Разработка новых методов и алгоритма оценки качества эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.12, кандидат технических наук Высогорец, Светлана Петровна

• Высогорец, Светлана Петровна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Высогорец, Светлана Петровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. НАУЧНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПОДХОДА К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ МАСЕЛ, КАК К СИСТЕМЕ МЕР, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЕМ 35-110 КВ.

1.1. Эксплуатационное трансформаторное масло, как значимый элемент, влияющий на надежность и долговечность силовых трансформаторов.

1.1.1. Химический состав трансформаторных масел и его влияние на эксплуатационные свойства жидкого диэлектрика.

1.1.2. Теоретические основы окислительных процессов протекающих в трансформаторных маслах. Продукты окисления, образующиеся в процессе старения масел и их влияние на характеристики изоляционных материалов трансформаторов.

1.1.3. Факторы, влияющие на процессы окисления (старения) эксплуатационных трансформаторных масел.

1.2. Анализ показателей качества электроизоляционных масел, используемых для оценки технического состояния силовых трансформаторов напряжением

- 110 кВ при текущей эксплуатации.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОСВЯЗИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И СТЕПЕНИ СТАРЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА.

2.1. Разработка концептуальной математической модели зависимости показателей качества трансформаторных масел от степени старения масел.

2.2. Описание объекта исследования. Обзор методов и методик применяемых при оценке качества эксплуатационных трансформаторных масел.

2.3. Математическое планирование научного эксперимента и обработки данных

2.3.1. Разработка структуры эксперимента.

2.3.2. Разработка новых лабораторных методик обработки трансформаторных масел и сорбентов.

2.3.3. Выбор методов построения модели взаимосвязи показателей качества и степени старения масла.

2.3.3.1. В ыбор методов априорного анализа входных данных.

2.3.3.2. Выбор методов корреляционно-регрессионного анализа взаимосвязи показателей качества масла и показателей стабильности масла.

2.3.3.3. Правила построения регрессионных моделей взаимосвязи факторов и откликов.

2.3.4. Порядок определения правил классификации трансформаторов на группы по показателю противоокислительная стабильность.

2.3.4.1. Выбор способа оценки значимости различий значений факторов в группах трансформаторов образованных по показателю противоокислительная стабильность.

2.3.4.2. Описание непараметрических методов используемых для классификации трансформаторов на группы по противоокислительной стабильности.

2.4. Правила проведения анализа параметров качества масла в динамике от процесса его старения.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ.

3.1. Статистическое моделирование остаточного ресурса эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ на основе регламентированных показателей качества масел.

3.1.1. Анализ взаимосвязи регламентированных показателей качества масла и противоокислительной стабильности масла.

3.1.1.1. Априорный анализ входных данных.

3.1.1.2. Корреляционно-регрессионный анализ взаимосвязи показателей качества масла и противоокислительной стабильности масла.

3.1.1.3. Построение регрессионных моделей взаимосвязи факторов и откликов.

3.1.2. Определение правил классификации трансформаторов на группы по показателю противоокислительная стабильность масла.

3.1.2.1. Проверка значимости различий значений факторов в группах трансформаторов по показателю противоокислительная стабильность.

3.1.2.2. Определение правил классификации трансформаторов на группы по показателю противоокислительная стабильность.

3.1.3. Анализ изменения параметров качества масла на основе кинетической кривой окисляемости трансформаторных масел.

3.2. Разработка «Алгоритма подбора системы мер, направленных на поддержание удовлетворительного качества эксплуатационных масел».

3.3. Разработка «Метода определения объема материалов, номенклатуры и порядка проведения работ по восстановлению ресурса эксплуатационных трансформаторных масел».

3.4. Анализ существующего подхода к организации химического контроля силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ, как процесса повышающего надежность энергосистем.

3.4.1. Оценка полноты объема обязательного физико-химического анализа эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35-110кВ

3.4.2. Оценка объективности существующих требований к качеству эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35-110кВ

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ МАСЕЛ.

Выводы по четвертой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка новых методов и алгоритма оценки качества эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ»

Актуальность проблемы. В соответствии со статьей 6 Федерального закона от 26.03.2003 №35-Ф3 (ред. от 28.12.2010, с изм. от 07.02.2011) «Об электроэнергетике» одним из общих принципов организации экономических отношений и основ государственной политики в сфере электроэнергетики являются обеспечение бесперебойного и надежного функционирования электроэнергетики в целях удовлетворения спроса на электрическую энергию потребителей, обеспечивающих надлежащее исполнение своих обязательств перед субъектами электроэнергетики [80].

Рост доли стареющего оборудования в России неизбежно ведет к риску его нестабильной работы и росту затрат на поддержание требуемого уровня надежности. Лишь правильный подход к организации технического обслуживания и ремонтов позволит решить вышеуказанные задачи в условиях снижения расходов на эксплуатацию. Соответственно, приоритетным становится внедрение надежных методов и средств диагностики текущего технического состояния оборудования электрических сетей, оценка изменений показателей надежности во времени, прогнозирование ресурсных показателей.

Наиболее важным и дорогостоящим оборудованием электрических сетей являются силовые трансформаторы. Следует отметить, что в России по состоянию на сегодняшний день больше половины эксплуатируемого парка силовых трансформаторов работают с превышением назначенного ресурса (расчетного срока службы). Общий износ основных фондов ОАО «МРСК Северо-Запада» составляет по состоянию на 2011 год 63,7%. Анализ причин отказов показывает, что их значительное количество обусловлено эксплуатацией оборудования со сроком службы более 25 лет.

