Ресурсосберегающие методы определения работоспособности электрических цепей регуляторов напряжения под нагрузкой силовых трансформаторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Иванова, Татьяна Георгиевна

• Иванова, Татьяна Георгиевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Иванова, Татьяна Георгиевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ РЕГУЛЯТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ И МЕТОДОВ ИХ КОНТРОЛЯ

1.1 Переключающие устройства без возбуждения

1.2 Переключающие устройства для регулирования напряжения под нагрузкой

1.2.1 Переключающие устройства реакторного типа

1.2.2 Переключающие устройства с токоограничивающими резисторами

1.3 Традиционные методы контроля регуляторов напряжения под нагрузкой со сливом масла

1.3.1 Измерение активного сопротивления токоограничивающих резисторов

1.3.2 Традиционные схемы осциллографирования электрических цепей контактной системы РПН

1.3.3 Осциллографирование круговой диаграммы переключающих устройств

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1

ГЛАВА II НОВЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЦЕПЕЙ РПН ТИПА РНТА-35/200

2.1 Особенности переключающего устройства типа РНТА-35/200

2.2 Метод определения состояния цепей дугогасительных контактов РПН типа РНТА-35/200

2.3 Методика определения состояния токоограничивающих резисторов РПН типа РНТА-35/200

2.4 Уточнённый метод и устройство для снятия временной диаграммы избирателя и контактора РПН типа РНТА-35/200

2.5 Математическая модель процесса переключения РПН

2.6 Оценка длительности переходного процесса при включении трансформатора в режиме осциллографирования

2.7 Теоретические основы осциллографирования без вскрытия бака

РПН и слива трансформаторного масла

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II

ГЛАВА III АЛГОРИТМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ РПН ТИПА РНТА-35/200

3.1 Связь процесса диагностирования и структуры операторов ЦО

3.2 Разработка алгоритмов автоматизированного процесса диагностирования

3.3 Построение алгоритма автоматизированного определения работоспособности РНТА-35/200

3.4 Построение алгоритма процесса цифрового осциллографирования РПН типа РНТА-35/200

3.5 Обоснование степени автоматизации диагностирования

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III

ГЛАВА IV АПРОБИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Практические результаты цифрового осциллографирования работы РНТА-35/200 на энергообъектах

4.2 Результаты расчётов на основе математического моделирования процесса переключения РПН типа РНТА-35/200

4.3 Оценка экономической эффективности методов контроля работы РНТА-35/200 без вскрытия бака и слива трансформаторного масла

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

СПИСОК АВТОРСКИХ ПУБЛИКАЦИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ _Расчёт значений индуктивности рассеяния трансформатора типа ТРДН-40000/100/6/6, зав. № 23737 другими известными способами

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ресурсосберегающие методы определения работоспособности электрических цепей регуляторов напряжения под нагрузкой силовых трансформаторов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Передача и распределение электроэнергии в электроэнергетических системах осуществляется сложными электротехническими комплексами, неотъемлемой частью которых являются силовые трансформаторы со встроенными дорогостоящими устройствами с движущимися электромеханическими элементами. Одним из таких устройств является так называемый регулятор напряжения под нагрузкой (РПН). Широко распространённым способом регулирования напряжения в электрических сетях является выбор ответвлений в обмотках силовых высоковольтных трансформаторах (СВТ). Регулирование напряжения за счёт изменения числа витков при отключённой нагрузке в эксплуатационных условиях не обеспечивает требуемую оперативность. В связи с этим, как правило, используют трансформаторы, снабжённые специальными механическими коммутаторами, обеспечивающими переключение ответвлений обмоток под нагрузкой.

Нормы испытания электрооборудования [1] в общем случае не содержат требований определенных видов контроля состояния переключающих устройств (ПУ) или их элементов. Согласно [2] каждый РПН должен подвергаться изготовителем приёмо-сдаточным испытаниям. Однако указывается, что виды (объём) проверок устанавливаются нормативными документами заводов-изготовителей трансформаторов, например, [3]. Согласно этому документу при вводе новых трансформаторов в эксплуатацию в объём испытаний РПН входит: измерение крутящего момента, измерения сопротивлений элементов токоограничивающих резисторов (ТР) и реакторов, проверка последовательности действия контактов, испытание электрической прочности изоляции, измерение контактного нажатия, проверка работы отдельных элементов и их взаимодействия с механизмом привода.

Следует отметить, что выполнением перечисленных видов проверок РПН в эксплуатации не исчерпывается весь объём необходимого полного контроля. Они

могут быть эффективны в сочетании с плановыми очередными и внеочередными ремонтами, при которых производится разборка, осмотр, дефектация, замена или ремонт изношенных элементов ПУ[4].

Одной из серьёзных проблем в энергетике является проблема старения высоковольтного электротехнического и энергетического оборудования. По экспертным оценкам уровня износа СВТ доля оборудования, подлежащего замене, приблизилась к 80%. Если говорить о качественной характеристике состояния такого электротехнического комплекса как трансформатор - РПН, то здесь ситуация, по мнению эксплуатационников, не лучшая - нет полной диагностики и нет должной информационной базы данных [А1].

