Эксплуатационная надежность силовых трансформаторов с маслянымrnохлаждением напряжением 6-35кВ

Силовые трансформаторы являются критическими компонентами
современных энергетических систем. Они используются для увеличения и
снижения напряжения, чтобы обеспечить передачу и распределение
электрической энергии. Хотя, как правило, они весьма надежны, в сегодняшнем
обществе отказы, которые приводят к прекращению подачи энергии в жилые дома
и в промышленные здания, становятся все менее приемлемыми для потребителей
и регуляторов. Это дополняется высокими финансовыми затратами и вопросами
безопасности, касающихся отказов и неожиданных отключений подачи энергии.
Быстрый рост спроса на электрическую энергию в 1960-х и 1970-х годах
создал предпосылки для значительных инвестиций в энергетическую
инфраструктуру, включая и трансформаторы для существовавших и более высоких
уровней напряжения для экономичной передачи постоянно увеличивающихся
объемов энергии, требуемой потребителям. Большое количество этих
трансформаторов сегодня имеют возраст, превышающий 40 лет. Со старением
трансформаторов появляется обеспокоенность по поводу их способности
продолжать надежную работу. Некоторые трансформаторы способны работать
долгое время (более 50 лет после начальной установки), а другие могут быть
подвержены отказам через относительно небольшой период времени.
Хронологический возраст трансформатора и величина его старения за это время не
всегда хорошо коррелируют друг с другом. К релевантным факторам, оказывающим
влияние на реальный период работы трансформатора, относятся его конструкция,
обслуживание, воздействие на него внешних скачков напряжения и отказов,
нагрузка, температура, в которой он функционирует, периодичность работы,
окружающая среда, и многое другое. Все энергоснабжающие организации и
производители электрической энергии, парк трансформаторов которых достаточно
стар, должны, в какой-то момент времени, задуматься о перспективах очень
затратных проектов по
замене старого оборудования с тем, чтобы гарантировать высокую надежность и
качество работы. Оценки всех эти активов должны включать в себя затраты,
связанные с отказом устройств, с неожиданными отключениями, с последующими
повреждениями, с восстановлением напряжения, с выплатой штрафов, а также
операционные затраты, относящиеся к исправлению создавшейся ситуации.
Эти стареющие трансформаторы работают в условиях увеличенной
операционной температуры в связи с более высоким спросом и пониженными
возможностями для его удовлетворения. Чтобы обеспечить более высокую
надежность стареющего парка оборудования, необходим способ оценки,
позволяющий идентифицировать трансформаторы с высоким риском отказа. К
счастью, сегодня существуют проверенные средства, позволяющие смягчить эти
риски. К более устойчивым, надежным электрическим системам приводят
превентивные действия с хорошими диагностическими программами, процедуры
обслуживания, и планы замены и обновления оборудования, а также стратегии
нагрузки и экономии.
Актуальность темы. Безотказность и бесперебойность работы
оборудований, сетей, систем, станций зависит от параметра надежности работы,
потому что они являются основными элементами энергосистемы. В современное
время все больше появляется необходимость в силовых трансформаторах с
большим сроком службы работы, поэтому для удовлетворения цели выдвигают
задачи их реализации, главными параметрами которых считаются надежность,
работоспособность, жизненный цикл. Обязателен полный анализ на экономические
затраты, расходы, чтобы оценить парковое состояние трансформатора, продление
его срока службы. В связи с этим, используют различного рода диагностики,
контроль состояния трансформатора, полный анализ работы [1].
Силовые трансформаторы являются основными элементами электрических
сетей и систем, которые определяют неотъемлемую часть эксплуатационной
надежности и экономичности срока службы трансформатора. Отключения при
авариях, дефекты и повреждения приводят к затратам, убыткам и моральному
износу оборудования.
Поэтому одной из актуальных задач повышения надежности и качества
функционирования электрических систем является оценка эксплуатационной
надежности для учета ее при проектировании и совершенствования системы
технического обслуживания и ремонта трансформаторов.
Продление, увеличение жизненного цикла ресурса определенного силового
трансформатора осуществляют при помощи проведения комплексного
обследования. Это сложная, наукоемкая и дорогая операция, проведение которой
связано с исполнением исследовательских операций в согласовании с отраслевыми
нормативно-техническими документами. Для целей стратегического планирования
необязательно знать с безусловной точностью все данные оборудования. Чтобы
определить данные и характеристики «паркового» ресурса достаточно знать их
усредненные значения. Большое количество трансформаторов с немалым сроком
эксплуатации приводит к противоречивой ситуации при определении
«паркового» ресурса. Нельзя получить представление о состояние
трансформатора, полагаясь только на нормативные документы. Разработка
комплексного обследования разрешает получить данные о всей парке стареющих
трансформаторов на протяжении 15-20 лет. Необходимо проводить
диагностирование и контроль над состоянием силовых трансформаторов, а также
его обслуживание в процессе всего срока службы оборудования (25-30 лет). В
нынешнее время возникает необходимость в диагностики и обслуживание, чтобы с
наименьшими затратами определять дефекты и повреждения в силовых
трансформаторах. Для того чтобы поддержать надежную работу трансформатора,
определяют ее повреждения и дефекты в начальной стадии и упрощение
планирования их замены. Методологическая система анализов диагностических
испытаний позволяет эффективно определять дефекты. ГОСТом 11677-85 срок
службы силовых трансформаторов находится на протяжении более 20 лет [1].
Целью работы является исследование работы силовых трансформаторов при
эксплуатации, включающее в себя оценку эксплуатационной надежности,
рассмотрение классификации дефектов и аварийных процессов в силовых
трансформаторах для повышения эффективности мероприятий по оценке их
состояния, что в конечном итоге ведет к повышению эксплуатационной надежности
силовых трансформаторов.
В работе решаются следующие задачи:
• исследование жизненного цикла трансформатора;
• расчет показателей эксплуатационной надежности для групп
трансформаторов;
• анализ повреждаемости трансформатор
Методы исследования. В выпускной квалификационной работе применены:
теория надежности технических систем, методы математической статистики и
теории вероятности.
Научная новизна работы и значимость полученных результатов
заключается в совершенствовании методов количественного расчета показателей
надежности трансформаторов с учетом условий эксплуатации, и состоит в
следующем:
1. Разработана компьютерная модель расчета количественных
показателей эксплуатационной надежности.
2. Впервые систематизированы законы распределения времени отказов и
статистические данные о показателях эксплуатационной надежности
трансформаторов.
Практическая ценность заключается в следующем:
1. Получены зависимости для расчета эксплуатационной надежности
трансформатора.
2. Определены объективные значения количественных показателей
эксплуатационной надежности на основе фактических данных эксплуатации,
необходимые для совершенствования их проектирования, технологии
изготовления и системы технического обслуживания и ремонта.
1. Основные неисправности и причины выхода силового
трансформатора из строя