С целью выявления причинных зависимостей отказов силовых трансформаторов группой авторов [73] было обследовано более 6 000 силовых трансформаторов мощностью 16 МВА и более, напряжением 35 - 500 кВ. За шестилетний период было учтено и рассмотрено 623 отказа. Как показал анализ вышеуказанных авторов, более 80% отказов были вызваны внутренними (скрытыми) повреждениями; большая часть (около 60%) из них связана с нарушением электрической изоляции, остальные были вызваны нарушением электрической проводимости (обрывы токоведущей цепи и нагревы от протекания токов) и нарушением механической прочности. В среднем около

40% отказов вызваны развивающимися повреждениями, которые могли быть устранены на ранней стадии развития [73]. Установлено, что повреждение частичными разрядами возникало главным образом как следствие загрязнения изоляции различными примесями (продуктами старения трансформаторного масла) после сравнительно длительной эксплуатации [73]. Соответственно, состояние силового трансформатора зависит от состояния трансформаторного масла. В силовых трансформаторах 35 - 110 кВ из дефектов износового характера достаточно часто встречается загрязнение изоляции влагой и примесями, образующимися при старении масла.

С другой стороны, многие специалисты отмечают, что менять силовые трансформаторы по истечении их назначенного ресурса (25 лет) не оправдано, так как при эксплуатации силовых трансформаторов с нагрузкой не превышающей номинальные значения и при условиях работы на протяжении всего срока службы соответствующих расчетным, зачастую состояние их твердой изоляции после завершения назначенного ресурса остается удовлетворительным [71]. В данных условиях работы энергосистем возрастает роль как технической диагностики энергетического оборудования, так и проведение превентивных мер при осуществлении технического обслуживания с целью снижение рисков повреждения и затрат на ремонты. Так при значительном ухудшении качества эксплуатационных трансформаторных масел, и, соответственно, загрязнении целлюлозной изоляции продуктами старения неизбежно проведение сложных дорогостоящих капитальных ремонтов требующих использования специальной оснастки, привлечения подрядных организаций. При этом практически невозможно восстановить состаренную целлюлозную изоляцию, вместе с тем можно снизить скорость старения изоляционных материалов.

Группа залитых электроизоляционных масел в силовые трансформаторы напряжением 35 - 110 кВ (масла со сниженной противоокислительной стабильностью) имеет менее жесткие требования к качеству, по сравнению с требованиями, предъявляемыми к качеству масел, залитых в трансформаторы напряжением 220 кВ и более. Поэтому проблема оценки качества эксплуатационных масел, как системы мер обеспечивающих надежность и долговечность силовых трансформаторов становится наиболее актуальной для трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ.

Традиционно используемый в электросетевом комплексе термин «физико-химический анализ трансформаторных масел», подразумевает непосредственное проведение лабораторного анализа проб веществ и материалов в данный момент времени. Для лаконичного отражения процедуры оценки технического состояния силовых трансформаторов на основе физико-химического анализ проб эксплуатационных масел в течение всего периода жизни оборудования требуется более емкое понятие, а именно «химический контроль силовых трансформаторов» (понятие определено на основе [61, п.4.8.11]). Результатом «химического контроля силовых трансформаторов» являются технические решения, обеспечивающие:

• поддержание удовлетворительного качества изоляционных масел, как среды влияющей на надежность трансформаторов; обнаружение дефектов в трансформаторах;

• определение допустимых режимов работы трансформаторов;

• определение объема работ по техническому обслуживанию и ремонтам, необходимых для поддержания удовлетворительного качества изоляции силовых трансформаторов.

Своевременное проведение мероприятий по поддержанию стабильных характеристик изоляции путем постоянного удаления продуктов старения из эксплуатационного масла и своевременного восстановления его ресурса является превентивной мерой позволяющей обеспечить требуемый уровень надежности маслонаполненных трансформаторов. Эффективный химический контроль состояния силовых трансформаторов является «инструментом» позволяющим определять тот момент времени, когда проведение вышеуказанных мероприятий будет необходимо и эффективно при минимальных эксплуатационных затратах. Термин «остаточный ресурс» закреплен ГОСТ Р 53480-2009 [17] и относится ко всем изделиям, в том числе к трансформаторному маслу и к силовым трансформаторам. «Остаточный ресурс трансформаторного масла» - это суммарная наработка трансформаторного масла от момента контроля его технического состояния до перехода качества масла в предельное состояние. «Предельное состояние масла» - это состояние масла, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Для своевременного принятия мер, направленных на повышение надежности и долговечности силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ, необходим научный анализ и поиск решений. Это, в свою очередь, требует разработки и использования соответствующих математических моделей.

Отмеченные обстоятельства определяют актуальность темы, как в теоретических, так и в практических аспектах, и востребованность ее результатов в деятельности предприятий осуществляющих эксплуатацию силовых трансформаторов.

Целью работы является разработка новых методов и алгоритма оценки качества эксплуатационных масел, как системы мер обеспечивающих надежность и долговечность силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ. Достижение поставленной цели связывается в данной диссертационной работе с решением следующих задач:

1. Проведение обобщения результатов исследовательских работ по изучению химической структуры трансформаторных масел, теоретических основ окислительных процессов протекающих в них. Анализ факторов влияющих на процессы старения масел. Определение оптимальных периодов воздействия на процессы окисления масел, позволяющих продлить срок эксплуатации, как масел, так и силовых трансформаторов.