Устройство регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой (РПН) по своему исполнению является сложным и часто недостаточно надёжным узлом силового трансформатора. В то же время авария РЕИ может привести к серьёзному повреждению трансформатора в целом, в крайнем случае — к пожару и взрыву. Из официальных данных известно, что до 40% катастрофических аварий трансформаторов связаны с повреждениями РПН [5]. Из-за наличия движущихся электромеханических элементов трансформаторы с РПН требуют в 3-5 раз больших трудозатрат для контроля их состояния по сравнению с нерегулируемыми устройствами. Этот фактор, а также пониженная, в среднем, надёжность трансформаторов с РПН должны учитываться при решении вопроса о замене или ремонте ПУ, а также в организации оперативного контроля состояния данного устройства.

Опыт эксплуатации СВТ показывает, что экономический ущерб от аварии РПН исчисляется значительными финансовыми средствами, не считая те крупные затраты, которые необходимы для восстановления работоспособности дорогостоящего оборудования [6,7]. В связи с этим в эксплуатации на предприятиях энергосистем контролю состояния РПН уделяется большое внимание. Один из основных видов типовых неисправностей - повреждение контактов контактора вследствие искрения, перегрева контактных соединений, их оплавления и выгорания. Известно, что РПН предназначены обычно для

регулирования напряжения на шинах распределительных подстанций. От стабильной работы этих устройств зависит не только качество электрической энергии, но и надёжность работы всего энергообъекта. Одной из главных особенностей режима функционирования устройства РПН является большое количество ответвлений. Выход из строя ПУ означает, в большинстве случаев, аварию трансформатора. Из данных эксплуатации выявлено, что вероятность аварии различных узлов СВТ гораздо ниже, чем у РПН. Есть примеры уничтожения всей подстанции, которое произошло из-за относительно совсем небольшого количества горящего масла (около 200 литров) в баке РПН.

Долгое время процент выхода из строя отечественных силовых трансформаторов по причине дефектов РПН было практически вдвое меньше, чем по данным статистики других стран. Это приводило наших специалистов к мысли о хорошем качестве таких устройств, установленных на отечественных трансформаторах, и о ненужности применения функции контроля состояния РПН в создаваемых системах мониторинга. На самом же деле всё обстояло иначе, на одно переключение РПН отечественного СВТ приходилось не менее сотни коммутаций данного устройства (в единицу времени) в других странах, что обуславливало пониженную аварийность нашего оборудования, имевшего, как оказалось, худшие технические параметры. Все это было следствием низких требований к качеству электроэнергии в нашей стране - на некоторых понижающих трансформаторах устройство РПН не переключалось вообще никогда! В настоящее время экономическая ситуация в энергетике меняется, к качеству электроэнергии потребители предъявляют всё более жёсткие требования, что однозначно приводит к резкому увеличению нагрузки на РПН. Как показывает практика, устройства РПН на эксплуатируемых трансформаторах абсолютно не готовы к требуемому поддержанию напряжения на шинах потребителя на должном уровне. Даже все более широкое внедрение на новых трансформаторах современных устройств переключения напряжения производства мировых грандов не решает эту проблему, а только приводит процент аварийного выхода устройств РПН из строя, как минимум, к

среднестатистическому мировому уровню, который тоже опасно велик для надёжной эксплуатации силовых трансформаторов [8]. Из всего вышеперечисленного можно сказать, что к надёжности работы устройств РПН трансформаторов предъявляются весьма высокие требования.

В эксплуатации данных устройств наиболее частыми неисправностями являются механические неполадки ПУ из-за износа узлов кинематической схемы, приводящие к плохому контакту в схеме РПН - дефекты пружин, привода и других движущихся узлов контактора и избирателя. Эти неисправности сами по себе не сильно влияют на основную работу трансформатора, но являются причиной электрических и изоляционных дефектов, которые могут привести в дальнейшем не только к повреждению РПН, но и регулировочной обмотки дорогостоящего электрооборудования. Одним из основных испытаний ПУ при приёмке, после ремонта и во время ревизии РПН - это проверка последовательности работы контактной системы [9]. Фиксация моментов срабатывания в сопоставлении со значениями угла поворота вала даёт картину взаимного расположения контактов и их отклонения от ранее полученной диаграммы. Осциллографирование токов в процессе переключения позволяет выявить развитие дефектов на ранних стадиях: затягивание срабатывания, неодновременность срабатывания по фазам, неоднократность срабатывания контакта. Анализ моментов времени и позиций переключателя позволяет обнаружить неисправности в работе реверсирующего узла и предупредить возможное залипание контактов. Такой дефект чаще всего возникает, если контакты долгое время находятся не в рабочем состоянии (без тока).

Для контроля исправной работы переключающих устройств проводят проверки. Для реакторного типа РПН - это снятие круговой диаграммы срабатывания контактора и избирателей. Для быстродействующего типа РПН, кроме снятия круговой диаграммы, дополнительно требуется осциллограмма работы контактора. Круговая диаграмма - это развёрнутый график последовательности срабатывания элементов РПН в зависимости от угла поворота основного вала переключающего устройства, либо от количества

оборотов вала привода. Так как на круговой диаграмме невозможно отразить работу контактора, выполняется дополнительная проверка - «осциллограмма работы контактора». Основное требование к приборам подобного типа - это достоверное снятие характеристик последовательности переключения РПН трансформаторов. Измерением омического сопротивления удаётся обнаружить дефекты в контактных соединениях контактора РПН, а также возможно обнаружение неисправностей токоограничивающих резисторов [А2].

В настоящее время в большинстве энергетических систем полный контроль работоспособности устройств РПН осуществляют устаревшими трудоёмкими методами, при которых вскрываются их баки и сливается на время ремонта трансформаторное масло (несколько сот кг). Кроме того, эти методы требуют наличия многочисленных приборов (точные вольтметры, амперметры, мосты переменного и постоянного тока, регулировочные трансформаторы и т. д.). Заметим также, что этими методами диагностирования не удаётся провести мониторинг РПН в условиях большой влажности, отрицательных температур и других неблагоприятных параметрах окружающей среды на открытом распределительном устройстве.

