Причины отказов силовых трансформаторов

Основными причинами повреждения трансформаторов явля­ются:

— нарушения изоляции обмоток вследствие воздействия внешних и внутренних перенапряжений, сквозных токов коротких замыканий, дефектов изготовления. Причинами повреждения изоляции обмоток трансформаторов зачастую являются износ и старение ее вследствие перегрузок, недостаточного охлаждения. Трансформаторы выходят из строя также вследствие повреждения устройств, регулирующих напряжения (особенно автоматических под нагрузкой);

— повреждения вводов трансформаторов вследствие пере­крытия изоляции;

— повреждения контактных соединений;

— упуск масла.

Частота отказов трансформаторов в значительной степени зависит от габаритов, класса напряжения и условий эксплуатации (табл. 6.2), однако даже у трансформаторов 500 кВ она не превышает 0,03 - 0,05 в стационарном режиме. Верхние границы указанных в таб­лице диапазонов относятся к трансформаторам большей мощности с РПН.

Таблица6. 6.2. Показатели надежности трансформаторов

Напряжение, кВ	λ, год-1	, ч	tпл ч/год	λпл, год-1
6 -20	0,008 - 0,080	60 - 100	10 - 15	0,25
	0,005 - 0,020	90 - 150	25 - 30	0,3 - 0,7
	0,005 - 0,050	100 - 200	30 - 40	0,3 - 1,0
	0,02 - 0,08	150 - 250	40 - 50	0,4 - 1,0
	0,05 - 0,10	200 - 300	50 - 60	0,5 - 1,5
	0,05 - 0,15	250 - 350	60 - 80	0,5 - 2,0

Распределение числа отказов (в процентах) между элементами конструкции трансформаторов с различным высшим напряжением следующее:

<100 кВ ≥100 кВ

Витковая и продольная изоляция ... 60 25

Вводы.................................................. 1 13

Переключатели................................... - 27

Баки, прокладки, система охлаждения 1 2

Главная изоляция................................ 19 16

Отводы, контакты ................................... - 6

Магнитопроводы ................................... 16 11

Повреждение продольной изоляции происходит из-за нарушения элек­тродинамической устойчивости обмоток и недостаточной электрической проч­ности витковой изоляции в начальной части обмоток, а также из-за дефектов, допущенных при изготовлении. Уменьшение электродинамической устойчи­вости обмоток трансформаторов малой и средней мощности обусловлено тем, что опрессовка их производится с помощью клиньев. В процессе эксплуата­ции вследствие усадки картона и клиньев опрессовка ослабевает.

У трансформаторов третьего габарита и выше опрессовка обмотки про­изводится с помощью болтов и колец. Однако и у них за счет усадки картона стягивающее усилие уменьшается. При прохождении сквозного тока корот­кого замыкания обмотка смещается, появляются трещины в витковой изо­ляции, вследствие чего уменьшается электрическая прочность изоляции. Пробой изоляции происходит чаще всего во время грозы из-за неэффектив­ности защиты от перенапряжений.

Возможно также разбухание дополнительной катушечной изоляции обмоток высшего и среднего напряжения и как следствие поломка конструк­тивных элементов обмотки.

Кроме механических и усталостных процессов в обмотке происходит и тепловое старение изоляции как результат повышения температуры окру­жающей среды при плановых и аварийных перегрузках.

Отказы высоковольтных вводов трансформаторов в основном вызваны загрязнением от химических уносов, а отказы переключателей - механиче­ским износом.

Все вышеуказанные процессы, развиваясь во времени, постепенно при­водят трансформатор к такому состоянию, когда очередное внешнее воздейст­вие (сквозное короткое замыкание или перенапряжение) вызывает механиче­ское или электрическое повреждение изоляции, которое переходит во внут­реннее короткое или витковое замыкание. Трансформатор отключается ре­лейной защитой, и его выводят в аварийный ремонт.

Приблизительное распределение причин отказов трансформато­ров и автотрансформаторов (в процентах): заводские де­фекты - 35, грозовые повреждения - 25, неправильная эксплуа­тация - 20, неудовлетворительный ремонт - 10, старение изо­ляции - 10.

Ремонт трансформаторов малых габаритов (до 20 кВ) производится централизованно, а поврежденный трансформатор заменяется в течение короткого времени (единицы часов). Ремонт трансформаторов больших габаритов осуществляется на месте достаточно длительное время (десятки и сотни часов), при этом применяются подъемные механизмы.

Линии электропередач (ЛЭП) – наиболее часто повреждаемые элементы электрических систем из – за территориальной рассредоточенности и подверженности влиянию внешних неблагоприятных условий среды.

Основные причины отказов воздушных ЛЭП: наличие гололедно – ветровых нагрузок, перекрытий изоляции вследствие грозовых разрядов; повреждение опор и проводов автотранспортом и другими механизмами; дефекты изготовления опор, проводов, изоляторов; перекрытия изоляции из–за птиц; несоответствия опор, проводов, изоляторов природно – климатическим зонам страны; неправильный монтаж опор и проводов; несоблюдение сроков ремонта и замены оборудования.

