Научные основы физико-химической диагностики высоковольтного маслонаполненного электрооборудования с изоляцией конденсаторного типа - Автореферат

Ежегодный рост электропотребления на 2-5% по регионам Российской Федерации и на 10-15% по Москве и Московской области при резком повышении требований к надежности и долговечности оборудования в соответствии с «Концепцией технической политики ОАО РАО «ЕЭС России» (Москва, 2005 г.), «Стратегией развития единой национальной электрической сети», одобренной решением Совета директоров ОАО «ФСК ЕЭС» от 24.12.2003 г. № 13 и «Положением о технической политике ОАО «ФСК ЕЭС»» (Москва, 2006 г.), ставит новые задачи по повышению эксплуатационной надежности оборудования ПС и линий электропередачи. Принятие оптимального решения в этом случае основывается на экономической целесообразности: стоимость замены оборудования - стоимость и достоверность результатов диагностического обследования, в том числе установка систем непрерывного контроля (мониторинга) - стоимость восстановительного (текущего или капитального) ремонта по результатам диагностического обследования - ущерб в результате отказа оборудования. Теоретический метод включает: анализ механизмов выхода из строя внутренней изоляции высоковольтного МНЭО; оценку динамики развития микропузырьков под действием частичных разрядов (ч.р.) при переменном напряжении; анализ процессов диффузии газов и влаги в объемах маслонаполненного оборудования и в устройствах для отбора проб трансформаторного масла и проведения анализа газообразных продуктов разложения изоляции; создание методик эксплуатационного и заводского контроля состояния высоковольтного маслонаполненного электрооборудования, в частности, силовых конденсаторов и трансформаторов тока на основе результатов хроматографического анализа газов, растворенных в изоляционной жидкости. Экспериментальный метод включает: разработку лабораторных установок и изучение динамики газообразования в изоляционной жидкости и в бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа при возникновении в них ч.р. различной интенсивности; определение условий возникновения ч.р. в герметичном высоковольтном оборудовании с бумажно-масляной изоляцией при снижении давления в нем; изучение механизмов выхода из строя внутренней изоляции конденсаторного типа на примере трансформаторов тока и силовых конденсаторов; определение растворимости газов в различных типах трансформаторных масел и других видов изоляционных жидкостей; определение микропузырьков в трансформаторном масле и оценку их размеров в зависимости от степени чистоты масла; проведение натурных испытаний высоковольтных конденсаторов и трансформаторов тока по специальным методикам.Для выявления причин выхода из строя ТТ необходимо было провести анализ литературных данных по механизму разложения бумажно-масляной изоляции, газообразным продуктам разложения изоляции, образующимся при различных видах разрушающего воздействия на нее, а также рассмотреть существующие схемы интерпретации результатов ГХ-анализа ГПРИ и диагностические заключения, выносимые на основе этих схем. При расчете объемов образовавшихся газов учитывалась также и та их часть газов, которая уходила на анализ вместе с пробой жидкости: Gi =Gi-1Vi-1 CIVПРI,(1) где Gi - объем растворенного в масле газа; i - порядковый номер отбираемой пробы; Сі-1-концентрация газа в жидкости перед i-ым анализом; Vi-1-объем масла в испытательной ячейке перед i-ым анализом; Vпрi - объем пробы жидкости, уходящей на ГХ-анализ; Ci - концентрация газа в пробе жидкости. Регистрации микропузырьков проводились в следующих образцах: 1 - в трансформаторном масле из смеси «масло песок», 2 - в «чистом» масле, 3 - в «чистом» масле, насыщенном пузырьками воздуха путем барботажа в течение 60 минут. На основе расчета диффузионных процессов предложена математическая формула для оценки времени хранения в пробоотборнике наиболее «летучего» газа - водорода, растворенного в трансформаторном масле: ,(4) где С0-начальная концентрация растворенного в пробе масла газа, равномерно распределенная по объему шприца; D - коэффициент диффузии газа в масле; S - площадь сечения прослойки между поршнем и корпусом шприца; l - длина пути утечки по прослойке масла, Vl - объем пробы масла с растворенными газами. По выражению (4) можно рассчитать изменение концентрации находящихся в пробе масла газов во времени, или время хранения масла в шприце ts с учетом допустимого изменения концентрации растворенных в пробе масла газов: ,(5) где lm - длина области шприца, занятой маслом; lp - длина пути утечки газа вдоль прослойки между корпусом и поршнем шприца; D - толщина зазора между поршнем и корпусом; d - внутренний диаметр корпуса шприца (пробоотборника).Разработан комплекс теоретических и экспериментальных методов исследования, процессов образования и распределения газообразных продуктов разложения изоляции и влаги в высоковольтном маслонаполненном электрооборудовании. Проведены экспериментальные исследования причин и характера газообразования в трансформаторном масле и в комбинированной изоляции различных видов высоковольтного маслонаполненного электрооборудования, позволившие установить связь между

. Основное содержание работы