В 2000 году ООО «Тольяттинский трансформатор» освоил серийный выпуск новых компактных РПН типа РНТА-У-З5/200. В этих РПН переключатели, силовые контакты и предызбиратель располагаются внутри контактора. Также в конструкции контактной системы данного типа РПН отсутствуют второй токоограничивающий резистор и дугогасительный контакт. В этом устройстве контактор совмещён с устройством привода, поэтому в нём нет соединительных валов и редукторов. Особенностью данного вида РПН, в отличие от других, является то, что осциллографирование его контактной системы и снятие временных диаграмм на сегодняшний день возможны лишь в заводских условиях на специальном стенде. В силу всего этого, разработка новых методов контроля РПН такого типа без демонтажа и без вскрытия его бака, а также откачки из него диэлектрической жидкости является весьма актуальной и сложной научно-технической задачей.

Данная диссертационная работа посвящена исследованиям и созданию новых ресурсосберегающих методов контроля работоспособности таких РПН.

Цель работы - разработка новых эффективных ресурсосберегающих методов определения работоспособности электрических цепей РПН силовых трансформаторов.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработка способа и устройства ускоренного контроля дугогасительных контактов РПН типа РНТА-35/200 без вскрытия бака и слива трансформаторного масла.

2. Создание способа контроля электрических цепей токоограничивающих резисторов РПН типа РНТА-35/200 без вскрытия бака и слива трансформаторного масла.

3. Разработка способа и устройства для автоматизированного снятия временной диаграммы работы избирателя и контактора РПН типа РНТА-35/200.

4. Разработка схемной, математической и алгоритмической модели процессов переключения быстродействующего РПН для расчёта индуктивности рассеяния обмоток СВТ.

5. Создание алгоритма определения работоспособности электрических цепей РПН путём оценки постоянной времени В£ цепи обмотки трансформатора и контактов ПУ, а также разработка алгоритма процесса диагностирования РПН.

Методы исследования.

Работа базировалась на фундаментальных законах теоретической электротехники, основных разделов высшей математики, в том числе теории дифференциальных уравнений, методах математического и численного моделирования и выполнялась с применением современных достижений микроэлектроники, цифровой обработки сигналов и компьютерных технологий. Экспериментально-расчётные исследования выполнены с использованием программы МаЙ1са& Экспериментальные исследования данных, полученные в полевых условиях на подстанциях, проводились с использованием отечественного

многоканального цифрового осциллографа (ЦО) повышенной помехоустойчивости марки МЦР-01.

Достоверность результатов исследований и разработок подтверждена в серии работ по комплексному обследованию РПН в условиях эксплуатации на действующих открытых распределительных устройствах системы электроснабжения Чувашской Республики. Обоснование теоретических положений разработанных методов контроля выполнено с учётом известных физических законов. Анализ экспериментальных данных проведён с соблюдением положений достоверности статистической обработки результатов испытаний физических измерений.

Положения, выносимые на защиту:

1. Метод ускоренного контроля состояния цепей дугогасительных контактов с токоограничивающим резистором РПН типа РНТА-3 5/200 без вскрытия его бака и слива диэлектрической жидкости на основе анализа осциллограмм токов с учётом влияния индуктивности высоковольтной обмотки трансформатора.

2. Способ оценки работоспособности дугогасительных и главных контактов РПН типа РНТА-35/200 производят одновременным снятием осциллограмм токов относительно нейтрали и высоковольтной обмотки всех трёх фаз СВТ, а также осциллограмм напряжений на средней отпайке ТР каждой фазы, выведенной на корпус трансформатора с помощью трёхканального цифрового осциллографа.

3. Математическая модель процесса при переключении РПН для расчёта индуктивности рассеяния обмоток СВТ.

4. Алгоритмы определения работоспособности РПН типа РНТА-35/200 и процесса его диагностирования.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней:

1. Разработана ресурсосберегающая методика диагностирования цепей дугогасительных контактов и ТР быстродействующего РПН, отличающаяся от известных тем, что ускоряется и упрощается процесс диагностирования путём анализа осциллограмм токов, с учётом влияния индуктивности обмотки СВТ, с

исключением сложных технологических процедур (вскрытие бака ПУ и слив трансформаторного масла).

2. Разработаны новый быстродействующий автоматизированный способ и устройство для снятия временной диаграммы избирателя и контактора РПН, отличающийся от известных тем, что используется методика одновременного снятия осциллограмм токов относительно нейтрали и высоковольтной обмотки всех трёх фаз СВТ, а также осциллограмм напряжений на средней отпайке ТР каждой фазы, выведенной на корпус трансформатора.

3. Создан достаточно удобный для практических целей метод расчёта индуктивности рассеяния обмоток СВТ, отличающийся от известных тем, что используется методика расчёта параметров переходного процесса КЬ цепи высоковольтной обмотки трансформатора путём цифрового осциллографирования.