2. Проведение оценки достаточности перечня регламентированных при текущей эксплуатации показателей качества масел силовых трансформаторов напряжением 35 -110 кВ с точки зрения обеспечения надежности оборудования м условиях эффективного управления активами. Поиск методов позволяющих оценивать качество эксплуатационных трансформаторных масел на перспективу.

3. Разработка концептуальной математической модели направленной на исследование возможности на основе измеренных значений существующих регламентированных показателей качества масел прогнозировать снижение ресурса масел. Разработка и проведение научного эксперимента.

4. Разработка новых методов и алгоритма оценки качества эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ.

5. Проведение научного анализа существующего подхода к организации химического контроля силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ, как процесса обеспечивающего надежность энергосистем, определение проблем и формирование предложений по его доработке.

Объектом исследования является процесс изменения качества изоляционных масел при эксплуатации маслонаполненных силовых трансформаторов напряжением 35

- 110 кВ без специальных защит масла. Предметом исследования является корреляция ряда показателей качества эксплуатационных масел от степени его старения с последующей оценкой на ее основе эффективности существующего подход при организации химического контроля силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ.

Методы исследования. В ходе исследований использованы системный анализ, теория вероятностей, теория надежности, теория принятия решений, методы математической статистики, корреляционный и регрессионный анализ, непараметрические методы статистики. При организации лабораторных экспериментов использованы стандартизированные методики измерения показателей качества трансформаторных масел.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. В результате проведенных исследований по изучению корреляции показателей качества эксплуатационных масел и степени его старения впервые установлены правила классификации трансформаторов на группы по противоокислительной стабильности, позволяющие прогнозировать снижение ресурса масел на основе измеренных регламентированных показателей качества. В основу правил заложена разработанная модель, представленная одноуровневым бинарным деревом. Установлено, что ключевым фактором вероятностной оценки ресурса эксплуатационного трансформаторного масла является показатель «кислотное число» с пороговым значением 0,02 мгКОН/г.

2. На основе созданной однофакгорной математической модели впервые разработан «Алгоритма подбора системы мер, направленных на поддержание удовлетворительного качества эксплуатационных масел». Посредством вышеуказанного алгоритма определяются оптимальные сроки проведения работ и набор мероприятий, необходимых для поддержания качества эксплуатационных масел в удовлетворительном состоянии. В алгоритме заложен подход, позволяющий исключать объекты, для которых не требуется проведение сложных, трудоемких измерений.

3. Доказана недостаточность набора показателей качества эксплуатационных масел, применяемых для оценки технического состояния силовых трансформаторов напряжением 35-110кВв текущей эксплуатации на перспективу. Впервые, в качестве способа тестовой оценки ресурса эксплуатационных масел трансформаторов, предложена методика измерения противоокислительной стабильности, стандартизированная в ГОСТ 981-75.

4. Установлено отсутствие методов позволяющих определять оптимальный объем материалов, номенклатуру и порядок проведения работ по восстановлению ресурса масел в условиях снижения затрат на эксплуатацию и ремонты, оценивать эффективность проведения работ. Для решения вышеуказанной проблемы впервые разработан «Метод определения объема материалов, номенклатуры и порядка проведения работ по восстановлению ресурса эксплуатационных трансформаторных масел».

Практическая значимость работы заключается:

1. В установлении наиболее рационального способа восстановления эксплуатационных свойств трансформаторных масел, дающего максимальный технико-экономический эффект, а именно: проведение работ по восстановлению утраченного ресурса масел непосредственно на работающем оборудовании. Предложенные методы и алгоритм оценки качества эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ позволяют выбрать оптимальный момент проведения профилактических работ, определить объем материалов, номенклатуру и порядок проведения работ для достижения максимального эффекта с минимальными затратами. Предложенный способ организации технической эксплуатации силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ позволяет увеличить срок службы трансформаторных масел, соответственно сократить их расход, а также продлить межремонтный период работы силовых трансформаторов.

2. В повышении надежности и долговечности силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ. Поддерживая при эксплуатации силовых трансформаторов оптимальное качество залитых изоляционных масел, предотвращая образование продуктов глубокого окисления при старении трансформаторных масел, тем самым повышается надежность и продлевается ресурс силовых трансформаторов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Обоснование целесообразности введения нового показателя качества эксплуатационных масел — «стабильность против окисления», позволяющего проводить тестовую оценку ресурса масел.

2. Новый «Алгоритм подбора системы мер, направленных на поддержание удовлетворительного качества эксплуатационных масел» разработанный на основе созданной однофакторной математической модели корреляции показателей качества и степени старения эксплуатационных масел.

3. Новый «Метод определения объема материалов, номенклатуры и порядка проведения работ по восстановлению ресурса эксплуатационных трансформаторных масел», основанный на организации специального лабораторного эксперимента.

4. Новые лабораторные методики обработки трансформаторных масел и адсорбентов:

• «Методика введения антиокислительной присадки агидол-1 (ионол) в трансформаторное масло при организации экспериментальных работ в лабораторных условиях».

• «Методика обработки трансформаторного масла силикагелем при организации экспериментальных работ в лабораторных условиях».

• «Методика подготовки в лабораторных условиях силикагеля для организации экспериментальных работ».

