способы и устройства ускоренной диагностики контактора рпн

ЭКСПЛУАТАЦИЯ
СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА УСКОРЕННОЙ
ДИАГНОСТИКИ КОНТАКТОРА РПН
СИЛОВЫХ ТРЕХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Федоров Ю.А., Шевцов В.М., канд. техн. наук
Предложен способ и устройство диагностики переключения контактора быстродействующего регулятора под
нагрузкой силового трансформатора. Способ позволяет
производить необходимые измерения без вскрытия бака
регулятора и слива трансформаторного масла, что значительно облегчает, ускоряет процесс диагностики и делает
его всесезонным. Приведены осциллограммы работы контактора и силового трансформатора с длительным сроком
эксплуатации. Способ диагностики распространен на автотрансформаторы 220 кВ. Приведен пример осциллограмм, с помощью которых выявляется дефект контактора
регулятора под нагрузкой. Рассмотрено разработанное
средство измерения, используемое в устройствах, — цифровой осциллограф.
К л ю ч е в ы е с л о в а : электроэнергетика; силовые
трансформаторы; регуляторы напряжения под нагрузкой; диагностика без вскрытия; осциллографирование;
контакторы
Н
адежность электроснабжения промышленных
предприятий, городов и сельского хозяйства во
многом зависит от надежности силовых трансформаторов (СТ) электрических подстанций. На сегодняшний день в энергосистемах России более 60% СТ
эксплуатируются не менее 25 лет. Темпы обновления
СТ недостаточны, поэтому актуально продление срока
эксплуатации изношенного электрооборудования, что
обеспечивается, в том числе, и полноценной, своевременной их диагностикой.
В общем количестве развивающихся дефектов
в СТ неисправности регуляторов напряжения под
нагрузкой (РПН) занимают второе место после неисправностей высоковольтных вводов. В системе
электроэнергетики России диагностику устройств
РПН осуществляют методами, для которых необходимо вскрывать их баки и сливать трансформаторное масло [1, 2]. Потому эти испытания недопустимы при высокой влажности и отрицательных
температурах окружающей среды. Кроме того, эти
процессы трудоемки.
Таким образом, работы по поиску новых способов
диагностики РПН СТ без вскрытия актуальны и имеют
научно-практическую значимость.
Далее изложены ускоренные способы диагностики
РПН СТ и измерения активного сопротивления обмоток с выведенной нейтралью СТ. Способы объединяет единый принцип использования для диагностики
трехканального источника напряжения постоянного
тока (ТИНПТ), благодаря чему ускоряются переходные
процессы, возникающие при переключении РПН.
Способ оценки в СТ параметров процесса
переключения контактов контактора
быстродействующего РПН без его вскрытия
Предлагается способ диагностики переключения
контактора РПН СТ без вскрытия бака РПН, а также
устройство для его реализации. На способ и устройство получен патент [3], который включен в 2007 г.
Роспатентом в базу данных «Перспективные изобретения». Позже за рубежом способ назван DRM-test
(Dynamic Resistance Measurement-test) — методом
динамического измерения сопротивлений [4].
Устройство предусматривает подключение цифрового осциллографа и ТИНПТ непосредственно к выводам
высоковольтной обмотки и нейтрали СТ (рис.1). Способ
состоит из следующих операций: осциллографирование
фазных токов при переключении РПН в вышеназванном устройстве и последующий анализ осциллограмм.
Рис. 1
41
6/2009
В ходе анализа в осциллограмме фазного тока выделяются пять интервалов времени, где ток изменяется
монотонно. Каждому интервалу времени соответствует свое положение контактора при переключении [58]. На рис. 2. изображены графики тока, полученные
«традиционным» (1) и предлагаемым (2) способом.
На рис. 1: СВТ — силовой высоковольтный трансформатор; ЦО — цифровой осциллограф; ТИНПТ — трехканальный источник напряжения постоянного тока;
К1, К2 — контактная система первого и второго плеча контактора, соответственно; R1, R2 — токоограничивающие резисторы; П1, П2 — переключатели; Е
— ЭДС источник напряжения постоянного тока; Lосн
— индуктивность основной обмотки; R0 — внутреннее
сопротивление источника.
Рис. 3
«Алтышевская» ОАО «МРСК Волги»-«Чувашэнерго»,
силовой трансформатор — ТМН-6300/110 (год изготовления — 1986), РПН — РС-4. Верхняя осциллограмма получена традиционным способом, вторая
Рис. 2
Пример № 1 осциллограмм исправного РПН.
Подстанция «Заволжская» ОАО «МРСК Волги»«Чувашэнерго», силовой трансформатор — ТДН
16000/110/10 (год изготовления — 1976), РПН типа
РС-4. Верхняя осциллограмма фазного тока получена
традиционным способом, вторая получена предложенным способом (рис. 3).