4. Впервые разработаны алгоритмы определения работоспособности РПН на основе оценки постоянной времени ЯЬ цепи обмотки трансформатора и контактов ПУ, а также процесса цифрового осциллографирования.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что:

1. Разработанные ресурсосберегающие методы диагностирования цепей дугогасительных контактов и ТР быстродействующего РПН дают возможность оперативно оценить диагностируемые параметры в области электротехнического комплекса (трансформатор - РПН) при любых погодных условиях, существенно снижают эксплуатационные, временные и материальные затраты, продлевают ресурс высоковольтного электрооборудования и увеличивают экологическую безопасность работ сведением к минимуму вероятности загрязнения окружающей среды (патент РФ № 2321866 бюл. № 10 от 10.04.2008, патент РФ № 2314545 бюл. № 1 от 10.01.2008).

2. Созданный новый быстродействующий автоматизированный способ и устройство для снятия временной диаграммы избирателя и контактора РПН углубляет и расширяет методы контроля, а также создаёт предпосылки для

проектирования электрических цепей электротехнического комплекса (СВТ -РПН) (патент РФ № 2342673 бюл. № 36 от 27.12.2008).

3. Предложенный удобный практический метод для расчёта индуктивности рассеяния обмоток СВТ более точный за счёт учёта активных сопротивлений обмоток СВТ (патент РФ № 2377586 бюл. № 36 от 27.12.2009).

4. Разработанные алгоритм определения работоспособности и алгоритм процесса цифрового осциллографирования РПН позволяют проводить контроль переключающего устройства в непрерывном режиме, поддерживают надёжность работы системы электроснабжения и увеличивают ресурс электрооборудования.

5. Способы определения состояния электрических цепей РПН типа РНТА-35/200, разработанные в ходе выполнения диссертационной работы, внедрены и успешно используются на предприятиях филиала ОАО «МРСК-Волги» -«Чувашэнерго», о чём свидетельствуют два акта о внедрении.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на У1-ой Республиканской научно-технической конференции молодых специалистов (г.Чебоксары, 2008 г.), на XV Международной межвузовской школе-семинаре «Методы и средства технической диагностики» (г. Йошкар-Ола, 2008 г.), на Международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г.Новочеркасск, 2012 г.), на научно-практической конференции (г. Чебоксары, ЧПИ филиала МГОУ, 2012 г.).

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 17 научных изданиях. Из них 7 работ в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 4 патента РФ на изобретения, 4 работы в материалах научно-технических и научно-практических конференций, 2 работы в сборниках научных трудов.

Личный вклад. Результаты, изложенные в диссертации, получены лично соискателем. Постановка задач исследований, определение методов решения и анализ результатов исследований выполнены совместно с соавторами опубликованных работ. Лично соискателем разработан способ определения состояния РПН типа РНТА-3 5/200 без вскрытия бака и слива трансформаторного масла.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, приложения, библиографического списка, включающего 80 источников. Работа изложена на 116 страницах, содержит 38 рисунков.

Соответствие диссертации научной специальности.

Диссертация соответствует специальности 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы и затрагивает следующую область исследования:

Обоснование совокупности технических, технологических, экономических, экологических и социальных критериев оценки принимаемых решений в области проектирования, создания и эксплуатации электротехнических комплексов и систем.

14

ГЛАВА I

ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ РЕГУЛЯТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ И МЕТОДОВ ИХ КОНТРОЛЯ

Глава посвящена обзору особенностей различных переключающих устройств в силовых трансформаторах, а также традиционных методов их контроля. Показаны недостатки известных методов определения состояния регуляторов напряжения под нагрузкой.

В зависимости от нагрузки электрической сети меняется напряжение в узлах электропитания. Чтобы электроприёмники потребителей нормально функционировали, необходимо чтобы напряжение не отклонялось больше допустимых пределов от заданного уровня. В связи с этим используются различные способы регулирования напряжения в сети. Один из способов это дискретное изменение соотношения числа витков обмоток первичной и вторичной цепи трансформатора - коэффициента трансформации согласно

выражению: их=и2^~. Конструктивно одна из обмоток трансформатора

м>2

выполняется с ответвлениями, переключая которые, возможно менять его коэффициент трансформации [10, 11]. В зависимости от того, выполняется это когда работает трансформатор или после его отключения от сети, существуют «переключение без возбуждения» (ПБВ) и «регулирование под нагрузкой» (РПН) [12].

1.1 Переключающие устройства без возбуясдения

Самым простым устройством регулирования напряжения является переключающее устройство без возбуждения (ПБВ). В зависимости от класса напряжения трансформатора, его исполнения и числа ступеней регулирования применяют различные по конструкции переключатели ответвлений. Они могут быть трёхфазными (ПТ) и однофазными (П) с сегментными (С), ламельными (Л) и

кольцевыми контактами. Устройство ПБВ состоит из следующих основных элементов: а) система неподвижных контактов, которая соединена с соответствующими регулировочными ответвлениями обмотки; б) система подвижных контактов, последовательно соединяющая те или иные неподвижные контакты. Управление переключающим устройством барабанного типа П-6 (рисунок 1.1) производится ручным приводом, который расположен на крышке бака. С помощью штанги вал привода связан с коленчатым валом переключателя. Переключатель этого типа осуществляет регулирование в пределах пяти положений. Помимо переключателей барабанного типа существуют переключатели реечного типа с ламельными контактами, которые предполагают отключение трансформатора от сети [13,14]. Это невозможно делать регулярно, не лишая потребителей электроэнергии, поэтому данный вид переключения используют во время сезонных переключений. ПБВ позволяет менять коэффициент трансформатора в диапазоне от -5 % до +5 %. На трансформаторах малой мощности ПБВ выполняется при помощи двух ответвлений, на трансформаторах средней и большой мощности с помощью четырёх ответвлений по 2,5 % на каждое [15]. Чаще всего ответвления выполняются на стороне высшего напряжения, так как напряжение на этой стороне в процессе работы трансформатора подвергается изменениям. Преимущество исполнения ответвлений со стороны высшего напряжения состоит в том, что ввиду большего числа витков отбор ±2,5 % и ±5 % количества витков производится с более высокой точностью. Кроме всего этого, на стороне высшего напряжения величина силы тока меньше и переключатель выходит более компактным [16].

