Реферати українською » Физика » Сучасні методи діагностики тягових трансформаторів залізниць і побудова експертної системи для обробки результатів тепловізійної діагностики тягових трансформаторів ВСЖД


Реферат Сучасні методи діагностики тягових трансформаторів залізниць і побудова експертної системи для обробки результатів тепловізійної діагностики тягових трансформаторів ВСЖД

міцність ізоляційної конструкції.

>Изоляционное олію є ітеплоотводящей і ізолюючої середовищем. При старінні олію окислюється, що зумовлює освіті органічних кислот, розчинних у маслі, і опадів.Увлажнение знижує електричну міцність олії, термічні впливу призводять докрекингу.

Старіння олії знижує надійність ізоляційної конструкції, оскільки підвищена кислотність сприяє старіння твердої ізоляції, а осадження шламу збільшує діелектричні втрата часу та погіршує відвід тепла. Волога у маслі, переходячи у твердий діелектрик, посилює у ньому процеси руйнації. Наявність у олії пухирців газу сприяє розвитку ЧР.

Через війну впливу всіх згаданих чинників відбувається на зміну структури діелектриків, їх властивостей, з'являються внутрішні дефекти і продукти розкладання.

Прямі методи визначення інтенсивності названих процесів, придатні експлуатаційних умов, відсутні. Застосовуються непрямі методи контролю, і цього використовуються параметри ізоляції, значенні яких визначаються процесами, що відбуваються і діелектриках (поляризація, адсорбція, провідність,). До таких параметрами ставляться комплексна провідність ізоляції, діелектричні втрати, ємність, інтенсивність ЧР. Для діагностування використовуються також залежності цих параметрів від температури, докладеної напруження і часу.

У таблиці 1 наведено які впливають чинники та реакція ізоляції ними. Для повного діагностування доцільно використовувати усі можливі методи. Треба зазначити, що збіг результатів, отриманих в спосіб, дозволяє впевненіше ідентифікувати дефект.

>Браковочним критерієм служить сукупність значень діагностичних параметрів та інших ознак, достатніх з метою оцінки стану контрольованого об'єкту і класифікації його дефектів. Кінцевою метою такої класифікації є прогнозування працездатності устаткування.

Забраковочний критерій приймається відхилення значень контрольованих параметрів за встановлені критерії. У цьому необхідно враховувати, що самі зміни параметра виникають різними дефектами, при розвитку яких небезпека відмови об'єкта неоднакова.


Таблиця 1 - Зміна характеристик ізоляції залежно від які впливають чинників

>Воздействующие чинники >Изменяемие характеристики, процеси в ізоляції
>Увлажнение Зменшення опору
Збільшення ємностіt

Збільшення  

Підвищення температури
Підвищення тиску (введення)

Зниження олії

Зміна хімічного складу
Часткові розряди
Забруднення Зменшення опору

Збільшення  

Підвищення температури

Зниження олії

Зміна хімічного складу
Часткові розряди
>Перенапряжения >Пробой ізоляції
>Межкатушечное івитковое замикання
Часткові розряди
 Перегрів Зменшення опору

Збільшення

Підвищення тиску (введення)
Зміна хімічного складу
Часткові розряди
Продовження таблиці 1
Тривале вплив електричного поля і температури >Пробой ізоляції
>Межкатушечное івитковое замикання
Зміна хімічного складу

Збільшення  

Часткові розряди

Зниження олії

Короткий замикання >Межкатушечное івитковое замикання
Зміщення обмотки
Часткові розряди

1.3Трансформаторное олію - інструмент оцінки стану трансформатора

>Трансформаторное олію є сумішшю досить складних органічних сполук різноманітних класів. У процесі експлуатації під впливом трьох чинників, як електричні і магнітні поля, вологість і температура і в середині, і поза високовольтногомаслонаполненного електроустаткування, відбувається розкладання від початку які утрансформаторном олії органічних сполук. Поза тим, в олію переходять продукти деструкції твердої ізоляції та інших конструкційних матеріалів.

>Образующиеся продукти розкладання своєю чергою можуть вступати

на нові взаємодії друг з одним, наслідком є складніших сполук з відносно більшої молекулярної масою. З іншого боку, з'являються вторинні компоненти часом становлять небезпеку, оскільки, вступаючи у взаємодію Космосу з елементами конструкції устаткування, істотно прискорюють процес його зносу і навіть є причиною аварій. Цей процес відбувається може проходити достатньо швидко за відсутності своєчасного виявлення призводить до виходу устаткування з експлуатації.