Пример № 2 осциллограмм некорректного переключения контактора РПН. Подстанция «Вурманкасинская» ОАО «МРСК Волги»-«Чувашэнерго», силовой
трансформатор — ТДН-16000/110-76У1 (год изготовления — 1975), РПН — РС-4 (рис. 4). На верхней
осциллограмме приведены фазные токи, полученые
предложенным способом, следующая осциллограмма
получена традиционным способом и нижняя осциллограмма снята предложенным способом после проведения ремонта контактора РПН. На этом рисунке и
далее для осциллограмм фазы А используется желтый
цвет, В — зеленый, С — красный.
С помощью осциллографирования был выявлен
дефект — расцепление главных контактов контактора РПН фазы А после переключения, при этом время расцепления превышает нормально допустимое
значение.
Пример №3 осциллограмм некорректного переключения контактора РПН (рис. 5). Подстанция
42
Рис. 4
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
получена предложенным способом. Дефект: время
переключения контактора РПН превышает норму.
Заметим, это редкий дефект, который не выявляется иными способами диагностики без вскрытия
РПН [1], например, не выявляется при измерении
сопротивления обмоток СТ постоянному току мостовым методом.
Рис. 5
Пример № 4 осциллограмм некорректного переключения контактора РПН. Подстанция «Абашево»
ВВ ПМЭС, выполняет энергоснабжение газокомпрессорной станции газопровода «Уренгой-ПомарыУжгород», на подстанции три однотипных трансформатора Т-1, Т-2, Т-3- ТРДН-63000/220/10/10; Т-1 и Т-2
изготовлены в 1988 г., Т-3 — в 1990 г., на каждом из СТ
установлен РПН — РС-9.
На рис. 6. приводятся осциллограммы, полученные предложенным способом на трансформаторах
(сверху вниз) Т-1, Т-2, Т-3. Далее сделано предположение о наличии дефекта контактора РПН СТ Т-3.
В ходе очередного вывода СТ проведено осциллографирование контактора РПН традиционным способом: нижняя осциллограмма рис. 6. Развивающийся
дефект — завышенная длительность расцепления
главных контактов РПН после переключения в фазе С
силового трансформатора Т-3.
Способ осциллографирования для оценки
в силовых автотрансформаторах 220 кВ
параметров процессов переключения
контакторов РПН типа РНОА
Приведенный выше способ распространен и для диагностики однофазных РПН силовых автотрансформаторов 220 кВ. РПН типа РНОА-110/1000 установлен на
Рис. 6
линейных выводах обмотки 110 кВ автотрансформатора
220 кВ. Каждая фаза имеет обособленный электрический
привод РПН, потому синхронное переключение контактов
контактора разных фаз практически невозможно.
Из-за магнитной связи посредством магнитопровода между обмотками и неодновременности
переключения данного типа РПН при снятии осциллограмм предложенным способом относительно вводов 110 кВ получаются настолько искаженные осциллограммы токов, что последующий анализ их может
быть затруднен. В связи c этим предлагается способ
43
6/2009
существенного снижения магнитной связи путем создания на каждой фазе взаимно компенсирующих магнитодвижущих сил путем расщепления осциллографируемых токов пополам и проведения их по фазной
обмотке в противоположных направлениях. Предлагается устройство для реализации способа (рис. 7). На
рисунке: ТИНПТ — трехканальный источник напряжения постоянного тока; ИДТ — измерительные датчики
тока; ЦО — цифровой осциллограф; СЧК — соединительный четырехпроводный кабель; СТА — испытуемый силовой трехфазный автотрансформатор с РПН.
В этом устройстве фазные вводы 220 кВ соединяются
проводником с нейтралью автотрансформатора. На
способ и устройство получен патент [9,10].
Рис. 8
Рис. 7
На рис. 8 приводится пример осциллограмм,
с помощью которых выявлен дефект в РПН типа
РНОА-110/1000
автотрансформатора
АТДЦН
125000/220/110/10 п\ст. «Тюрлема» ВВ ПМЭС. Верхняя совмещенная осциллограмма рисунка получена
без устранения магнитной связи, следующая осциллограмма — с устранением влияния в вышеприведенном устройстве.
По нижней осциллограмме можно измерить разновременность пофазного переключения РПН и сделать предположение о развивающемся дефекте в контакторе фазы C: расцеплении главных контактов РПН
после завершения переключения, причем это время
превышает норму.
Цифровой осциллограф, используемый
в предлагаемых выше устройствах
Вышеназванные устройства предполагают использование измерительного устройства — осциллографа.
Применение серийновыпускаемых осциллографов
оказалось затруднено и в некоторых случаях невозможно из-за того, что требуются измерения электрических величин различных типов и используют различные условия синхронизации пуска осциллографа
и процесса переключения РПН; полевые натурные
44
испытания накладывают на приборы жесткие требования к электромагнитной совместимости, пыле- и
влагозащищенности; прибор не должен утрачивать
работоспособность при выбросах энергии обмоток
СТ в измерительные цепи, что случается при ошибках
персонала.
