей и надежной работе оборудования. Эти требования противоречат желанию продлить срок работы установленного оборудования и компромиссные решения являются весьма непростыми.

Отсюда первостепенное значение приобретает разработка новых и усовершенствование существующих методов диагностики силовых трансформаторов и автотрансформаторов, с применением оптимально подобранного комплекса контролируемых параметров.

Эффективность применения усовершенствованных методов контроля можно проиллюстрировать следующим примером.

Расчеты, приведенные специалистами США и Швейцарии, показывают, что ранняя диагностика трансформаторов и автотрансформаторов снижает расходы на ремонт на 75%, потери от недоотпуска электроэнергии на 63%, а ежегодная экономия составляет 2% от стоимости нового трансформатора.

Согласно ГОСТ 11677-85 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия» нормативный срок службы составляет 25 лет.

В настоящее время современный российский парк силового трансформаторного оборудования состоит из 45 % трансформаторов, эксплуатируемых более 20 лет, 30% трансформаторов более 25 лет.

В ближайшие пять лет еще примерно 20% трансформаторов электрических сетей России будут иметь наработку более 25 лет.

Аналогичная картина старения парка силовых трансформаторов наблюдается и в зарубежных энергосистемах. Так например, по данным Института электроэнергетики США EPRI, в 1997г. около 65% силовых трансформаторов в сетях США отработали более 25 лет.

В связи с этим актуальным становится проблема продления срока службы такого оборудования и оценка возможности его эксплуатации. Статистика показывает, что после достижения трансформаторами и автотрансформаторами установленного срока службы, значительная их часть отвечает требованиям нормативно-технической документации. Следует отметить, что срок в 25 лет установлен ГОСТ 11677-85, исходя из представлений о возможном старении витковой изоляции за этот период.

Многолетние поиски российскими и зарубежными специалистами диагностических параметров, однозначно определяющих связь надежности

изоляции с измеренными при испытаниях характеристиками, пока не дали существенных результатов.

Поэтому на данном этапе для поддержания требуемой эксплуатационной надежности трансформаторов необходимо обеспечить их диагностический контроль.

Это способствует обнаружению дефектов, появляющихся в результате физического старения оборудования, кроме того ранняя диагностика помогает своевременно разработать и выполнить ряд мероприятий по предотвращению аварийной ситуации, повышению коэффициента готовности оборудования для дальнейшей эксплуатации, сокращению времени простоя, затрат на ремонт и, как следствие, все это приводит к продлению срока службы оборудования.

«Объем испытаний электрооборудования» является основным документом, регламентирующим перечень испытаний трансформаторов, и устанавливающим предельно-допустимые значения контролируемых параметров и периодичность контроля.

Опыт показывает, что традиционные испытания необходимы и лежат в основе определения работоспособности трансформаторов и автотрансформаторов, но они не всегда позволяют обнаружить дефекты на ранних стадиях и своевременно сигнализировать о развитии процессов, приводящих к снижению надежности и работоспособности оборудования. Поэтому использование дополнительных, новых контролируемых параметров объективно оправдано. При этом совершенствуется и система нормативных параметров для оценки работоспособности силовых трансформаторов.

Цель работы: Разработка системного подхода и методики диагностики и прогнозирования состояния автотрансформаторов и трансформаторов высокого и сверхвысокого напряжения, позволяющих своевременно определять ухудшение состояния в изоляционной системе на ранних стади-

ях развития дефектов без сравнения измеренных значений сопротивления изоляции с результатами заводских измерений и тем самым обеспечить переход к системе обслуживания автотрансформаторов и трансформаторов по фактическому техническому состоянию.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Выполнен сравнительный анализ существующих методов диагно
стики силовых трансформаторов и автотрансформаторов, находящихся в
эксплуатации в России и за рубежом.

2. Разработана методика оценки и прогноза показателей изоляци
онной системы силовых трансформаторов и автотрансформаторов.

  1. Исследована взаимосвязанность статистических данных с помощью коэффициента конкордации, выборочного коэффициента ранговой корреляции Кендалла, выборочного коэффициента ранговой корреляции Спир-мена,

  2. Обоснована возможность применения рангового анализа к диагностированию оборудования.

  3. Разработан алгоритм оценки состояния изоляционной системы силовых трансформаторов и автотрансформаторов с помощью рангового анализа.

Методы исследования. В работе использовались методы теории надежности, математической статистики, рангового анализа, системного анализа, теории вероятностей, диагностики. Статистические данные эксплуатационных испытаний получены на Красноярском предприятии магистральных электрических сетей - филиале ОАО «ФСК ЕЭС».

Научную новизну работы представляют следующие результаты: 1. Системный подход к оценке состояния изоляции группы автотрансформаторов магистральных электрических сетей, рассматривающий не отдельно каждый автотрансформатор, а комплексно в виде техно-

ценоза совокупность всех автотрансформаторов напряжением 500 кВ, расположенных на ПС «Красноярская-500».