Отже, своєчасне виявлення втрансформаторном олії тих чи інших які виникають у процесі експлуатації компонентів, безсумнівно, є важливим завданням для надійної оцінки стану високовольтногомаслонаполненного устаткування.

Важливим є й те що, що утворені сполуки є усе різноманіття агрегатних станів: газоподібне, рідке й твердого. Причому, залежно та умовами експлуатації можуть перебувати у олії як розчину (газ газі, газ рідини, рідина в рідини, тверде тіло до рідини), суспензії (тверду речовину в рідини) чи емульсії (рідина в рідини), і навіть утворювати різніассоциати.

Отже, у процесі експлуатації вихідний склад трансформаторного олії ще більше ускладнюється і з якісної (склад) і кількісної (концентрації) погляду, і по агрегатному стану.

Необхідність контролю над зміною складу олії вбираються у процесі експлуатації порушила питання про вибір такого аналітичного методу, який зміг забезпечити надійне якісне (склад) і кількісне (концентрації) визначення що є й утворюються у маслі сполук. У найбільшою мірою наведеним вимогам відповідає хроматографія, що у сучасному варіанті є комплексний метод, який об'єднав стадію поділу складних сумішей деякі компоненти і стадію їхколичественно-качественного визначення (детекторування).

Сьогодні хроматографія широко використовується для аналізу розчинених у трансформаторних мастила газів, повітря, води,фуранових сполук іионола. Результати таких аналізів є з найважливіших параметрів, якими проводиться оцінка станумаслонаполненного високовольтного електроустаткування.

Нині в експлуатацію крім традиційних випробувань дедалі ширше застосування знаходять такі сучасні методи, яквисокоеффективная рідинна і газова хроматографія, визначення фракційного складу механічних домішок й правничого характеру забруднень з допомогою автоматичних лічильників частинок і пристроїв мембранної фільтрації, інфрачервона спектроскопія, визначення електричної провідності трансформаторних масел.


1.3.1 Методи визначенняфуранових похідних втрансформаторном олії

Первинна оцінка стану трансформаторів полягає в аналізах трансформаторного олії. Однак це вид аналізу це не дає вичерпної інформації про стан паперової ізоляції. Тому фахівцями протягом багато часу проводився пошук втрансформаторном оліїсоединений-индикаторов, які характеризують старіння целюлозної ізоляції.

У цих досліджень було встановлено, що такими сполуками єфурановие похідні, які утворюються при старінні паперової ізоляції, причому, як з'ясувалося, концентрація фурфуролу у маслі добре корелюється зі ступенем полімеризації папери.

Метод контролю стану паперової ізоляціїмаслонаполненного устаткування за змістомфуранових похідних поширився інші з середини1980-х років і почали застосовувати додатково до аналізу розчинених у олії газів. Зазвичай, цієї мети використовуються різноманітні хроматографічні методи лікування й методфотометрии.

Найбільшого поширення набула там отримав метод високо ефективної рідинної хроматографії (>ВЭЖХ), характерною рисою якого є застосування капілярноїмикроколонки, яка має великий розділової здатністю. Як рухомий фази використовуються водні розчини метанолу чиацетонитрила, а виявленняфуранових похідних - ультрафіолетовий детектор.

Рідкіхроматографи досить дорогі прилади й вимагають значно більшою кваліфікації обслуговуючого персоналу з порівнянню з газовимихроматографами.

Розроблено кілька методик визначенняфуранових похідних, дозволяють використовувати вже що у лабораторіях енергосистем газовіхроматографи чифотоколориметри.

1.3.1.1 Метод визначення чотирьохфуранових похідних методомгазожидкостной хроматографії

Методика визначенняфуранових похідних методомгазожидкостной хроматографії полягає в попередньої екстракціїфуранових з'єднання з олії, поділі їх у хроматографічної колонці з за такими виявленнямпламенно-ионизационним детектором таких компонентів, якфурфурол (>FAL),2-ацетилфуран (>ACF),5-метилфурфурол (>MEF) іфурфуриловий спирт (>FOL).