5. Новые требования к качеству эксплуатационных масел и объему плановых периодических измерений силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ, как к мерам, обеспечивающим поддержание стабильных характеристик изоляции трансформаторов.

Степень достоверности результатов проведенных исследований. Достоверность результатов обеспечивается использованием обширного статистического материала по отказам трансформаторов, воспроизводимостью результатов экспериментов, применением современного программного комплекса для расчетов. Результаты работы находятся в согласии с известными теоретическими положениями

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации докладывались на: Научно-техническом совете ОАО «МРСК Северо-Запада» (г.Санкт-Петербург, 2007 год); Научно-техническом совете ОАО «МРСК Северо-Запада» (г.Сыктывкар, 2009 год); 81-м Международном научном семинаре им. Ю.Н.Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики» (г.Санкт-Петербург, 2009 год); 34-м заседании Международного научно-практического семинара «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования»

ФГАОУ ДПО «ПЭИПК» (г.Санкт-Петербург, 2010 год); 83-м Международном научном семинаре им. Ю.Н.Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики» (г.Кинешма, 2011 год); Научно-техническом совете ОАО «МРСК Северо-Запада» (г.Псков, 2012 год); Научно-техническом совете ОАО «МРСК Северо-Запада» «Комиэнерго» (г.Сыктывкар, 2012 год); Заседании кафедры «Электроэнергетика, техника высоких напряжений» ФГБОУ ВПО «СПбГПУ» (г.Санкт-Петербург, 2012 год).

Реализация результатов работы. Результаты исследования используются в филиале ОАО «МРСК Северо-Запада» «Комиэнерго» и ОАО «МРСК Северо-Запада». Разработанные методы включены в стандарт организации ОАО «МРСК Северо-Запада» «Система менеджмента качества. Диагностика маслонаполненного оборудования по результатам испытаний трансформаторного масла». Основные положения разработанных методов и методик вошли в «Инструкцию по проведению экспериментальных работ при оценке восприимчивости трансформаторного масла к воздействию антиокислительной присадки (ионол)» разработанную в ОАО «МРСК Северо-Запада». Разработанные методы и алгоритм оценки качества эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35-110 кВ в феврале 2012 года рассмотрены на научно-техническом совете ОАО «МРСК Северо-Запада» одобрены, признаны актуальными и рекомендованы к внедрению в филиалах ОАО «МРСК Северо-Запада».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работы из них - 1 в издании рекомендованных ВАК; 2 в сборнике «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Вып.60. Методы и средства исследования и обеспечения надежности систем энергетики»; 1 в сборнике «Сборник докладов 34 заседания международного научно-технического семинара «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования»; 1 в сборнике «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Вып.62. Проблемы надежности существующих и перспективных систем энергетики и методы их решения.

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 100 наименований, 17 приложений, включает 146 страниц машинописного текста, 19 рисунков, 14 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Техника высоких напряжений», Высогорец, Светлана Петровна

Выводы по четвертой главе

1. Представлено подтверждение научных результатов практикой. Апробация результатов научных исследований на реальных объектах показала совпадение полученных и ожидаемых улучшений качества изоляционных масел установленных в ходе экспериментальных исследований в лабораторных условиях.

2. Экономический эффект от применения разработанных методов и алгоритма оценки качества эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35 -110 кВ для филиала ОАО «МРСК Северо-Запада» «Комиэнерго» в отношении 19 трансформаторов составил 13 105 680 рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе поставлена и решена важная научно-техническая задача современной электроэнергетики, связанная с повышением надежности силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ без специальных защит масла в условиях оптимизации затрат на их эксплуатацию и ремонты.

На основе проведенного анализа научно-исследовательских работ установлено, что принятая на сегодняшний день система контроля качества эксплуатационных масел силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ не позволяет производить их оценку на перспективу. Впервые в качестве способа тестовой оценки ресурса эксплуатационного масла предложена методика измерения стабильности против окисления, стандартизированная ГОСТ 981-75 «Масла нефтяные. Методика определения стабильности против окисления». Разработаны условия процесса окисления масел, пороговые значения показателей противоокислительной стабильности. Вместе с этим обнаружено, что наиболее эффективным периодом возможного воздействия на окислительный процесс масла с целью его предотвращения является время завершения индукционного периода окисления.

Для исследования возможности с помощью измеренных значений регламентированных показателей качества масел прогнозировать снижение ресурса жидкой изоляции разработана концептуальная математическая модель зависимости параметров масла от степени его старения, положенная в основу проведенного научного эксперимента. В ходе реализации научного эксперимента впервые разработаны лабораторные методики обработки трансформаторных масел и адсорбентов:

• «Методика введения антиокислительной присадки агидол-1 (ионол) в трансформаторное масло при организации экспериментальных работ в лабораторных условиях».

• «Методика обработки трансформаторного масла силикагелем при организации экспериментальных работ в лабораторных условиях».

• «Методика подготовки в лабораторных условиях силикагеля для организации экспериментальных работ».

На основе результатов проведенных исследований доказано наличие взаимосвязи между показателями качества масла, обладающих индикативностью к продуктам старения масла (КЧ\ ВКЩ, TgSм, Присадка) и показателями характеризующими остаточный ресурс масла (противоокислительная стабильность: КЧОМ и Осадок). Определены направление и теснота взаимосвязи. С помощью и-критерия Манна-Уитни доказано, что процессы окисления, протекающие в трансформаторных маслах, не зависят от конструктивных особенностей силовых трансформаторов.

