Моделирование процессов старения бумажной изоляции силовых трансформаторов

Введение. В представленной работе проводится изучение существующих методов оценки ресурса и процессов старения бумажной изоляции силовых трансформаторов. Рассмотрены физико-химические процессы деполимеризации целлюлозы и факторы, определяющие их интенсивность.

Цель. Исследование факторов и разработка методики оценки ресурса и процессов старения изоляции силовых трансформаторов с учетом их текущего состояния.

Материалы и методы. Рассмотрены экспериментальные зависимости старения бумаги от различных факторов. По данным зависимостям составлена математическая модель старения бумажной изоляции, с помощью которой получена «поверхность старения», описывающая нормальную температурную зависимость убывания степени полимеризации во времени. Причем сравнение «поверхностей старения» выполнено с реальными значениями при условии сезонных колебаний температуры и значительно меньшего воздействия ускоряющих факторов старения.

Результаты и обсуждение. Данная модель является перспективным инструментом анализа интенсивности процессов деполимеризации целлюлозы и определения общего отработанного ресурса на всём сроке эксплуатации силового трансформатора с целью проведения дополнительных мероприятий, направленных на увеличение срока службы силового трансформатора.

Заключение. По итогам проведённого исследования получен инструмент, с помощью которого будет представлена возможность для проведения анализа интенсивности процессов деполимеризации целлюлозы и определения общего отработанного ресурса силового трансформатора при условиях текущей эксплуатации. Данный анализ позволит сократить затраты на восстановление трансформаторов и продлить срок их службы. Данная модель является одной из составляющих комплексного подхода по оценке состояния силового трансформатора для получения более точных результатов по отдельным элементам и в целом.

1. Давиденко И. В. Оценка технического состояния силовых трансформаторов по результатам традиционных испытаний и измерений: учебно-методическое пособие. Екатеринбург: УрФУ, 2015. 96 с.

2. Лизунов С. Д., Лоханина А. К. Силовые трансформаторы: справочная книга. М.: Энергоиздат; 2004. 616 с.

3. Методические указания по оценке состояния бумажной изоляции обмоток силовых трансформаторов по степени полимеризации / Утв. членом правления, техническим директором ОАО РАО «ЕЭС России» Б. Ф. Вайнзихером 2007 г.; Разраб. Департаментом технического аудита и генеральной инспекции ОАО РАО «ЕЭС России», Филиалом ОАО «НТЦ Электроэнергетики» – научно-исследовательским институтом электроэнергетики (ВНИИЭ), институтом физической химии и электрохимии РАН (ИФХЭ РАН). М.: РАО «ЕЭС России», 2007. 17 с.

4. СТО 70238424.27.100.053-2009. Энергетические масла и маслохозяйства электрических станций и сетей организация эксплуатации и технического обслуживания нормы и требования. Введ. 11.01.2010.

5. РД 153-34.0-46.302-00. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле. URL: https://kb.has.ru/_media/soft:rd_153-34.0-46.302-00.pdf (дата обращения: 01.04.2025).

6. Козлов В. К., Осотов В. Н., Чернышев В. А. Анализ методов измерения величины молекулярного веса полимерных материалов изоляционной конструкции энергетического оборудования в процессе его эксплуатации // Вестник Московского энергетического института. 2019. № 4. С. 85–91 https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-4-85-91.

7. Зенова Е. В., Чернышев В. А. Контроль состояния изоляционной системы высоковольтного энергетического оборудования // Кабели и провода. 2016. № 1(356). С. 24–25.

8. ГОСТ 8865-93 «Системы электрической изоляции. Оценка нагревостойкости и классификация» // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004978 (дата обращения: 01.04.2025).

9. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. // Razrad. URL: http://www.razrad.ru/wpcontent/themes/storefront-child/docs/gosts/gost_11677-85_trans_tu.pdf (дата обращения: 01.04.2025).

10. РД 34.45-51.300-97. Объем и нормы испытаний электрооборудования // Upr-proektom. URL: https://uprproektom.ru/ssl/u/ac/dc37fe8e6811e88e20fffbe0946c89/РД%2034.45-51.300-97.pdf (дата обращения: 01.04.2025).

11. Оценка вариантов реконструкции схемы электроснабжения для шламовой насосной с целью повышения резервирования ответственных потребителей кислородно-конвертерного цеха / Ю. Н. Кондрашова, А. В. Шалимов, А. М. Третьяков, А. Снигур // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 1(58). С. 39–48.

12. Fabre J., Pichon A. Deteriorating processes and products of paper in oil Application to transformers// CIGRE. 1960. 137 p.

13. ГОСТ 14209-97 «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов». Введ. 23.04.1997.

14. Background information on high temperature insulation for liquid-immersed power transformers // WG report, IEEE PES Transformers Committee, Insulation life Subcommittee, Working Group on high temperature insulator liquidimmersed power transformers // IEEE Transaction on Power Delivery. 1994. Vol. 9. No. 4. October.

15. Васин В. П., Долин А. П. К задаче оценки остаточного ресурса изоляции силовых маслонаполненных трансформаторов // Новое в российской электроэнергетике. 2008. № 3. С. 42–55.

16. Васин В. П., Долин А. П. Оценки выработанного ресурса изоляции силовых маслонаполненных трансформаторов // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2009. № 2. С. 37–41.

17. МУ 1.2.1.16.0220-2014 «Оценка состояния и продление срока службы силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих реакторов и их вводов». URL: https://gisprofi.com/gd/documents/mu-1-2-1-16-0220-2014-otsenka-sostoyaniya-i-prodlenie-sroka-sluzhby.html (дата обращения: 01.04.2025).

18. ГОСТ Р 58341.6-2020 «Трансформаторы силовые атомных станций. Учёт фактически выработанного и оценка остаточного ресурсов». URL: https://docs.cntd.ru/document/1200177253 (дата обращения: 01.04.2025).

19. Кондрашова Ю. Н., Третьяков А. М., Шалимов А. В. Применение частотного метода «Sweep frequency response Analysis» для выявления деформации обмоток силовых трансформаторов без вскрытия бака // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2025. Т. 21. № 2. С. 41–52. https://doi.org/10.17122/1999-5458-2025-21-2-41-52.

20. Кондрашова Ю. Н., Третьяков А. М., Шалимов А. В. Оценка влияния разработки регламентов технического обслуживания и ремонта производственного оборудования с целью минимизации затрат и убытков предприятия черной металлургии // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2022. Т. 20. № 1. С. 112–120. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-1-112-120.