>Экстракция проводиться в скляних медичних шприцах на 20 мл при співвідношенні обсягів оливи йекстрагента 20:1, причому у цій методиці, як і за іншими методиках визначенняфуранових похідних, екстракція проводиться і з метою відділення визначених сполук компонентів олії, і з метою підвищення чутливості аналізу.

Обсяг екстракту,дозируемий в хроматограф, становить 1-2мкл. Температура термостата колонок170-180°С.Соотношения аргону, водню та повітря стандартні, 1: 1: 10.Градуировка хроматографа проходить за зразкам олії з певним змістомфуранових похідних.

Межа виявленняFAL,ACF іMEF у маслі вбирається у 0,1 мг/кг, тоді як межа виявленняфурфурилового спирту становить 0,03 мг/кг при співвідношеннісигнал/шум більш 10:1.

Методикааттестована державною підприємстві «>ВНИИМ їм. Д. І. Менделєєва». Відносна похибка визначенняфуранових сполук, уградуируемом діапазоні концентрацій від 0,5 до 10 мг/кг вбирається у 15%.

Безсумнівним перевагою застосовується у цій методиці хроматографічної колонки є можливість використання як визначенняфуранових сполук, але й визначення антиокисної присадкиионол.

1.3.1.2Экспресс-методика візуального визначення фурфуролу в трансформаторних мастила

>Экспресс-методика візуальногополуколичественного визначення фурфуролу також на взаємодіїFAL зуксуснокислим аніліном. Цю методику не потребує ніякого апаратурного забезпечення, але водночас дозволяє визначити як наявність фурфуролу у маслі, а й інтервал значень концентрацій, де знаходиться зміст цього сполуки.

Вона добре узгоджується з будь-який кількісної методикою визначенняфуранових похідних -ВЭЖХ,ГЖХ чифотометрии. Це означає, що кількісний аналіз цих сполук, у вона найчастіше слід проводити, тоді як олії виявленофурфурол, що знижує трудовитрати для проведення цього аналізу та сприяє тривалішої роботіхроматографических колонок і приладів.

На цей час у ВРЛененерго проаналізоване більш 450 проб трансформаторного олії визначення фурфуролу. Слід зазначити, що реальний зміст фурфуролу в експлуатаційних мастила набагато менше від рівня, який регламентований у тому виданні «>Объема іНорм випробування електроустаткування». Найчастіше високий вмістFAL (> 1 мг/кг) зареєстроване кислих мастила з відносно містило велику кількістьС02.

Нині без накопичення достатнього досвіду зарано говорити про якісь надійних критерії оцінки стану паперової ізоляції з визначенняфуранових сполук. Проте, тоді як практику експлуатації не впроваджувати методики визначенняфуранових сполук, цей метод контролю зможе розвиватися.

Слід зазначити, що сьогодні (до вироблення надійних критеріїв відбракування) лише за фактом виявленняфуранових похідних у маслі можна встановити, як і черговості слід виводити устаткування в ремонт за інших рівних параметрах його відбракування.

1.3.2 Визначення фракційного складу механічних домішок. Контроль класу промислової чистоти

>Электроизоляционние властивості трансформаторних олій у першу чергу визначаються їх чистотою. Так, напробивное напруга трансформаторних масел негативний вплив надаєдисперсная вода і тверді частки, які маютьелектропроводящими властивостями.

Вплив частинок залежно від кількості, розміру й природи потребує більше глибокі дослідження, що неможливо не залучаючи сучасних систем і приладів контролю над ступенем забруднення. Визначення змісту механічних домішок в мастила може здійснюватися ваговими методами по ГОСТ 6370-83 чиРТМ 34.70.653-83, які трудомісткі, тривалі за часом не дають інформації розмір та природі частинок. Для визначення змісту забруднень в мастила з урахуванням їхньої кількості і дрібних розмірів, і навіть їх характеру використовуються автоматичні лічильники частинок що з лабораторією мембранної фільтрації. У цьому контролюється клас промислової чистоти (КПЧ) по ГОСТ 17216-71 і (чи) ISO

4406, який найповніше описуєдисперсную фазу в мастила. На замовлення РАТ ЄЕС Росії у 90-ті роки виготовлено і адаптовані потреб енергетики прилади контролю промислової чистоти енергетичних масел.

Лабораторний прилад -АЗЖ-915,АЗЖ-975 (останній може працювати у стандарті ГОСТ 17216 чи ISO 4406), прилад вмонтованого контролюПОТОК-945,ПОТОК-995.