По результатам проведенных работ впервые установлены оптимальные правила классификации трансформаторов на группы, позволяющие прогнозировать снижение ресурса масел на основе измеренных показателей качества. В основу правил заложена разработанная математическая модель, представленная одноуровневым бинарным деревом. Установлено, что ключевым фактором вероятностной оценки ресурса эксплуатационного трансформаторного масла является показатель КЧ с пороговым значением 0,02 мгКОН/г.

На основе созданной модели впервые разработан «Алгоритма подбора системы мер, направленных на поддержание удовлетворительного качества эксплуатационных масел», позволяющий эффективно планировать проведение работ необходимых для поддержания качества эксплуатационных масел. В алгоритме заложен подход, позволяющий исключать объекты, для которых не требуется проведение сложных, трудоемких измерений. Для определения оптимального объем материалов, номенклатуры и порядка проведения работ по восстановлению ресурса масла, с последующей оценкой эффективности проведения работ впервые разработан «Метод определения объема материалов, номенклатуры и порядка проведения работ по восстановлению ресурса эксплуатационных трансформаторных масел», основанный на организации специального лабораторного эксперимента.

Доказана необходимость корректировки существующего подхода к организации контроля качества масел силовых трансформаторов напряжением 35 - 110 кВ. Установлен оптимальный объем плановых периодических измерений, новые требования к качеству эксплуатационных масел.

Проведенная апробация результатов научных исследований на реальных объектах показала совпадение полученных и ожидаемых улучшений качества изоляционных масел установленных в ходе экспериментальных исследований. Экономический эффект в отношении 19 трансформаторов составил 13 105 680 рублей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Высогорец, Светлана Петровна, 2012 год

1. Алексеев, Б.А. Контроль состояния (диагностика) крупных силовых трансформаторов / Б.А.Алексеев М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 216 с.

2. Аптов, И.С. Химические материалы в электрохозяйстве / И.С.Аптов, М.В.Хомяков М.: «Энергия», 1969. - 280 с.

3. Базовые цены на работы по ремонту энергетического оборудования, адекватные условиям функционирования конкурентного рынка и техперевооружения. // Часть 6. Базовые цены на работы по ремонту трансформаторов и реакторов. М.: 2003. С.54.

4. Большаков, A.A. Методы обработки многомерных данных и временных рядов: учебное пособие для вузов / А.А.Большаков, Р.Н.Каримов М.: Горячая линия -Телеком, 2007. - 522 с.

5. Бондаренко, П.Н. Связь изменения состояния влаги с электрическими свойствами жидких диэлектриков / П.Н.Бондаренко // Электротехника. 1973. - №1. С.38-40.

6. Брай, И.В. Регенерация трансформаторных масел / И.В.Брай. М.: Изд. «Химия»,1972. -168 с.

7. Вадзинский, Р.Н. Справочник по вероятностным распределениям / Р.Н.Вадзинский. СПб.: Наука, 2001. - 295 с.

8. Васильев, Л.В. Оптимизация исследований операций, недифференцируемая оптимизация / Л.В.Васильев, В.Ф.Демьянов. М.: «Наука», 1981.

9. Вдовико, В.П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования / В.П.Вдовико. Новосибирск: Наука 2007. С. 15 - 40.

10. ГОСТ 11677-85 Трансформаторы силовые. Общие технические условия. М.: Издательство стандартов, 1994. -48 с.

11. ГОСТ 15467-79 (CT СЭВ 3519-81) Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения М: Издательство стандартов, 1986. - 38 с.

12. ГОСТ 3956-76 Силикагель технический. Технические условия. М: Издательство стандартов, 2001. - 10 с.

13. ГОСТ 5985-79 (CT СЭВ 3963-83) Нефтепродукты. Метод определения кислотности и кислотного числа М.: Издательство стандартов, 1994. - 9 с.

14. ГОСТ 6581-75 (СТ СЭВ 3166-81) Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний М: ИПК Издательство стандартов, 1998. - 13 с.

15. ГОСТ 981-75 Масла нефтяные. Метод определения стабильности против окисления М: Издательство стандартов, 1992. - 9 с.

16. ГОСТ Р 52719-2007. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. -М.: Стандартинформ, 2007 45 с.

17. ГОСТ Р 53480-2009 Надежность в технике. Термины и определения М: Издательство стандартов, 2010 - 27 с.

18. ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений, ч. 1. Основные положения и определения. М.: ГОССТАНДАРТ РОССИИ, 2002 - 23 с.

19. Давиденко, И.В. Системы диагностирования высоковольтного маслонаполненного силового электрооборудования: учебное пособие / И.В.Давиденко, В.Н.Осотов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. - 117 с.

20. Дрейпер, Н. Прикладной регрессионный анализ / Н.Дрейпер, Г.Смит: пер. с англ. -3-е изд. М.: Издательский дом «Вильяме», 2007. - 912 с.

21. Дубров, A.M. Многомерные статистические методы: учебник / А.М.Дубров, В.С.Мхитарян, Л.И.Трошин. М.: Финансы и статистика, 1998. - 352 с.

22. Иванов, B.C. Вопросы испытания и эксплуатации трансформаторных масел / В.С.Иванов. М.: БТИ ОРГРЭС, 1962. - 116 с.

23. Ильченко, Н.С. Физические основы разрушения твердых высокомолекулярных диэлектриков частичными разрядами в сильных электрических полях / Н.С.Ильченко, В.М.Кириленко. -М.: Энергия, 1970.