Переключающее устройство получается дешевле и проще когда переключение ответвлений обмотки происходит с отключением трансформатора. Однако следует заметить, что такое переключение не может проводиться часто, так как энергоснабжение потребителей осуществляется с перерывом. Поэтому этот способ используется, прежде всего, для коррекции вторичного напряжения сетевых понижающих трансформаторов в зависимости от уровня первичного напряжения на данном участке сети в связи с сезонным изменением нагрузки [16].

Рисунок 1.1 - Переключатель ответвлений барабанного типа (а) и схема переключения ответвлений (б), показанная в положении, при котором стержни А4 и А5 соединены контактными кольцами 5.

1 — изолирующее основание; 2 — ответвления от обмоток; 3 - неподвижные контакты (А1-А6); 4 - коленчатый вал; 5 - подвижные контактные кольца; 6 -изолирующая штанга

1.2 Переключающие устройства для регулирования напряжения под

нагрузкой

Данный тип переключений связан с постоянным изменением нагрузки (например, нагрузка на сеть ночью и днём будет разная) и применяется для оперативных переключений. РПН может менять значение коэффициента трансформации в пределах от ±10 до ±16 % (примерно по 1,5 % на ответвление) в зависимости от того, какой мощности и на какое напряжение выполнен трансформатор [17]. Так как величина силы тока меньше на стороне высокого напряжения, то соответственно регулирование выполняется именно там, следовательно, устройство РПН выполнить дешевле и проще. Регулирование может производиться как вручную, так и автоматически. Устройства РПН состоят из переключателя (или избирателя), контактора, токоограничивающего реактора (или резистора) и приводного механизма. Реактор и избиратель (ввиду того, что на его контактах дуги не возникает) обычно размещают в баке трансформатора, а контактор помещают в отдельном масляном баке, чтобы не допускать разложения масла электрической дугой в трансформаторе [18]. Контакты избирателя вводят необходимую ступень регулировочных ответвлений, следовательно, он необходим для выбора нужного ответвления обмотки. Контактор служит для отключения и изменения тока в цепях РПН, заранее подготовленных к этому избирателем. Токоограничивающий резистор предназначен для непродолжительного замыкания регулировочной части обмотки между вновь вводимым и работающим ответвлением. Сопротивление обеспечивает переход нагрузки с одного ответвления на другое без перерыва тока нагрузки трансформатора, а также уменьшает циркулирующий ток, который возникает в контуре. Синхронное переключение всех контактов выполняет приводной механизм. Все регуляторы напряжения под нагрузкой можно разделить на два основных класса в зависимости от используемых токоограничивающих резисторов: 1) переключающие устройства с реакторами и 2) переключающие устройства с активными токоограничивающими резисторами [13, 19, 20].

1.2.1 Переключающие устройства реакторного типа

Следует отметить следующие особенности переключающего устройства реакторного типа: контактор размыкает и замыкает какой-то ток, следовательно, процесс протекает с горением дуги. Переключение контактов избирателя происходит без разрыва тока, то есть после того, как соответствующая цепь окажется разомкнутой. Слаженная работа приводного механизма, приводимого в действие двигателем с реверсивным пускателем, обеспечивает необходимую последовательность размыкания и замыкания тех и других контактов. Реактор в процессе коммутации уменьшает циркулирующий ток и рассчитан на продолжительное протекание номинального тока. Последняя особенность говорит о том, что заклинивание привода в промежуточном положении, когда переключатель находится в положении "мост" (рисунок 1.2, в) или когда ток нагрузки течёт по одной части реактора, для переключающих устройств реакторного типа обычно не вызывает повреждений и не является опасным. Но при первой же удобной возможности РПН необходимо возвращать в исходное рабочее положение, чтобы не произошло перегрева контактов из-за неполного их прикосновения. Как правило, реактор и избиратель находятся в баке трансформатора, а контактор размещают в отдельном масляном баке, чтобы не допустить разложения диэлектрической жидкости электрической дугой в трансформаторе. Обычно все переключающие устройства реакторного типа могут продолжительно функционировать в промежуточных положениях, так как реактор предназначен на продолжительное протекание тока нагрузки. По этой причине привод реакторных переключающих устройств не нуждается в специальных быстродействующих механизмах и эти переключатели являются принципиально весьма надёжными [20].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Иванова, Татьяна Георгиевна, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Объём и нормы испытаний электрооборудования // Под общ. ред. Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамиконянца РД 34.45-51.300-97. 6-е изд., с изм. и доп. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС. - 2003. - 256 с.

2. ГОСТ 24126-80 Устройства регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой. - М.: Изд-во стандартов, 1988. — 24 с.

3. Руководящий документ. Трансформаторы силовые. Трансформирование, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию. РД 363-87 (ПО «Запорожтрансформатор»).

4. Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования. Раздел 2. Методы контроля состояния силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих и дугогасящих реакторов. Москва, ОРГРЭС, 1997. - 100 с.

5. Bengtsson Т., Kols Н., Foata М., Leonard F. Непрерывный контроль работы устройств РПН. Monitoring tap-changer operations. Доклад СИГРЭ 12-209, 1998.-Р. 12-209.