В связи с этим был разработан специализированный цифровой осциллограф и выпущена экспериментальная партия, которая успешно прошла опытную
эксплуатацию в течение 5 лет на объектах электроэнергетики. Это один прибор для всех вышеназванных
устройств. Кроме того, он позволяет отображать нормативные значения и схемы, что упрощает процесс
сборки схем и оперативный анализ снятых данных.
На способы и устройства с применением цифрового
осциллографа получены 13 патентов РФ.
ВЫВОДЫ
1. Предлагается способ и устройство диагностики процесса переключения контактора РПН СТ.
2. Предлагается способ и устройство диагностики процесса переключения контактора силового автотрансформатора 220кВ с РПН типа РНОА
-110/1000.
3. Изложенные выше способы позволяют
производить измерения без вскрытия бака РПН
и слива трансформаторного масла. Они могут
быть рекомендованы в дополнение к традиционному способу, а также для тех случаев диагностирования СТ, когда вскрытие бака РПН не
предусмотрено.
4. Предлагается для приведенных выше
устройств
специализированный
цифровой
осциллограф.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сборник методических пособий по контролю
состояния электрооборудования. Раздел 2. Методы
контроля состояния силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих и дугогасящих реакторов. М.: ОРГРЭС, 1997.
2. Якобсон И.Я. Наладка и эксплуатация переключающих устройств силовых трансформаторов. М.:
Энергоатомиздат, 1985.
3. Федоров Ю.А., Михеев Г.М., Шевцов В.М., Баталыгин С.Н. Способ оценки в силовых трехфазных
трансформаторах параметров процесса переключения контактов контактора быстродействующего регулятора под нагрузкой без его вскрытия и устройство
для его осуществления. // Патент РФ на изобретение
№2290653 Б.И. № 36 от 27.12.2006.
4. Seitz P.P., Quak B., Erbrink J.J., Gulski E., Leich R.,
Seitz Instrum. AG. Advanced on-site diagnosis of power
transform.//«Condition Monitoring and Diagnosis»
International Conference. Beijing, 2008, pp.471-474
5. Михеев М.Г., Федоров Ю.А., Шевцов В.М., Баталыгин С.Н. Диагностика устройств регулирования
напряжения силовых трехфазных трансформаторов //
Электрические станции. 2006. № 4. C. 54-61.
6. Михеев М.Г., Федоров Ю.А., Михеев М.Г. Оперативная диагностика контактора быстродействующего
регулятора силового трансформатора // Электротехника. 2005. №12. C. 41-47.
7. Mikheev G.M., Fedorov Yu.A., Batalygin S. N.,
Shevtsov V.M.. Digital Control Method of Circle Chart
Testing of the On-Load Regulator of Power Transformers.
Russian Electrical Engineering (Elektrotekhnika) ISSN
1068-3712., Vol. 78, No. 1, 2007, рр.10-16.
8. Михеев М.Г., Федоров Ю.А. Устройство цифрового осциллографирования для диагностики состояния контактора быстродействующего РПН силового
трансформатора // Промышленная энергетика. 2005.
№ 8. C. 5-7.
9. Федоров Ю.А., Михеев Г. М., Шевцов В.М. Способ устранения влияния неодновременности переключения однофазных РПН силовых трехфазных автотрансформаторов на осциллографируемые токи
контактов контакторов и устройство для его осуществления // Патент РФ на изобретение № 2316778 в Б.И.
№ 4 10.02.2008
10. Михеев М.Г., Шевцов В.М., Федоров Ю.А.,
Баталыгин С.Н. Методика цифрового осциллографирования процесса переключения контактов РПН типа
РНОА-110/1000 // Промышленная энергетика. 2007.
№ 3. C. 8-11.
Федоров Юрий Алексеевич — ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории, член РНК
СИГРЭ (8352) 660606, yurafedorov@mail.ru
Шевцов Виктор Митрофанович — заместитель директора по науке, член РНК СИГРЭ
Авторы — сотрудники ОАО «Научно-производственное
предприятие «Инженерный центр», г. Чебоксары
ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ РЕКЛАМОДАТЕЛЕЙ
РАСЦЕНКИ
на размещение рекламы в журнале
Тарифы на размещение рекламы указаны в рублях
Вся реклама полноцветная (печатается в 4 краски)
Обложка 2-я
полоса
19000
Обложка 3-я
полоса
17000
Основная часть блока (формат А4)
Разворот (2 полосы)
25000
1/1 полосы
14000
3/4 полосы
11000
1/2 полосы
9000
1/4 полосы
6000
1/8 полосы
3000
1/16 полосы
1500
строчная информация
300
Предложения по размещению рекламы
на страницах журнала направлять по адресу:
107023, Москва,
Электрозаводская ул. 21, «Электрозавод»,
Редакция журнала ЭЛЕКТРО
Справки по телефонам:
(499) 152-56-55, (495) 777-82-01,
факс (495) 777-82-11
45