24. Ильченко, Н.С. Полимерные диэлектрики / Н.С.Ильченко, В.М.Кириленко. -Киев: Техшка, 1977.

25. Калачева, Н.И. Основные критерии оценки состояния силовых трансформаторов по анализу растворенных газов / Н.И.Калачева // Сборник

26. Современные проблемы оценки состояния и обслуживания маслонаполненного оборудования». Выпуск 5. СПб.: ПЭИПК, 1997. С.217 - 225.

27. Клекка, У.Р. Дискриминантный анализ / У.Р.Клекка // Факторный, дискриминантный и кластерный анализ: пер. с англ. Джон Ким, Ч.У.Мьюллер и др. — М.: Финансы и статистика, 1989. — 215с.

28. Кобзарь, А.Н. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников / А.Н.Кобзарь. М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2006. - 816 с.

29. Койков, С.Н. Электрическое старение твердых диэлектриков / С.Н.Койков,

30. A.Н.Цикин. Л.: Энергия, 1968.

31. Крищенко, В.П.Техника лабораторных работ / В.П.Крищенко. М.: Агропромиздат,1988 - 255 с.

32. Кучинский, Г.С. Изоляция установок высокого напряжения / Г.С.Кучинский,

33. B.Е.Кизиветтер, Ю.С.Пинталь. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 368 с.

34. Лапач, С.М. Статистика в науке и бизнесе / С.М.Лапач, А.В.Чубенко, П.Н.Бабич. К.: МОРИОН, 2002. - 640 с.

35. Липштейн, P.A. О механизме действия ингибиторов окисления / Р.А.Липштейн // Присадки к маслам. Труды второго всесоюзного научно-технического совещания. -М.: Изд-во «Химия»,1968. С. 169 177.

36. Липштейн, P.A. Трансформаторные масла / Р.А.Липштейн, М.И.Шахнович. -М.: «Энергоатомиздат», 1983. 296 с.

37. Липштейн, P.A. Электрофизические свойства изоляционных масел и лабораторные методы их оценки / Р.А.Липштейн, Е.Н.Штерн // Жидкие топлива и масла на электростанциях. Выпуск 1. М.:БТИ, 1966. С.80 - 100.

38. Локшин, М.В. Измерение диэлектрических потерь высоковольтной изоляции / М.В.Локшин, П.М.Сви. М.: «Энергия», 1966. - 141 с.

39. Львов, М.Ю. Об оценке состояния силовых трансформаторов с длительным сроком эксплуатации / М.Ю.Львов // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 11.- СПб.: ПЭИПК, 2000. С.264-268.

40. Львов, М.Ю. Физико-химические методы в практике оценки состояния силовых трансформаторов в условиях эксплуатации: учебно-методическое пособие / М.Ю.Львов, П.П.Кутлер. М.: ИУЭ ГУУ, ВИПК-энерго, ИПКгосслужбы, 2003 - 20 с.

41. Макарова, Н.В. Статистика в EXCEL: учеб. пособие / Н.В.Макарова, В.Я.Трофимец. М.: Финансы и статистика, 2002. - 368 с.

42. Маневич, Л.О. Обработка трансформаторного масла / Л.О.Маневич. М.: «Энергия», 1975. - 72 с.

43. Масла трансформаторные. Инструкция по проведению экспериментальных работ при оценке восприимчивости трансформаторного масла к воздействию антиокислительной присадки (ионол) / ОАО «МРСК Северо-Запада» СПб, 2010. - 11 с.

44. Многомерный статистический анализ в экономике: учеб. пособие для вузов / Л.А.Сошникова, В.Н.Тамашевич, Г.Уебе, М.Шефер: под ред. проф. В.Н. Тамашевича. -М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. 598 с.

45. Монастырский, А.Е. Проблемы эксплуатации и диагностики маслонаполненного оборудования / А.Е.Монастырский // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 16. СПб.: ПЭИПК, 2001. С.38-43.

46. Монастырский, А.Е. Регенерация, сушка и дегазация трансформаторного масла: учебное пособие / А.Е.Монастырский. СПб.: ПЭИПК, 2004. - 41 с.

47. Монастырский, А.Е. Технико-экономические проблемы диагностики трансформаторного оборудования / А.Е.Монастырский, В.И.Бунин, Я.А.Евдокимов // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 28. -СПб.: ПЭИПК, 2005. С.367-372.

48. МУ 1.3.3.99.0037-2009 Диагностика электрических аппаратов, распределительных устройств электростанций и подстанций Электронный ресурс. / Электронная библиотека ЗАО «Современные информационные услуги» http://www.snti.ru/.

49. Наследов, А.Д. SPSS 15: профессиональный статистический анализ данных / А.Д.Наследов. СПб.: Питер, 2008. - 416 с.

50. Непрокин, В.И. К вопросу диагностирования изоляции силовых трансформаторов, эксплуатируемых в России / В.И.Непрокин, Л.М.Рыбаков // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 31. СПб.: ПЭИПК, 2008. С.433-439.

51. Ниворожкина, Л.И. Многомерные статистические методы в экономике: учебник / Л.И.Ниворожкина, С.В.Арженовский. М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К»; Ростов н/Д: Наука-Спектр, 2008. - 224 с.