6. Алексеев, Б.А. Контроль состояния (диагностика) крупных силовых трансформаторов / Б.А. Алексеев. — М.: НЦ ЭНАС, 2002. — 216 с.

7. Myers, С. Transformers Condition Monitoring by Oil Analysis, Large or Small Contentment or Catastrophe / C. Myers // IEE/IMeChE International Conference on Power Station Maintenance-Profitability through Reliability. -1998.-pp. 53-58.

8. Русов, B.A. Диагностический мониторинг высоковольтных силовых трансформаторов / B.A. Русов. - Пермь: Компромисс, 2012г. — 159с.

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

Ю.Смагин, А.П. Серии трансформаторов 110 кВ с РПН. Этапы развития / А.П. Смагин // Электро. - 2009. - № 4. - с. 40-43.

11.Баркан, Я. Д. Эксплуатация электрических систем: Учебное пособие для электроэнергетических спец. Вузов / Я.Д. Баркан. — М: Высшая школа, 1990 - 304 с.

12.Беркович, М.А. Автоматика энергосистем: Учеб. для техникумов/ М.А. Беркович, В.А. Гладышев, В.А. Семенов. — 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1991. - 240 с.

13.Фишлер, Я.Л Преобразовательные трансформаторы / Я.Л. Фишлер, Р.Н. Урманов. - М.: Энергия, 1974. - 224с.

14.Порудоминский, В.В. Трансформаторы с переключением под нагрузкой / В.В. Породуминский. - М.: Энергия, 1965. - 264 с.

15. Рожкова, Л. Д. Электрооборудование станций и подстанций: учебник для техникумов / Л. Д. Рожкова, В. С. Козулин. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 е.: ил. ББК 31.277.1 Р63.

16. Вольдек, А.И. Электрические машины: учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений / А.И. Вольдек. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергия, 1974. - 840 с.

17.Городецкий, С. А. Монтаж силовых трансформаторов напряжением до 110 кВ / С.А. Городецкий. - М.: Энергия, 1972. - 80 с.

18.Красник, В.В. Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств /В.В. Красник. - М.: НЦ ЭНАС, 2011. — 320 с.

19.Порудоминский, В.В. Устройства переключения трансформаторов под нагрузкой / В.В. Породуминский. - 2-е изд., перераб. и испр. - М.: Энергия, 1974.-288 с.

20.Дымков, А.М. Расчет и конструирование трансформаторов: учеб. для техникумов / М.А. Дымков. - М.: Высшая школа, 1971. - 264 с.

21. Якобсон, И.Я. Наладка и эксплуатация переключающих устройств силовых трансформаторов / И.Я. Якобсон. - М.: Энергоатомиздат, 1985.- 120 с.

22.Инструкция по монтажу, эксплуатации и ремонту переключающих устройств РС-9. ЕА 500.1г, София, Болгария. - 2002. - 50 с.

23.Садовников, В.А., Колбасов, В.Ф., Кульков, A.B., Никитин, А.В, Цайсиг, Э Задача переключающих устройств серии RS силовых трансформаторов на адаптированные РПН типа MSE компании MR GmbH / В .А. Садовников // Электро. - 2009. - № 2. - с. 42-46.

24.Инструкция по испытанию мощных переключающих устройств типа SAV3, SCV3, SDV3. №856 russ. - Берлин, 1983.-31 с.

25. Филиппишин, В.Я Монтаж силовых трансформаторов / В .Я. Филиппишин, A.C. Туткевич. - М.: Энергоиздат, 1981. - 432 с.

26. ИБДШ. 674261.023 РЭ. Устройство регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой типа PHTA-Y-35/200P-16/20-93У1. Руководство по эксплуатации. ООО «Тольяттинский трансформатор», 2005. - 51 с.

27.Михеев, Г.М. Цифровая диагностика высоковольтного электрооборудования / Г.М. Михеев. - М.: Изд-во «Додэка XXI», 2008.-297 с.

28. Михеев, Г.М. Электростанции и электрические сети. Диагностика и контроль электрооборудования / Г.М Михеев. - М.: Додэка-ХХ1, 2010. - 224 с.

29.Алексенко, Г.В. Испытание высоковольтных и мощных трансформаторов и автотрансформаторов / Г.В. Алексенко, А.К. Ашрятов, Е.С. Фрид. - часть II. М. - JI, Госэнергоиздат, 1962. - 832 с. С черт, (в серии «Трансформаторы», вып.9).

30. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: РД 34.20.501-2003: утв. М-вом энергетики Рос. Федерации: ввод, в действие с 30.06.03. - М.: ЭНАС, 2003. - 264с.

31.0ВЛ 412.070ТО. Устройство переключения типа РНТА-3 5/320. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. — 1973. - 44с.

32. On-load tap-changing gear TRO Veb transformatorenwerk Karl Liebknecht. 116 Berlin-Oberschonowelde. Инструкция по испытанию мощных переключающих устройств типа SAV 3, SCV 3, SDV 3. № 856 russ. Берлин, 1991.-31 с.

33. ОВБ 412.4Ю-ТО-ЛУ. Устройство переключения ответвлений трансформатора под нагрузкой РНОА-110/1000. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1973. - 76 с.

34. Методические указания по наладке устройств переключения ответвлений обмоток под нагрузкой (производства НРБ и ГДР) трансформаторов РПН. - М.: Союзтехэнерго. - 1981. - 44 с.