2. Новая методика оценивания состояния технической системы по па
раметру сопротивления изоляции в реальном масштабе времени.
Оценивание реализуется с помощью интервального анализа распре
деления, в результате которого выделяется три области состояния
главной изоляции, служащие критериями оценки:

-область «нормального состояния изоляции» (интервал от верхней границы доверительного интервала и выше), когда по результатам замеров состояния параметров изоляции делается заключение об отсутствии дефектов и гарантируется надежная работа оборудования; -область «риска» (интервал от нижней до верхней границы доверительного интервала), когда по результатам замеров состояния параметров изоляции делается заключение об отсутствии дефектов и наблюдается к какой ближе области относятся результаты: к области «нормального состояния» или к «дефекту»;

-область «дефекта» (интервал от нижней границы доверительного интервала и ниже), когда состояние параметров изоляции указывает на наличие дефектов или общего старения.

3. Методика прогнозирования параметров изоляции, которая основыва
ется на теории структурно-топологической динамики ранговых рас
пределений.

Практическая ценность. Предлагаемый метод оценивания состояния изоляции трансформаторного оборудования позволяет уйти от существующего способа, основанного на сравнении измеренных значений сопротивления изоляции с результатами заводских измерений, а использовать оценивание по фактическому состоянию и рассматривать не каждый автотрансформатор отдельно, а как сообщество всех автотрансформаторов выде-

ленных в пространстве и времени, планирование проведения работ по ремонту и диагностике проводить по состоянию, осуществлять прогноз параметра сопротивления изоляции на следующий временной интервал.

Автор защищает:

1. Усовершенствованный метод оценивания состояния изоляционной

системы силовых автотрансформаторов в данный момент времени.

2. Методику прогнозирования параметров изоляции, которая основыва
ется на теории структурно-топологической динамики ранговых рас
пределений.

Выводы и предложения основываются на результатах анализа статистики проведенных испытаний сопротивления изоляции, физико-химического и храмотографического анализов состояния автотрансформаторов, эксплуатируемых на ПС «Красноярская-500» Красноярского предприятия магистральных электрических сетей.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

-III Всероссийском совещании "Энергосбережение и энергобезопасность регионов России". (Томск, 2002);

-Всероссийской научно-практической конференции "Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сиби-ри"(Иркутск, 2003);

-5-ой Международная конференции "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение" (Крым, 2003);

-Международной научно-технической конференции "Электроэнергия и будущее цивилизации" (Томск, 2004);

-Всероссийской научной конференции "Энергосистема: управление, качество, конкуренция "(Екатеринбург, 2004).

По результатам исследований опубликовано 6 печатных работ.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы используются на Красноярском предприятии магистральных электрических сетей при диагностировании силовых автотрансформаторов напряжением 500 кВ, а так же в учебном процессе кафедры электроснабжения и электрического транспорта Красноярского государственного технического университета в курсе «Монтаж, наладка и эксплуатация электроэнергетического оборудования».

В первой главе проведен сравнительный анализ существующих методов диагностики маслонаполненного оборудования, применяемых за рубежом и в России; рассмотрен возрастной состав парка трансформаторов и их повреждаемость.

Во второй главе представлены методика диагностики силовых трансформаторов на основе теории рангового распределения; техноценологиче-ский подход к анализу результатов, полученных при диагностике силовых трансформаторов; система электрических показателей при диагностировании трансформаторов; техноценологическая методика системного анализа диагностирования автотрансформаторов по параметру сопротивления изоляции.

В третьей главе проведен анализ оценки состояния изоляции силовых автотрансформаторов 500 кВ техноценологическим методом.

В четвертой главе разработана стратегия проведения контроля и проверки состояния силовых трансформаторов и автотрансформаторов электрических сетей на современном этапе; комплексная проверка; алгоритм оценки состояния изоляционной системы силовых трансформаторов и автотрансформаторов с помощью математического аппарата гиперболических Н-распределений.

Подобные работы
Петров Антон Васильевич
Разработка инженерных методов оценки несимметрии напряжений в сетях 10-0,4 кВ
Мозгалев Константин Валерьевич
Оценка эффективности ограничения токов короткого замыкания в сетях 110-500 кВ энергосистемы
Клименко Сергей Васильевич
Комплексная оценка применения самонесущих изолированных проводов в распределительных сетях 0,38-10 кВ в районах с малой плотностью нагрузки с учетом неопределенности исходной информации
Шамонов Роман Геннадьевич
Разработка методики оценки влияния качества электроэнергии на потери мощности и энергии в электрических сетях
Могиленко Александр Валерьевич
Оценка и прогнозирование потерь электроэнергии в электроэнергетических системах на основе нечеткого регрессионного анализа
Чупак Татьяна Михайловна
Прогнозирование технического состояния силовых маслонаполненных трансформаторов
Литвинов Валерий Геннадьевич
Разработка методов исследования и анализ показателей безопасности состояния систем энергетики
Тарасов Александр Георгиевич
Диагностика состояния подземной системы опор ВЛ 220-500 кВ
Вторушин Алексей Сергеевич
Совершенствование моделей и методов оценивания состояния электроэнергетических систем
Ополева Галина Николаевна
Оценивание состояния электроэнергетических систем при высокой чувствительности моделей к погрешностям исходных данных

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net