52. О повреждениях силовых трансформаторов напряжением 110-500кВ в эксплуатации / Б.В.Ванин, Ю.Н.Львов, М.Ю.Львов, Б.Н.Неклепаев, К.Н.Антипов, А.С.Сурба, М.И.Чичинский // Электрические станции. 2001. - №9. С.53-58.

53. Орлов, А.И. Непараметрическое точечное и интервальное оценивание характеристик распределения / А.И.Орлов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. Т.70 - 2004 - № 5. С. 65-70.

54. Петри, А. Наглядная статистика в медицине / А.Петри, К.Сэбин; пер. с английского. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. - 144 с.

55. Повышение эффективности традиционных методов контроля изоляции трансформаторов / Б.В.Ванин, Ф.Я.Левин, В.В.Соколов, Н.П.Фуфурин // Электрические станции. 1983. - №8. С.52-56.

56. Попов, Г.В. Алгоритм комплексной диагностики масляных трансформаторов / Г.В.Попов, Ю.Ю.Рогожков // Электрические станции. 2003. - №8. С.54-59.

57. Поскотина, В.П. Электрофизическая стабильность трансформаторных масел / В.П.Поскотина, Г.Д.Головань // «Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность». 2010. - №2. С.40 - 42.

58. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. Министерство энергетики РФ. СПб.: ООО «Барс»,2003 - 276 с.

59. РД 34.43.105-89. Методические указания по эксплуатации трансформаторных масел М.: Технорматив, 2007. - 51с.

60. РД 34.45-51.300-97. Объемами и нормами испытаний электрооборудования / Под общ. ред. Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамиконянца 6-е изд., с изм. и доп. -М.: ЭНАС, 2007.-256 с.

61. РД 50-690-89 Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным. М.: Издательство стандартов, 1990,- 132 с.

62. РД 153-34.0-46.302-00. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле. М.: Технорматив, 2007. - 30 с.

63. Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования. / Под ред. Ф.Л.Когана. М.: АО «Фирма ОРГРЭС», 2001.

64. Сви, П.М. Контроль изоляции оборудования высокого напряжения / П.М.Сви. -М.: Энергия, 1980.- 113 с.

65. Силовые трансформаторы: справочная книга / Под ред. С.Д.Лизунова, А.К.Лоханина. М.: Энергоиздат, 2004. - 616 с.

66. Сканави, Г.Й. Физика диэлектриков (область сильных полей) / Г.И.Сканави. -М.: ГИФМА, 1958-907 с.

67. Соколов, В.В. Оценка увлажнения изоляции трансформаторов без отключения их от сети / В.В.Соколов // Соколов В.В. Избранные труды. / Сост. А.Г.Овсянников, В.Н.Осотов, В.Н.Бережной Екатеринбург: Издательский дом «Автограф», 2010. С. 5164.

68. Соколов, В.В. Опыт обновления и продления срока службы мощных силовых трансформаторов / В.В.Соколов // Соколов В.В. Избранные труды. / Сост. А.Г.Овсянников, В.Н.Осотов, В.Н.Бережной Екатеринбург: Издательский дом «Автограф», 2010. С. 98 - 104.

69. Соколов, В.В. Вопросы оценки и обеспечения надежности силовых трансформаторов / В.В.Соколов, В.А.Лукащук // Соколов В.В. Избранные труды. / Сост. А.Г.Овсянников, В.Н.Осотов, В.Н.Бережной Екатеринбург: Издательский дом «Автограф», 2010. С. 22-30.

70. Справочник по ремонту и техническому обслуживанию силовых трансформаторов. М.: ИПКгосслужбы, 2008. - 852 с.

71. СТО 01.Б7.02-2010 Стандарт организации. Система менеджмента качества. Диагностика маслонаполненного оборудования по результатам испытаний трансформаторного масла. 2-е изд., перераб. и доп. - ОАО «МРСК Северо-Запада». -СПб, 2010- 100 с.

72. СТО 70238424.27.100.053-2009. Энергетические масла и маслохозяйства электрических станций и сетей. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования М: НП «ИНВЭЛ», 2010. - 166 с.

73. Таджибаев, А.И. Диагностика маслонаполненного электрооборудования электрических станций и сетей: учебное пособие / А.И.Таджибаев, А.Е.Монастырский. -СПб.: Санкт-Петербургский гос.тех.ун-т., 1997.

74. Тьюки, Дж. Анализ результатов наблюдений. Разведочный анализ / Дж.Тьюки: пер. с английского; под ред. В.Ф. Писаренко. М.: Издательство «Мир», 1981. - 690 с.

75. Федеральный закон от 26.03.2003 №35-Ф3 «Об электроэнергетике» федер. закон: принят Гос. Думой ФС РФ 21.02.2003, ред. от 28.12.2010, с изм. от 07.02.2011. // Материалы ПК «Консультант Плюс» ООО «КонсультантПлюсКоми».

76. Ханк, Д.Э. Бизнес-прогнозирование / Д.Э.Ханк, Д.У.Уичерн, А.Дж.Райтс: пер. с англ. 7-е изд. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 665 с.

77. Химия сероорганических соединений, содержащихся в нефтях и нефтепродуктахм: сборник / М.И.Шахнович, А.И.Данилова, Р.А.Липштейн, Т.А.Данилова, И.Н.Тиц-Скворцова. Высшая научная сессия. - Т.8. - Химия, 1966

78. ЦИРКУЛЯР Ц-01-98 (Э) Об области применения и порядке смешивания трансформаторных масел. М., 1998. - 10 с.

