Диагностика главной изоляции силовых трансформаторов по статистическому критерию электрической прочности масла
Аннотация
Совершенствование методов оценки технического состояния силовых трансформаторов остается одной из актуальных задач эксплуатации в энергетических компаниях. Выполнен комплекс исследований и расчетов электрической прочности главной изоляции силовых трансформаторов на основе определения статистических параметров электрической прочности трансформаторного масла с учетом нормативных методик и разработанного метода статистических характеристик. Рассмотрены и проанализированы результаты расчета коэффициента вариации и среднего пробивного напряжения эксплуатационных масел для исследуемых трансформаторов с учетом требований действующих в энергетике нормативных документов. Определен статистический критерий электрической прочности масла на основе стандарта и по методу статистических характеристик с применением распределения Гнеденко–Вейбулла. Получена зависимость предельных значений статистического критерия электрической прочности масла от мощности силовых трансформаторов. Предложен подход к диагностике электрической прочности главной изоляции силовых трансформаторов по статистическому критерию электрической прочности масла. Показаны гистограммы распределения статистического критерия электрической прочности масла и нижнего предела пробивных напряжений масла. Установлена положительная корреляция статистического критерия электрической прочности масла и коэффициента вариации на основе сопоставления статистических параметров, полученных на основе традиционного метода диагностики и предложенного в проводимом исследовании. Выполнено сравнение значений статистического критерия электрической прочности эксплуатационного трансформаторного масла для действующих трансформаторов с расчетными предельными значениями этого параметра. В результате исследований было установлено, что с уменьшением запаса по электрической прочности число трансформаторов, удовлетворяющих требованиям по статистическому критерию электрической прочности, снижается для всех значений номинальной мощности трансформаторов.
Литература
2. Концепция Цифровая трансформация 2030 (Утв. Советом директоров ПАО «Россети» 21.12.2018), 31 с.
3. Soni R., Mehta B. Review on Asset Management of Power Transformer by Diagnosing Incipient Faults and Faults Identification Using Various Testing Methodologies. – Engineering Failure Analysis, 2021, 128(2), 105634, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2021.105634.
4. Alqudsi A., El-Hag A. Assessing the Power Transformer Insulation Health Condition Using a Feature-Reduced Predictor Mode. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2018, vol. 25, No. 3, pp. 853–862, DOI: 10.1109/TDEI.2018.006630.
5. Серебряков А.С., Семёнов Д.А. Определение оставшегося ресурса главной изоляции распределительных трансформаторов. – Электротехника, 2013, № 6, с. 2–8.
6. Дарьян Л.А., Полищук В.П., Шурупов А.В. Взрывобезопасность и взрывозащищенность высоковольтного маслонаполненного оборудования электрических станций и подстанций. М.: Престиж АРТ, 2020, 184 с.
7. CIGRE Brochure 537. Guide for Transformer Fire Safety Practices. Working Group A2.33C4.39, June 2013.
8. Майоров А.В. и др. Прогнозирование срока службы силовых трансформаторов и автотрансформаторов электрических сетей. – Энергетик, 2018, № 11, с. 17–20.
9. Назарычев А.Н., Пугачев А.А., Андреев Д.А. Риск-ориентированное управление эксплуатацией электрооборудования с учетом его технического состояния. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2020, № 6 (63), с. 134–135.
10. Назарычев А.Н. и др. Управление старением трансформаторов систем нормальной эксплуатации АЭС на основе риск-ориентированного подхода. – Энергетик, 2022, № 3, с. 7–13.
11. Приказ Министерства энергетики РФ от 26.07.2017 № 676 «Об утверждении методики оценки технического состояния основного технологического оборудования и линий электропередачи электрических станций и электрических сетей» [Электрон. ресурс], URL: https://base.garant.ru/71779722 (дата обращения 26.05.2022).
12. Приказ Минэнерго России от 17 марта 2020 г. № 192 "О внесении изменений в методику оценки технического состояния основного технологического оборудования и линий электропередачи электрических станций и электрических сетей, утверждённую приказом Минэнерго России от 26 июля 2017 г. № 676" [Электрон. ресурс] https://base.garant.ru/74035686 (дата обращения 26.05.2022).
13. СТО 34.01-23.1-001-2017. Объем и нормы испытаний электрооборудования. (Утв. Распоряжением ПАО Россети 29.05.2017 № 280р), 262 с.
14. ГОСТ 6581-75 (СТ СЭВ 3166-81). Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний. М.: Стандартинформ, 2008, 18 с.
15. Тихомиров П.М. Расчёт трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1986, 528 с.
16. Кучинский Г.С., Кизеветтер В.Е., Пинталь Ю.С. Изоляция установок высокого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1987, 368 с.
17. ГОСТ 9680-77. Трансформаторы силовые мощностью 0,01 кВ∙А и более. Ряд номинальных мощностей. М.: Изд-во стандартов, 1977, 4 с.
18. Siodla K., Ziomek W., Kuffel E. The Volume and Area Effect in Transformer Oil. – IEEE International IEEE International Symposium on Electrical Insulation, 2002, DOI:10.1109/ELINSL.2002.995950.
19. Weber K.H., Endicott H.S. Area Effect and Its Extremal Basis for the Electric Breakdown of Transformer Oil. – Transactions of the American Institute of Electrical Engineers. Part III: Power Apparatus and Systems, 1956, vol. 75, No. 3, pp. 371–381, DOI:10.1109/AIEEPAS.1956.4499314.
20. Kurita H., Hasegawa T., Kimura K. Dielectric Breakdown Characteristics of Clean Oil, – IEEE International Symposium on Electrical Insulation, 1992, pp. 433–436, DOI:10.1109/ELINSL.1992.246965.
21. Панов А.В., Морозова Т.И. Электрические характеристики и методы расчёта главной изоляции мощных высоковольтных трансформаторов. – Труды ВЭИ. Вопросы трансформаторостроения, 1969, вып. 79, с. 12–32.
22. Митькин Ю.А., Мельникова О.С. Влияние мощности и напряжения трансформаторов на статистические характеристики электрической прочности масляных каналов главной изоляции. – Вестник ИГЭУ, 2012, № 4, с. 17–21.
23. Мельникова О.С. Совершенствование методов расчета изоляции силовых трансформаторов. – Электричество, 2022, № 1, с. 46–52.
24. Назарычев А.Н., Крупенев Д.С. Надежность и оценка технического состояния оборудования систем электроснабжения. Новосибирск: Наука, 2020, 224 с.
25. DIN EN 60296 VDE 0370-1:2012-12. Fluids for Electrotechnical Applications. Unused Mineral Insulating Oils for Transformers and Switchgear 2012, 30 р.
26. IEC 60156 – 2018. Insulating Liquids – Determination of the Breakdown Voltage at Power Frequency – Test method, 2018, 20 p.
27. ASTM D1816-12(2019). Standard Test Method for Dielectric Breakdown Voltage of Insulating Liquids Using VDE Electrodes, 2019 [Электрон. ресурс], URL: https://www.astm.org/d1816-12r19.html (дата обращения 26.05.2022).
28. Митькин Ю.А., Мельникова О.С. Метод определения статистических характеристик электрической прочности трансформаторного масла с применением распределения Гнеденко–Вейбулла по результатам малой экспериментальной выборки. – Вестник ИГЭУ, 2014, № 2, с. 18–25.
29. Gumbel E.J. Statistics of Extremes: Echo Point Books and Media, 2013, p. 396