Эти причины приводят в основном к ослаблению или нарушению механической прочности опор, проводов, изоляторов; поломке деталей опор, коррозии и гниению металлических и деревянных частей.

Вибрация, «пляска» и обрыв проводов, разрушение опор ил их частей сопровождается, как правило, короткими замыканиями (одно– и многофазными) ЛЭП.

Основной причиной отказов кабельных ЛЭПявляется нарушение их механической прочности землеройными машинами и механизмами (до 70% от всех повреждений), что, естественно, зависит от интенсивности проведения земляных работ в местах прокладки кабелей и способов прокладки (непосредственно в земле, трубах, блоках, туннелях). Наибольшая повреждаемость возникает при прокладке кабелей непосредственно в земле.

Значительную долю повреждений кабельных линий составляют электрические пробои в кабельных муфтах (соединительных) и на концевых воронках, участках кабелей, проложенных с большим уклоном.

Вследствие старения и износа изоляции (междуфазной и поясной), попадания влаги в кабельную линию, коррозии металлических частей, усиливающейся при появлении блуждающих токов, возникновения неравномерностей в вязкой пропитке по длине кабеля из–за разности уровней по горизонту повреждения возникают существенно реже.

Отказы кабельных линий также сопровождаются короткими замыканиями.

Продолжительность восстановления кабельных линий существенно больше по сравнению с воздушными и составляет десятки часов.

Коммутационные аппаратыявляются более сложными с точки зрения надежности электрической системы. Они подразделяются на автоматические (выключатели, отделители с короткозамыкателями, автоматы, предохранители) и неавтоматические (разъединители и рубильники). Отказы коммутационных аппаратов происходят при выполнении ими операций (отключение коротких замыканий, нагрузок, оперативных переключениях и др.) и в стационарном состоянии.

Основными причинами отказов коммутационных аппаратов являются: несрабатывание приводов, механические повреждения, износ дугогасительных камер, обгорание контактов, перекрытие изоляции при внешних и внутренних перенапряжениях.

Отказы устройств релейной защиты и автоматики в расчетах надежности электрических сетей часто также учитываются в отказах выключателей. При моделировании отказов выключателей все повреждения целесообразно привести к двум видам (с точки зрения последствий для системы): отказы выключателей, приводящие к необходимости срабатывания смежных выключателей с одной его стороны (левой или правой, в том числе и его ложное срабатывание), и отказы выключателей, приводящие к необходимости срабатывания смежных выключателей с двух его сторон (левой или правой, в том числе и отказы в стационарном состоянии). Отказы также подразделяются на отказы при отключении и включении, например при автоматическом вводе резерва (АВР).

Продолжительность восстановления коммутационных аппаратов возрастает с увеличением номинального напряжения электроустановок и, как правило, соизмерима с продолжительностью восстановления воздушных ЛЭП (единицы, десятки часов).

Коммутационных аппараты в отличие от ЛЭП и трансформаторов относятся к элементам дискретно – непрерывного действия, поэтому их модели в расчетах надежности, как правило, более сложные по сравнению с моделями элементов непрерывного действия.

Элементы электрических сетей, которые подвергаются аварийному ремонту после возникновения повреждений, нередко подвергаются также и профилактическому, предупредительному ремонту, осуществляемому в тех случаях, когда отдельные части элементов изношены. Такой ремонт увеличивает интервал времени между отказами. Это обстоятельство позволяет сделать предположение, что элемент после аварийного ремонта восстанавливается до состояния «нового».

Работа реального элемента электрической сети в установившемся режиме практически не зависит от вида распределений продолжительности работы и продолжительности восстановления и достаточно хорошо отражается поведением элемента с показательными распределениями этих интервалов времени.

Для неустановившихся значений вероятностей состояния (работы или отказа) виды распределений оказывают более существенное влияние, особенно на вероятность нахождения в состоянии отказа. Однако следует иметь в виду, что значительное усложнение математических моделей по сравнению с показательными распределениями часто не оправдывается достигаемыми значениями уточнений результатов.

Количественными оценками показателей надежности (справочные данные) основного оборудования электрических станций и ЭЭС являются:

· параметр потока отказов (частота отказов) (λ), 1/год;

· среднее время восстановления элемента , год (час);

· параметр потока преднамеренных отключений (частота плановых ремонтов) (λ_П), 1/год;

· средняя продолжительность планового ремонта , год (час).

Частота отказов элементов (собственная частота) оценивается числом повреждений оборудования в единицу времени и определяется как отношение числа отказавшего оборудования за расчетный период к общему числу комплектов оборудования :

.

Частота отказов измеряется количеством отказов за год и равна обратной величине времени наработки на отказ .

Показатели надежности основных элементов систем электроснабжения приводятся в Приложении.

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 930; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!