Сравнение с исходными данными
Сравнение с исходными данными испытаний предпочтительно бездефектного оборудования является наиболее распространенным диагностическим приемом.
Некоторые характеристики могут быть свойственны только данному типу оборудования или данному изделию. К их числу относятся: данные измерения по методу анализа частотных характеристик; определение переходных функций при подаче на вход обмотки импульсов ЧР, импульсного напряжения или напряжения переменной частоты широкого спектра; спектр вибрационных характеристик и спектральный анализ трансформаторного масла.
Анализ тенденции изменения характеристик
Для многих профилактических и диагностических испытаний тенденция изменения параметров является ценной дополнительной информацией. Отдельной диагностической характеристикой является скорость изменения параметра во времени.
В то же время отсутствие явной тенденции изменения параметров не всегда является показателем нормального состояния.
Статистический метод
Выделяется оборудование, количественное значение характеристик которого попадает в 10- или 5-процентный статистический интервал нормального распределения. Соответственно 90 или 95% выборки относится к нормальному состоянию.
Количественное определение состояния. Модель дефекта
Этот метод является основным в методологии функциональной диагностики. Метод заключается в определении характеристик, свойственных только данному дефекту, и позволяет не только сделать надежный вывод о наличии дефектного состояния, но в ряде случаев и оценить дефектную область количественно. Далее, создаются «модели дефектов» в виде специфических областей изменения численных результатов тестов для типичных дефектов, и, наконец, устанавливаются критерии для «границ моделей дефектов» по условию работоспособности трансформатора.
Система двухступенчатых профилактических испытаний (обслуживание по состоянию)
Данная концепция испытаний является логическим развитием традиционной системы на базе применения наиболее эффективных методов, а также внедрения новых методов диагностики.
На первом этапе — «индикация состояния» — главной задачей является выявление оборудования, которое работает нормально, с помощью методов, обоснованных опытом эксплуатации и не требующих отключения оборудования. Основу таких испытаний составляют анализы проб масла (измерение содержания продуктов деградации материалов, влаги, примесей, продуктов старения масла). Такие испытания выполняются периодически, обычно не реже одного раза в год.
На втором этапе — «диагностика состояния» — выполняются специальные испытания и проверки, позволяющие определить причину обнаруженной аномалии, локализовать ее и ответить на вопрос, можно ли продолжать и на каких условиях дальнейшую эксплуатацию.
Типичным примером системы двухступенчатых диагностических испытаний является представленная в табл. 3 система испытаний, разработанная в Национальной Магистральной сети Великобритании (National Grid Co.).
Составление модели дефектов
Вероятность возникновения и развития дефекта зависит от особенностей конструкции (исходные запасы прочности, чувствительность к ухудшению в эксплуатации), а также от конкретных условий работы оборудования.
Модель дефектов представляет перечень возможных дефектов и повреждений в данном функциональном узле трансформатора и вероятный сценарий развития дефекта вплоть до отказа оборудования.
Возможный алгоритм составления модели дефектов включает:
• составление функциональной схемы трансформатора с учетом его основных подсистем и компонентов;
• определение видов возможных дефектов и повреждений по данным анализа причин отказов и неисправностей в аналогичном оборудовании;
• определение наиболее чувствительных зон в конструкции на основе анализа ее особенностей;
• уточнение вероятных дефектов и повреждений по данным анализа условий эксплуатации;
• определение вероятного сценария развития повреждения до отказа оборудования, а также возможных последствий отказа.
Анализ конструкции
Анализ конструкции является ключевой процедурой для понимания структуры трансформатора и основных функций его компонентов, оценки чувствительности к возможному ухудшению состояния в процессе эксплуатации, а также определения модели вероятных дефектов, позволяющей оптимизировать программу диагностических испытаний и выбрать наиболее эффективные методы.
Предметом анализа являются:
• идентификация типа и типоисполнения трансформатора, его назначения, технических требований к нему и основных технических данных;
• идентификация состава и структуры трансформатора, в том числе особенностей магнитной системы, схемы расположения и соединения обмоток, структуры главной изоляции, наличия и расположения магнитных шунтов; типов и расположения высоковольтных вводов, узла регулирования напряжения (тип и расположение регулировочной обмотки, тип и расположение переключающих устройств), системы охлаждения, системы защиты масла от увлажнения и окисления; средств управления, защиты;
• основные параметры по результатам заводских испытаний, в том числе ток и потери холостого хода, потери и напряжение короткого замыкания на номинальном и крайних положениях переключающего устройства, сопротивление обмоток постоянному току; перегрев обмоток, масла и магнитопровода над окружающей средой (данные испытаний на нагрев);
• определение зон, имеющих минимальные запасы электрической прочности;
• оценка запасов прочности и устойчивости обмоток при воздействии токов КЗ в заданных условия эксплуатации;
• оценка конструктивных особенностей и «чувствительных зон» установленных высоковольтных вводов и переключающих устройств;
• оценка контролепригодности конструкции (в том числе особенностей, влияющих на чувствительность диагностических характеристик);
• анализ эксплуатационной надежности конструкции, видов и причин отказов. Систематизированный перечень отказов
и дефектов, выявленных по результатам испытаний или осмотров при ремонтах, является наиболее ценным источником информации и основным материалом для разработки модели дефектов. Первостепенной задачей системы диагностики является исключение повторяющихся отказов. Принимаются во внимание отказы однотипного и подобного оборудования (подобных узлов), в том числе однотипных вводов и устройств РПН.
Оценка условий эксплуатации оборудования
Оцениваются особенности нормального режима, аномальных, в том числе аварийных, режимов, а также необычные условия эксплуатации.
Некоторые особенности конструкции, влияющие на диагностические характеристики
Заземленный электростатический экран между обмотками снижает чувствительность диэлектрических характеристик к изменению состояния твердой изоляции.
Наличие гидрофобного материала (бакелитовый цилиндр, стеклопластик и т. п.) в маслобарьерном промежутке практически препятствует возможности оценки влагосодержания электрокартонных барьеров с помощью электрических характеристик изоляции.
Наличие в структуре изоляции диэлектрического материала с повышенными диэлектрическими потерями, например, в опорной изоляции нейтрального края обмотки может шунтировать и маскировать изменение состояния главной изоляции.
Резистор в цепи заземления магнитопровода может вызывать искажение электрических характеристик изоляции, например, увеличение тангенса угла потерь участка «обмотка НН-магнитопровод» и снижение тангенса угла потерь участка между обмотками.
Чувствительность сопротивления КЗ пары обмоток к обнаружению радиальной деформации обмотки снижается по мере увеличения расстояния между обмотками (с повышением класса напряжения).
Чувствительность электрических характеристик изоляции к влагосодержанию твердой изоляции снижается по мере увеличения изоляционного промежутка из-за увеличения влияния масла.
Увеличение открытой поверхности изоляционных деталей (барьеров) способствует более интенсивной адсорбции газов и продуктов старения масла. Это приводит к снижению концентрации газов в масле после отключения трансформатора.