79. Черножуков, Н.И. Окисляемость минеральных масел / Н.И.Черножуков, С.Э.Крейн. Гостоптехиздат, 1959.

80. Шишкин, П.И. Регенерация отработанных нефтяных масел / П.И.Шишкин, И.В.Брай. М.: Изд-во «Химия», 1970. - 303 с.

81. Эддоус М. Методы принятия решений / М.Эддоус, Р.Стэнфилд: пер. с англ. под ред. член-корр. РАН И.И. Елисеевой. М.: Аудит, ЮНИТИ, 1997. - 590 с.

82. Эммануэль, Н.М. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе / Н.М.Эммануэль, Е.Т.Денисов, З.К.Майзус. Изд-во «Наука», 1965.

83. Buntine, W. A theory of classification rules / W.Buntine. 1992.

84. Classification and regression trees / L.Breiman, J.H.Friedman, R.A.Olshen, C.J.Stone. Monterey, CA: Wadsworth & Brooks/Cole Advanced Books & Software, 1984. -358 p.

85. Doyle, P. The use of Automatic Interaction Detection and similar search procedures / P.Doyle. Operational Research Quarterly, 1973. P. 24, 465-467.

86. Garton, C.G. The energy of discharges and their interaction with solid dielectrics / C.G.Garton // Gas Discharges and Electricity Supply Industry, 1962.

87. Lim, T.-S. An empirical comparison of decision trees and other classification methods / T.-S.Lim, W.-Y.Loh, Y.-S.Shih. Technical Report 979, Department of Statistics, University of Wisconsin, Madison, 1997.

88. Loh, W.-Y. Split selection methods for classification trees / W.-Y. Loh, Y.-S.Shih. -Statistica Sinica, 1997. P. 7, 815-840.

89. Learning, M. Neural and Statistical Classification Neural and Statistical Classification / Machine Learning. Editors D. Mitchie et.al, 1994.

90. Murthy, S. Automatic construction of decision trees from data: A Multi-disciplinary survey / S.Murthy. 1997.

91. Quinlan, J.R. Oversearching and layered search in empirical learning / J.R.Quinlan, R.M.Cameron-Jones // Proceedings of the 14th International Joint Conference on Artificial Intelligence, Montreal (Vol. 2). Morgan Kaufman, 1995. P. 1019-1024.

92. Ripley, B.D. Pattern recognition and neural networks / B.D. Ripley. Cambridge: Cambridge University Press, 1996.

93. Sokolov, V. How to extend the life of power transformer / V.Sokolov // Proceedings of the Tech Con NA, San Antonio, USA, Januari 2004.

94. СПИСОК ИЛЛЮСТРИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА

95. Номер иллюстрации Наименование иллюстрации Номер страницы, на которой расположена иллюстрация

96. Рисунок 1.1 Кинетические кривые окисляемости масел 20

97. Рисунок 1.2 Снижение кислотного числа трансформаторного масла в зависимости от продолжительности сорбции различными адсорбентами (2% от количества масла). 34

98. Рисунок 2.1 Изменение вероятности ухудшения показателей качества масла, характеризующих его ресурс 48

99. Рисунок 2.2 Принцип построения ящичной диаграммы 59

100. Рисунок 3.1 Зависимость фактора КЧ от фактора ВКЩ 82

101. Рисунок 3.2 Диаграмма рассеяния для преобразованных переменных фактора и отклика: Возраст КЧОМ (R- adj линейная регрессия 0,005) 83

102. Рисунок 3.4 Диаграмма рассеяния для преобразованных переменных фактора и отклика Возраст КЧОМ с расслоением по фактору Стабильность 86

103. Рисунок 3.5 Диаграмма рассеяния для преобразованных переменных фактора и отклика с расслоением по фактору Стабильность: а) КЧ КЧОМ; б) ВКЩ - КЧОМ; в) TgöM - КЧОМ; г) Присадка - КЧОМ 87

104. Рисунок 3.6 Гистограмма остатков однофакторной модели для преобразованного отклика КЧОМ. 94

105. Рисунок 3.7 Диаграмма рассеяния остатков от теоретического (расчетного) значения отклика однофакторной модели для преобразованного отклика КЧОМ 94

106. Рисунок 3.8 Ящичные диаграммы фактора Возраст по классам Стабильности 98

107. Рисунок 3.9 Ящичные диаграммы факторов по классам Стабильности: а) КЧ; б) ВКЩ; в) TgSм; г) Присадка 99

108. Рисунок 3.10 Графики медиан показателей качества масла для различных классов Стабильности с доверительными интервалами: а КЧ; б - ВКЩ; в - Tgдм; г - Присадка. 101

109. Рисунок 3.11 Дерево классификации трансформаторов на группы по классу Стабильности на основе трех факторов 104

110. Рисунок 3.12 Дерево классификации трансформаторов на группы по классам Стабильности на основе фактора КЧ 105

111. Рисунок 3.13 График изменения значений показателей качества масла от доли утраченного ресурса: а КЧ; б -ВКЩ; в - Tgдм; г - Присадка. 112

112. Рисунок 3.14 Значения исходных показателей качества масла, восстановление ресурса которых эффективно только при расходе силикагеля не менее 5% от массы масла: а для КЧ; б - для Tgдм 116

113. Рисунок 3.15 Динамика изменения затрат на восстановление ресурса масла в зависимости от степени его старения/доли утраченного ресурса 117