Интервью

Необходимость проведения высоковольтных испытаний на месте применения

Мы проводим интервью с госпожой Фур, старшим консультантом в области оценки состояния высоковольтного силового оборудования такого, как генераторы, трансформаторы, КРУЭ и кабели. Ее профессиональная карьера, связанная с разработкой и применением на практике методов диагностики состояния компонентов высоковольтного оборудования, берет начало с 1988 года.

Госпожа Фур получила степень магистра в области электротехники в Техническом Университете Friedericana Karlsruhe и статус кандидата наук в Техническом Университете Darmstadt, оба находящиеся в Германии. Госпожа Фур является членом Международного Совета по большим электрическим системам высокого напряжения – СИГРЭ (Conseil International des Grands Reseaux Electriques – CIGRE) и мировой международной профессиональной ассоциации по вопросам создания прогрессивных технологий и высоких стандартов на благо человечества – IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).

А: Госпожа Фур, предметом нашего сегодняшнего обсуждения выступает необходимость проведения высоковольтных испытаний на месте применения, также как и точная оценка состояния новых и стареющих трансформаторов.

Й: Основным фактором, обеспечивающим надежность высоковольтного электрического оборудования, является "здоровье" системы изоляции. Высоковольтные испытания выступают в качестве надежного способа для проверки качества, то есть "здорового" состояния системы изоляции как в высоковольтных лабораториях, так и на месте применения высоковольтного оборудования.

А: Вы не могли бы дать более детальное описание данного фактора?

Й: Любой высоковольтный силовой компонент будь то генератор, трансформатор, кабельная система или КРУЭ, имеет систему изоляции, предназначенную для выдерживания номинального и сверхвысокого электрического напряжения, например, из-за грозового разряда и переключения в системах электропередач. Диэлектрическая прочность системы изоляции должна поддерживаться в течение всего срока службы, составляющего не менее 40 лет. Для новых высоковольтных компонентов качество оборудования и процесс производства проверяется при проведении заводских испытаний. Во время проведения данных испытаний используется напряжение выше рабочего для первой проверки "здоровья" изоляционной системы.

В связи с большими габаритами и весами высоковольтное силовое оборудование транспортируется в разобранном виде до электростанций или подстанций. После окончательной сборки всех высоковольтных компонентов на месте применения будет оптимальным проведение испытаний переменным напряжением с целью повторной проверки "здоровья" изоляционной системы, то есть проверки качества проведенной сборки перед подключением оборудования в электрическую сеть.

Во время работы высоковольтного оборудования электрические, термические и механические напряжения могут повлиять на изначальные характеристики изоляционной системы. Развивающиеся процессы старения в системе изоляции или внезапный перепад напряжения могут рано или поздно привести к электрическому пробою в системе изоляции, что может явиться причиной поломки высоковольтного оборудования. К счастью, устройства релейной защиты, подсоединенные к высоковольтному оборудованию в сети, позволяют определять и контролировать "нездоровое" оборудование. После отключения высоковольтного оборудования защитным устройством возникает вопрос возможности восстановления работы "проблемного" оборудования. В этом случае является приемлемым проведение высоковольтных испытаний на месте применения с целью получения информации о текущем состоянии системы изоляции. На основании проведенных испытаний является возможным нахождение оптимального решения, то есть ремонт на месте, транспортировка на завод-производитель либо замена оборудования.

А: Как давно используют данную практику?

Й: С 1960 г. для силовых генераторов проверка качества статорных обмоток осуществляется путем проведения высоковольтных испытаний на месте применения, т.е. расширенные кратковременные испытания напряжением (до 1,5 Ur, где Ur – номинальное напряжение) с одновременным измерением емкости и коэффициента мощности на различных уровнях испытательного напряжения.

Тоже самое относится и к высоковольтным кабельным линиям. В связи с некоторыми ограничениями при транспортировке автотранспортом и сложностями укладки кабеля, максимальная длина высоковольтного кабеля для транспортировки должна составлять не более 1000 м, то есть длинные кабельные линии состоят из нескольких отрезков кабеля, соединенных между собой кабельными соединительными муфтами. Кабельная система соединяется с высоковольтным оборудованием либо воздушными линиями посредством концевых муфт. Как соединительные, так и концевые муфты должны собираться на месте применения. С 1990 г. для обеспечения правильности сборки оборудования проводятся высоковольтные испытания переменным напряжением на месте применения. Данный тип испытаний обычно проводится при 1,5 Ur.

Системы КРУЭ состоят из нескольких ячеек и могут быть собраны только на месте применения. Предварительно испытанные на заводе-производителе части оборудования, обычно испытывается только одна из ячеек, поставляется на место применения без изоляционного газа. После окончательной сборки КРУЭ и заполнения ячеек газом, целостность изоляционной системы КРУЭ проверяется на месте путем проведения высоковольтных испытаний переменным напряжением (до 1,5 Ur) или напряжением грозового импульса. Первые высоковольтные испытания КРУЭ были проведены в 1980 –году.