35. Михеев, Г.М. Цифровой метод контроля круговой диаграммы РПН силовых трансформаторов / Г.М. Михеев [и др.] //Электротехника. -2007.-№1.-С.11-16.

36.Методические указания по наладке устройств переключения ответвлений обмоток под нагрузкой (производства НРБ и ГДР) трансформаторов РПН. - М.:Союзтехэнерго. - 1981. - 44с.

37.Пат. №2290653 Российская Федерация, МПК G01R 29/20. Способ оценки в силовых трёхфазных трансформаторах параметров процесса переключения быстродействующего регулятора под нагрузкой без его вскрытия и устройство для его осуществления / Ю.А. Фёдоров, Г.М. Михеев, В.М. Шевцов, С.Н. Баталыгин; заявитель и патентообладатель авторы; заявл. 20.12.2004; опубл. 27.12.2006. Бюл. №36.

38. Якобсон, И.Я. Испытания переключающих устройств силовых трансформаторов / ИЛ. Якобсон. - М.: Энергия, 1970. - 56с.

39. Якобсон, И.Я. Наладка быстродействующих переключающих устройств силовых трансформаторов / И.Я. Якобсон. — М.: Энергия, 1976. - 96с.: ил.- (Б-ка электромонтера. Вып.433).

40. Фарбман, С.А. Ремонт и модернизация трансформаторов / С.А. Фарбман, А.Ю. Бун, И.М. Райхлин. - 3-е. изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1976.- 616с.: ил. (Трансформаторы. Вып.29).

41.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.

42.ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — введ. 1999-01-01. -М: Изд-во стандартов, 1999. - 35 с.

43 .Михеев, Г.М. Устройство цифрового осциллографирования для диагностики состояния контактора быстродействующего РПН силового трансформатора / Г.М. Михеев, Ю.А. Фёдоров // Промышленная энергетика. - 2005. - №8. - С. 5-7.

44.Михеев, Г.М. Оперативная диагностика контактора быстродействующего регулятора силового трансформатора / Г.М. Михеев, Ю.А. Фёдоров, Гн. М. Михеев // Электротехника. - 2005. — №12.-С.41-46.

45.Михеев, Г.М. Диагностика устройств регулирования напряжения силовых трёхфазных трансформаторов / Г.М. Михеев, Ю.А. Фёдоров, В.М. Шевцов, С.Н. Баталыгин // Электрические станции. - 2006. -№4. - С.54-61.

46.Тихомиров, П.М. Расчёт трансформаторов: учеб. пособие для вузов / П.М. Тихомиров. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986.-528с.

47.Диагностика и профилактическое обслуживание подстанций и отдельных видов их оборудования / СИГРЭ, ИК 12-15, 23, 33, 34, 30// Pro с. Of CIGRE Symposium, Berlin. 19-21.04.1993.

48. Диагностика состояния обмоток силовых трансформаторов путём измерения сопротивления рассеяния / Е. Arri, A. Carta, F. Mocci, М. Tocci // IEEE Trans on Instrum. And Meas. 1993. Vol. 42. №42. №2.P.372-378 (РЖЭ5Ж289/93).

49.Васютинский, С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов / С.Б. Васютинский. - Л: Энергия, 1970. -432 с.

50.Электротехнический справочник. Общие вопросы. Электротехнические материалы. Под общ. ред. профессоров МЭИ В. Г. Герасимова, П. Г. Грудинского, Л. А. Жукова и др. — 6-е изд., испр. и доп. — М.: Энергия, 1980. — 520 с.

51.Петров Г.Н. Электрические машины: в 3 ч. 4.1. Введение. Трансформаторы: учебник для вузов / Г.Н. Петров. - М.: Энергия, 1974. - 240с.

52.Копылов, И.П. Электрические машины / И.П. Копылов. - учеб. для вузов. 4-е изд., испр. - М: Высш. школа, 2004. - 607с.

53.ИБМД 672638.034-24.05 ПС. Трансформатор типа ТРДН-40000/110 -У1 №23737. Паспорт. ООО «Тольяттинский трансформатор» - 2008. - 21 с.

54. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. -1989.-9с.

55. Надёжность технических систем и техногенный риск: электронное учеб. пособие / под ред. В.А. Акимова, В.Л. Лапина, В.М. Попова и др. -2008.

56.Хорольский, В.Я. Надежность электроснабжения: учебное пособие / В.Я. Хорольский, М.А. Таранов. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2013. -128 с.

57. ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 34с.

58.ГОСТ 27518-87 Диагностирование изделий. Общие требования. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 6 с.

59. ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения. -Минск: Межгосударственный Стандарт продукции, 1981. -48с.

60.Вдовико, В.П. Методология диагностирования высоковольтного электрооборудования / В .П. Вдовико. - Новосибирск: Наука, 2011. -118с.

61.Калявин, В.П. Надёжность и диагностика электроустановок: учеб пособие / В.П. Калявин, JI.M. Рыбаков. - Йошкар-Ола: Map. гос. ун-т, 2000. - 348с.

62.Гук, Ю.Б. Анализ надежности электроэнергетических установок / Ю.Б. Гук. - JL: Энергоатомиздат, 1989. - 288 с.

63 .Правила технической эксплуатации электрических сетей и станций Российской Федерации / 15-е изд. - М.: М-во топлива и энергетики, 1996.-342 с.