Підтвердження відповідності функціональних показників названих вище аналізаторів забруднення рідин галузевим вимогам, і умовам експлуатації провели фірмою ">ОРГРЭС" 1994 р. Теж було проведено порівняльні випробування приладуАЗЖ—915 з результатами дослідженьгранулометрического складу методом мембранної фільтрації фірми ">PALL" наелектрозаводе імені Куйбишева.

Розбіжність результатів між двома принципово різними методами переважно становила трохи більше 3%.

Визначення кількості забруднень в мастила за класом промислової чистоти по ГОСТ 17216-71 і (чи) ISO 4406 є потужною діагностичним засобом, що дозволяє контролювати як ефективність дії коштів очищення, а й дозволяють виявляти наявність та розвитку різних недоліків у енергетичному устаткуванні. Він значно більше інформативний, достовірний,оперативен і простий в обслуговуванні проти застосовуваними ваговими методами.

Зазвичай, трансформаторні олії містять дуже багато частинок менш 10мкм, і вони, володіючи значної рухливістю, здатні дрейфувати і концентруватися в західних областях підвищенихнапряженностей електричного поля. Це спричиняє посиленню неоднорідності поля і наступному зниження надійності олійною ізоляції. Частинки металів, крім погіршенняелектроизоляционних властивостей, посилюють каталітичне вплив натермоокислительное старіння масел.

Контроль класу промислової чистоти дозволяє здійснювати діагностику станубумажно-масляной ізоляції електроустаткування безпосередньо за її експлуатації (цих цілей дуже цікаво визначення кількостіцеллюлозних волокон у маслі).

">Техносервис-Электро" у своїй практиці контролю КПЧ спільно використовує прилади серіїАЗЖ, ПОТІК і лабораторію мембранної фільтрації фірми ">PALL".Совместное застосування цих приладів дозволяє визначати як кількість, а й природу частинок, які у олії.

1.3.3 Контроль вологості

Важливим джерелом погіршення ізоляційних властивостей є у олії вода, яка може з'являтися у ньому як із порушенні герметичності устаткування, і при інтенсивному процесі окислення ізоляції, одній з причин якого є недостатнє вміст у олії антиокисної присадкиионол. Завдання з визначення повітря та води переважно вирішується питання з використанням РД 34.43.107-95.

Разом про те, важливим є також те, що вода, присутня у маслі, може у у розчиненому, а й у пов'язаному вигляді, соціальній та вигляді емульсії. Публіка в пов'язаному вигляді вода - це те вода, яка зараз переживає олії всольватированной формі. Між всіма трьома видами води, які визначають загальне неї давав втрансформаторном олії, існує динамічну рівновагу. Знайти цю рівновагу може зміщатися у той або ту бік під впливом різних факторів, і, насамперед, температури. Зміна температури може спричинить зміни співвідношення цих форм води та, як наслідок, зміну ізоляційних властивостей трансформаторних масел.

>Влагосодержание трансформаторних олій у Росії у основному контролюють по ГОСТ 7822-75гидридкальциевим методом на приладіПНВ. Однак найбільша використання у світі отримав методкулонометрического титрування води вреактиве Карла Фішера на автоматичних приладах за стандартом МЕК 814.

Розробка методики оцінки зволоженості трансформатора, яка потребує його розтину, проведена останніми роками поруч фірм і університетів Німеччини та Швейцарії.

Метод аналізу струмів поляризації ідеполяризации (>РDС -Polarization/DepolarizationCurrents) якнеразрушающий метод визначення змісту вологи у твердій ізоляції. При вимірах постійна напруга 100 У прикладається до контрольованому об'єкту тимчасово заряду, та був відбувається розряд на вимірювач струму. Вимірювання проводяться аналізаторомPDC-Analyser-3205 (розробка компанії "Siemens AG"). Для аналізу використовується модель ізоляції трансформатора, враховує геометричні співвідношення олії, бар'єрів і дистанційних рейок. Електрична модель відповідає схемі Максвелла - Вагнера, що становить ізоляцію як нескінченний рядрезистивно-емкостних ланцюжків з різною постійної часу.

На думку авторів методу, хороше відповідність результатівPDC-анализа безпосередньому визначенню вологи в ізоляції по Карлу Фішеру і з вимірам точки роси, проведених заводі Siemens на багатьох трансформаторах різною потужності, конструкції

Схожі реферати:

Навігація