Несмотря на тот факт, что трансформаторы мощностью более 1000 МВА в большинстве случаев транспортируются без масла и бушингов, то есть наполнение трансформатора маслом и подсоединение бушингов осуществляется непосредственно на подстанции, в 1990 году еще не практиковалось проведения высоковольтных испытаний на месте применения. В связи со старением трансформаторов в эксплуатации, срок службы многих из них составляет более 40 лет, и уменьшением количества заводов-производителей трансформаторов в Европе, стало необходимым разработать инструменты для проведения проверок состояния стареющих трансформаторов на месте. В особенности, после срабатывания реле Бухгольца либо в случае наличия постоянных частичных разрядов (ЧР) в системе изоляции, что может привести к уменьшению электрической прочности изоляции, производитель "нездорового" трансформатора заинтересован в проведении качественной проверки состояния.

Наиболее впечатляющий успех в области разработки методов ЧР на месте для силовых трансформаторов был достигнут в начале 1990 года. Используя передвижной источник переменного напряжения и повышающий трансформатор с целью возбуждения "проблемного" трансформатора без нагрузки и применения измерительного оборудования, изначально использующегося для диагностики ЧР в КРУЭ, предполагаемый источник ЧР в трансформаторе высокой мощности, определенный анализом растворенных в масле газов, был подтвержден путем обнаружения электрических сигналов ЧР.

А: Насколько усовершенствовалась технология за последние годы?

Й: Как упоминалось ранее, измерения ЧР на месте для силовых трансформаторов начались в 1990 году. В течение последующих 20 лет как внешний источник напряжения, так и измерительное оборудование получили развитие и коммерционализировались.

Компания HIGHVOLT Dresden в сотрудничестве с ABB разработали мобильный источник энергии без ЧР, который доступен в коммерческой продаже на рынке с 2000 г. Мобильный источник напряжения состоит из статического преобразователя частоты, повышающего трансформатора, блока компенсации и фильтров. Все компоненты комплектуются на один трейлер и могут транспортироваться автотранспортом либо морем. Помимо высоковольтных компонентов и их панелей управления, система измерения ЧР с настраиваемым фильтром в качестве ВЧ-блока, включена в состав трейлера. Настраиваемый фильтр системы ЧР позволяет выбирать необходимую частоту для более точного измерения ЧР на месте, аналогично приемнику АМ-сигналов. С данной мобильной высоковольтной лабораторией возможно не только проведение испытаний, но и точное измерение ЧР на всех высоковольтных компонентах. В отличие от единичных испытаний высоким напряжением с использованием сверхвысокого напряжения для проверки "здорового состояния" системы изоляции, измерение ЧР является неразрушающим методом, позволяющим оценить уровень активности ЧР вне зависимости от переменного испытательного напряжения. С применением одновременных измерений уровня акустического шума и электрических сигналов ЧР, в большинстве случаев, будет возможным локализовать источник ЧР в объекте испытаний на месте.

Благодаря данным разработкам, на месте успешно проводится точное измерение ЧР для новых и отремонтированных силовых трансформаторов в течение более 10 лет. Несколько серьезных неисправностей было обнаружено в трансформаторах сразу после сборки на месте и несколько неисправностей было идентифицировано на начальной стадии на старом оборудовании.

Основным преимуществом измерения ЧР на месте с использованием внешнего источника напряжения является возможность идентифицировать и локализовать источник сигнала или непредсказуемый выход трансформатора из строя.

А: Должны ли данные компоненты быть как-то сертифицированы после проведения испытаний? Должна ли сама компания, проводящая испытания, быть сертифицированной?

Й: Производители трансформаторов обычно проходят сертификацию согласно процедурам МЭК, описывающим системы управления качеством, здоровьем, безопасностью и природопользованием.

Трансформаторы разрабатываются и производятся согласно международным стандартам МЭК или АНИС. В большинстве случаев, основываясь на опыте работы с трансформаторами в эксплуатации, покупатель оговаривает отдельные требования в технической спецификации для новых трансформаторов, в дополнение к международным стандартам. Как упоминалось ранее, проверка качества модификации и процесса производства осуществляется в высоковольтных лабораториях во время проведения заводских приемо-сдаточных испытаний согласно требованиям МЭК.

А: Насколько дорогостоящая данная система?

Й: Обычно стоимость высоковольтной мобильной испытательной лаборатории может составлять около 600 000 евро и выше в зависимости от конфигурации. На сегодняшний день в пользовании находится более 10 высоковольтных лабораторий, по большей части в пользовании производителей трансформаторов.

А: Данная лаборатория, исходя из российский условий эксплуатации, адаптируется каким-то образом, либо она может работать в любых температурных условиях, влажности, т.д.?

Й: Насколько мне известно, высоковольтная мобильная испытательная система надежно работает в суровых природных условиях. В трейлере есть система отопления. Но в случае проведения испытаний на месте экстремальные погодные условия такие, как сильный дождь, снег или температура +40°C или -40°C, работать как персоналу, так и системе становится проблематичным. Сильный дождь или снег создает активность ЧР на бушингах трансформатора, что снижает точность измерения ЧР.

А: У данной системы есть какие-либо недостатки?

