Диагностика трансформаторных подстанций

Трансформаторная подстанция (ТП) — это элемент распределительной сети, который связывает источники генерации или высоковольтные магистрали с конечными потребителями. Стабильная работа последних, а это промышленные предприятия, коммерческие объекты и жилые комплексы, зависит именно от эксплуатационной надежности силовых трансформаторов. Постепенный износ изоляции, окисление контактных соединений, термические перегрузки и воздействие внешних факторов ведут к деградации элементов ТП, соответственно к аварийным отключениям. Чтобы это предотвратить, нужно своевременно проводить обследование трансформаторных подстанций.

Основная задача обследования — это оценка текущего состояния оборудования, выявление дефектов на ранней стадии их развития и прогнозирование остаточного ресурса основных узлов. Периодичность, по которой проводится проверка ТП, регламентирована нормативными документами, например, Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП) и РД 34.45-51.300-97. Согласно им, плановые испытания должны выполняться с установленной периодичностью, а также после проведения капитальных или текущих ремонтов электрооборудования. Но сроки проведения аудита могут корректироваться в зависимости от условий эксплуатации, возраста техники и степени ответственности потребителей электроэнергии. Как правило, плановые испытания проводятся не реже одного раза в 1–3 года.

Может производится внеплановая проверка, если при эксплуатации ТП обнаружены:

• нехарактерные шумы;
• изменились параметры качества электроэнергии;
• были зафиксированы токи короткого замыкания в сети;
• проводится подготовка объекта к модернизации и увеличению запрашиваемой мощности.

Комплексная методология обследования ТП

Обследование трансформаторных подстанций — это многоэтапный процесс, сочетающий методы визуального, аппаратного контроля и лабораторного анализа. Каждое направление показывает общую картину деструктивных изменений и формирует представление о степени износа компонентов.

Первое направление — это автоматизированный мониторинг, при котором проводится непрерывный контроль параметров работы оборудования в режиме реального времени под рабочей нагрузкой. Здесь фиксируются характеристики нормальных и аномальных режимов работы, собираются данные о токах, напряжениях и температурных показателях.

Второе направление — периодический экспресс-контроль, который проводится на работающем оборудовании без вывода его из эксплуатации. Сюда относится визуальный осмотр, акустический анализ и тепловизионный контроль. Инфракрасная термография дает возможность удаленно зафиксировать зоны перегрева в контактных соединениях, вводах и на корпусе бака трансформатора. В это же направление входит хроматографический анализ газов, растворенных в трансформаторном масле, помогающий выявить дуговые разряды, искрение или перегрев твердой изоляции внутри бака.

Третье направление — испытания на отключенном оборудовании. Оно реализуется, когда бесконтактные методы не выявили отклонения от нормы или требуется глубокая детальная диагностика трансформаторных подстанций. Работы проводятся силами аттестованной электротехнической лаборатории.

При глубоком обследовании выполняются инструментальные замеры: проверка коэффициента трансформации, измерение сопротивления обмоток постоянному току, испытания изоляции повышенным напряжением промышленной частоты, проверка устройств заземления и систем автоматического ввода резерва (АВР).

Особое место занимает метод частотного анализа отклика. Динамические нагрузки и токи короткого замыкания деформируют обмотки силового трансформатора. Метод оценивает геометрическое состояние внутренних элементов без вскрытия активной части бака, сравнивает текущую частотную характеристику с базовой.

Дополнительно применяется регистрация и анализ частичных разрядов (ЧР). Их возникновение в толще диэлектрика — главный показатель скорого электрического пробоя. Измерение характеристик этих разрядов электрическими и акустическими датчиками позволяет локализовать дефект изоляции на стадии зарождения.

При оценке жидкого диэлектрика масляных трансформаторов выполняется расширенный физико-химический анализ. Кроме хроматографии газов в лабораторных условиях определяют пробивное напряжение, тангенс угла диэлектрических потерь, кислотное число, массовую долю влаги и наличие шлама. Эти показатели отражают степень старения и обводнения изоляции.

Алгоритм проведения работ

Проверка ТП выполняется поэтапно.

1. Анализ проектной, исполнительной и эксплуатационной документации, изучение журналов прошлых ремонтов и протоколов предыдущих испытаний. На основе этих данных составляется программа обследования.
2. Проводится оценка состояния строительной части подстанции, проверка целостности внешних контуров заземления, осмотр ошиновки, кабельных разделок и состояния лакокрасочного покрытия. На распределительных устройствах проверяется чистота помещений, исправность запирающих устройств и отсутствие утечек масла из маслонаполненных аппаратов.
3. Проводятся электрофизические измерения параметров силовых трансформаторов, выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и напряжения. Особое внимание уделяется диэлектрическим характеристикам изоляции кабельных линий и обмоток.
4. Составляется технический отчет. В него входят протоколы установленной формы по каждому виду измерений, подробная дефектная ведомость с указанием обнаруженных отклонений от норм, а также заключение с рекомендациями по дальнейшей эксплуатации или необходимости проведения ремонтных и восстановительных работ.