СПИСОК АВТОРСКИХ ПУБЛИКАЦИЙ

А1. Михеев, Г.М. Диагностика силовых трансформаторов 35-500 кВ проблемы и решения// Г.М. Михеев, Л.Г. Ефремов, Т.Г. Иванова, Х.У. Калан-даров // Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения: сб. научн. тр. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та. - 2011. - С. 61-68.

А2. Михеев, Г.М. Об измерении активного сопротивления обмоток силовых трансформаторов / Г.М. Михеев, С.Н. Баталыгин, Т.Г. Михеева (Т.Г. Иванова) // Электрические станции. - 2006. - №3. - С. 70-73.

A3. Пат. № 2321866 РФ, МПК G01R 31/02. Способ диагностики цепей дугогасительных контактов РПН типа РНТА / Г.М. Михеев, Т.Г. Михеева (Т.Г. Иванова); заявитель и патентообладатель авторы, заявл. 10.07.2006. опубл. 10.04.2008. Бюл. №10. - 6 с.

A4. Михеев, Г.М. Интродиагностика переключающего устройства типа РНТА-35/200 трехфазного силового трансформатора / Г.М. Михеев, В.М. Шевцов, Т.Г. Иванова // Промышленная энергетика. - 2009. - № 1. -С. 12-14.

А5. Иванова, Т.Г. Снятие осциллограмм токов контактной системы переключающего устройства вне заводских условий / Т.Г. Иванова // Материалы Международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики».

Новочеркасск: Южно-российский государственный технический университет.-2012.-С. 16-19.

А6. Иванова, Т.Г. Инновационные методы диагностирования переключающих устройств. / Т.Г. Иванова, Г.М. Михеев // Инновации в образовательном процессе: сборник трудов науч.-практ. конф.. Чебоксары: ЧПИ МГОУ, 2012. - Вып. 10. - С. 92-96.

А7. Иванова, Т.Г. Возможность интродиагностики обмоток силового трансформатора// Т.Г. Иванова, Г.М. Михеев, В.М. Шевцов // Электромеханика. - 2009. - С.136-137.

А8. Пат. № 2314545 РФ, МПК вОЖ 31/02, вОШ 31/333. Способ диагностики цепей токоограничивающих сопротивлений, установленных на симметричных плечах контактора быстродействующих РПН силовых трансформаторов / Г.М. Михеев, Т.Г. Михеева (Т.Г. Иванова); заявитель и патентообладатель авторы, заявл. 28.08.2006. опубл. 10.01.2008. Бюл. №1. - 6 с.

А9. Пат. № 2342673 РФ, МПК вОШ 31/333. Способ и устройство для снятия временной диаграммы избирателя и контактора быстродействующего РПН / Г.М. Михеев, В.М. Шевцов, Т.Г. Михеева (Т.Г. Иванова); заявитель и патентообладатель авторы, заявл. 02.10.06; опубл. 20.04.08. Бюл. №2. - 5 с.

А10. Михеев, Г.М. Способ регистрации временной диаграммы РПН отечественного производства// Г.М. Михеев, В.М. Шевцов, Т.Г. Иванова// Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения: сб. научн. тр. Чебоксары: Изд-во Чуваш. Ун-та. - 2008. - С. 72-78.

АН. Пат. № 2377586 РФ, МПК ООШ 31/06, ШЖ 27/26. Способ определения индуктивности рассеяния трехфазной высоковольтной обмотки силового трансформатора / Г.М. Михеев, В.М. Шевцов, С.Н. Баталыгин, Т.Г. Иванова, Ю.А. Федоров, заявитель авторы, патентообладатель: ООО «Инженерный центр», заявл. 10.04.2008. опубл. 27.12.2009. Бюл. № 36. - 11 с.

А12. Иванова, Т.Г. Определение индуктивности рассеяния обмотки трансформатора путём цифрового осциллографирования контактной системы РПН/ Т.Г. Иванова, В.В. Ванюков, Г.М. Михеев, В.М. Шевцов // Труды Академии электротехнических наук Чувашской Республики. Материалы VI-ой Республиканской научно-технической конференции молодых специалистов. Чебоксары. - 2008. - № 1. - С. 62-66.

А13. Ванюков, В.В. Прямой метод определения индуктивности рассеяния обмоток силового трансформатора /В.В. Ванюков, Т.Г. Иванова, Г.М. Михеев, В.М. Шевцов // Сборник трудов XV Международной межвузовской школы-семинара. Методы и средства технической диагностики. Йошкар-Ола, МарГУ. - 2008. - С. 59-62.

Al4. Михеев, Г.М. Методы определения индуктивности рассеяния обмоток силового трансформатора// Г.М. Михеев, В.М. Шевцов, Т.Г. Иванова // Вестник Чувашского университета. Естественные и технические науки. -2009.-№2.-С. 147-153.

Al5. Иванова, Т.Г. Определение по цифрограммам индуктивности рассеяния обмоток силового трансформатора / Т.Г. Иванова, В.М. Шевцов // Известия вузов. Электромеханика. -2013. -№1. - С. 88-91.

А16. Михеев, Г.М. Экономическая эффективность интродиагностики высоковольтного электрооборудования/ Г.М. Михеев, Л. Г. Ефремов, Т.Г. Иванова // Вестник Чувашского университета. Естественные и технические науки. -2009. -№ 4 -С. 142-146.

Al7. Михеев, Г.М. Экономическая эффективность интродиагностики высоковольтных выключателей и быстродействующих переключающих устройств// Г.М. Михеев, Т.Г. Иванова, Л.Г. Ефремов, Х.У. Каландаров // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. - 2012. - С. 17-24.