Й: Проблема, с которой можно столкнуться на месте применения, – это недостаток электроснабжения для высоковольтной испытательной системы. Другая проблема – это возможное повреждение оборудования в процессе транспортировки. Но модульное исполнение системы предоставляет возможность замены поврежденного компонента в кратчайшие сроки. Но это не является недостатками самой высоковольтной испытательной системы, скорее всего, это внешние факторы.

А: С какими еще трудностями можно столкнуться при проведении испытаний?

Й: Во время проведения высоковольтных испытаний, то есть с приложением испытательного напряжения, может случиться электрический пробой в системе изоляции компонента под испытанием. Несмотря на приборы защиты в блоке управления и системе измерения ЧР, может произойти повреждение электронных компонентов из-за кратковременных электрических бросков. В любом случае, будет возможным произвести замену поврежденных компонентов в короткие сроки.

Другая сложность – это повреждение соединяющих кабелей между источником напряжения и тестируемым компонентом. Данные кабели разработаны для выдерживания электрического напряжения, но по причине механических нагрузок при многочисленных подсоединениях, сворачивании, может возникнуть повреждение в системе изоляции, что может в последствии привести к электрическому пробою.

Как обсуждалось ранее, погодные условия такие, как сильный дождь, гроза или экстремальные температуры, могут повлиять на процесс измерения на месте.

А: Поставщик высоковольтных испытательных систем также предоставляет квалифицированный персонал для проведения и анализа измерений?

Й: Обязательно.

г-жа Йитка Фур (Jitka Fuhr)

А: Каким системам Вы отдаете предпочтение? Из чего должна состоять система данного типа?

Й: Как обсуждалось ранее, первые успешные измерения ЧР на месте для трансформаторов проводились с помощью дизель-генератора и повышающего трансформатора. Главным недостатком такой системы является ограничение в выборе испытательного оборудования по причине использования повышающего трансформатора. В большинстве случаев как минимум два трансформатора используются для обеспечения диапазона нужного испытательного напряжения. Особенно для надежной оценки стареющих трансформаторов существенным условием является непрерывное изменение испытательного напряжения во избежание электрического пробоя в "нездоровой" изоляционной системе.

С развитием мобильных высоковольтных лабораторий на базисе статического преобразователя частоты в качестве источника энергоснабжения с подходящим повышающим трансформатором оказалось возможным выполнение требования по постоянному изменению испытательного напряжения

Еще одним преимуществом мобильной высоковольтной испытательной лаборатории является возможность выбора различных режимов испытаний. Как испытание приложенным напряжением с помощью резонансного контура, так и испытание индуцированным напряжением с помощью повышающего трансформатора могут быть выполнены одной системой. Передвижная высоковольтная система с статическим преобразователем частоты подходит для тестирования всех высоковольтных компонентов.

Что касается меня как специалиста в области проблем, связанных с ЧР в изоляционной системе высоковольтных компонентах, я привыкла работать с любым оборудованием, которое обеспечивает необходимое испытательное оборудование, с системой измерения ЧР, которая позволяет подробно анализировать источник ЧР. Конечно, когда у меня есть выбор, я предпочитаю работать с современными мобильными испытательными системами.

А: Существует ли тенденция развития данных испытательных систем в России?

Й: Прослеживается четкая тенденция в области проведения испытаний высоковольтных компонентов на месте, особенно после того, как появились передвижные испытательные лаборатории. Я думаю, что электроэнергетические компания в России заинтересованы в обеспечении электроэнергией без перебоев. Использование мобильных испытательных систем для проверки новых компонентов после сборки или отремонтированных компонентов на месте позволяет снизить риск выхода оборудования из строя. Наиболее ценной особенностью проведения измерения ЧР на месте является возможность идентифицировать и локализовать проблему в системе изоляции. В большинстве случаев высоковольтные компоненты подлежат ремонту на месте. В этом случае затраты по повреждению и ремонта значительно снижаются.

А: Где еще Вы даете консультации? В каких странах?

Й: Изначально, я работала только с компанией ABB, которая имеет заводы по всему миру. Начиная с 2007, я работаю с предприятиями Швейцарии, и обслуживаю все заводы и предприятия при необходимости. Если возникает проблема ЧР, я предоставляю помощь либо в качестве анализа информации, полученной на месте эксплуатации, либо личной помощью в лабораториях и на месте. В течение более 20 лет опыта в области измерения ЧР на месте на различном типе высоковольтного оборудования было обнаружено несколько ошибок при сборке и оборудование было успешно отремонтировано. Особенно для трансформаторов, где есть источник ЧР, обнаруженный анализом растворенных газов в масле, применение процедуры измерения ЧР на месте является многообещающим. Более 20 "нездоровых трансформаторов" было отремонтировано на месте эксплуатации и, насколько мне известно, они еще находятся в работе.

А: Вы же не первый раз приехали в Россию, не так ли?

Й: Первый раз я была в России, когда мне было 20 лет. Мне не доводилось бывать на Украине. Не откажусь от поездки на Украину, если возникнет серьезная проблема с ЧР.

27.10.2014 г.
162 просмотра
Обсудить на форуме

Следующая статья → ← Предыдущая статья

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно