Диагностика электрооборудования подстанций: алгоритм проведения

Трансформаторные подстанции (ТС), выступающие ключевым узлом любой энергосистемы, отвечают за ее бесперебойную работу, надежность и безопасность. В свою очередь, стабильного функционирования самой подстанции можно добиться только при помощи регулярного мониторинга и диагностики электрооборудования трансформаторного узла. Рассмотрим, что представляет собой профессиональная диагностика электрооборудования ТС, как проводится и какие методы включает.

Основные диагностические задачи

Диагностика электрооборудования трансформаторных подстанций преследует несколько целей:

• оценить текущее состояние модулей, узлов и структурных элементов ТС;
• поддержать стабильную работу системы для максимально надежной эксплуатации;
• оценить ресурсные возможности трансформаторной подстанции и уровень риска эксплуатации каждого агрегата;
• при наличии неисправности выявить ее причины, масштабы и локализацию;
• определить пути решения проблемы, целесообразность устранения неполадки, проведения дополнительной диагностики, полной или частичной замены агрегатов.

Главная задача диагностирования оборудования ТС – долгосрочный прогноз технического состояния с использованием комплексного подхода, четких алгоритмов и онлайн-мониторинга.

Виды и уровни диагностирования

Технологическая диагностика трансформаторных подстанций проводится на 3-х уровнях:

1. Автоматизированный. Выполняется непрерывно при помощи встроенных диагностических приборов, которые выступают неотъемлемой частью узлов трансформаторной подстанции. Для проведения проверки этого уровня не требуется установка дополнительных устройств – все ключевые параметры измеряются автоматически и интерпретируются квалифицированными сотрудниками, которые отвечают за работу подстанции.
2. Плановый. Выполняется с определенной периодичностью, прописанной в технической документации к трансформаторной подстанции. От автоматизированной проверки плановая отличается применением специализированного диагностического оборудования и высокой сложностью работ. Для получения достоверных данных все работы выполняются под высоким напряжением специалистами, имеющими специальный допуск к такого рода деятельности. Плановый осмотр позволяет всесторонне изучить оборудование трансформаторной подстанции, выявить мельчайшие неисправности и проблемы.
3. Испытательно-измерительный. Проводится в том случае, когда плановая и автоматизированная диагностика не выявила причины отклонений в работе узлов подстанции. Испытания и измерения помогают уточнить сведения, полученные предыдущими осмотрами, выявить вышедшие из строя детали и оценить масштабы ремонтных работ.

Если во время диагностики были обнаружены неисправности в работе трансформаторной подстанции, специалисты проводят ремонт, тестовые испытания и финальную настройку системы.

Что касается видов диагностики электрооборудования ТС, то условно их можно разделить на 2 большие группы:

• Разрушающий контроль – это совокупность методов, после использования которых объект исследования приходит в негодность (разрушается).
• Неразрушающий контроль – проверка надежности объекта щадящими методами, которые не выводят его из строя и не требуют полной разборки узлов.

Для диагностики модулей трансформаторной подстанции чаще всего применяются методы неразрушающего контроля. Разрушающие используются преимущественно в ходе тестовых испытаний на этапе конструирования модулей. 

Методы диагностики

Осмотр и анализ электрооборудования трансформаторных подстанций регламентируется ГОСТом 56542-2015. Он подразумевает использование неразрушающих методов контроля в сфере технического диагностирования – выявление и анализ внутренних проблем агрегатов. 

Неразрушающий технический контроль узлов подстанций проводится посредством 9 базовых методов, среди которых:

• Магнитные. Этими методами изучают вещества, способные менять свои характеристики под действием магнитного поля. В группу входят такие химические элементы, как никель, железо, сталь, кобальт и чугун – то есть металлы, из которых состоят базовые узлы трансформаторной подстанции. Изучение магнитных полей позволяет выявить некоторые дефекты металлических элементов и глубину их залегания.
• Акустические. Используются для диагностики элементов электрооборудования, выполненных из диэлектриков, полупроводников, ферритов, тонкостенных металлов. Изучая отражение, излучение, прохождение акустических колебаний, специалисты выявляют нарушения целостности материалов – расслоения, недоклепы, непропаи, коррозии, трещины и т. п.
• Радиационные. При помощи рентгеновского и гамма-излучения удается обнаружить микроскопические повреждения деталей трансформаторной подстанции – раковины, поры, трещины. Радиационные методы также направлены на изучение внутренней геометрии модулей – их отклонения от первоначальных схем и наличие зазоров. В ходе диагностики оценивается и качество поверхности элементов, в том числе наличие пленок и загрязнений материалов.
• Капиллярные. В ходе диагностики применяется особая жидкость-индикатор, которая после проникновения в вещество создает характерные рисунки. Изучение рисунков помогает выявлять поверхностные и сплошные нарушения целостности материалов, в том числе межкристаллитную коррозию, поры, непровары, трещины.
• Визуально-оптические. Подразумевают поверхностный осмотр электрооборудования трансформаторной подстанции – внутренних и наружных поверхностей. Оптическая диагностика не требует использования специальных приборов, поэтому направлена на обнаружение крупных дефектов – царапин, вмятин, негерметичности. Поскольку изучение деталей проводится “невооруженным глазом”, визуальный осмотр считается неточным, субъективным, предварительным методом, который предшествует инструментальной диагностике.
• Тепловые. Тепловой принцип исследования подразумевает создание температурного поля вокруг изучаемого электрооборудования. Анализируя процессы теплопередачи, диагносты выявляют разного рода погрешности материалов – инородные включения, локальные перегревы, дефекты заводского литья.
• Вихретоковые. Метод диагностики направлен на поиск скрытых несплошностей без прямого контакта с поверхностью. Вихретоковым преобразователем создается электромагнитное поле, которое вызывает напряжение на катушках трансформатора, позволяя проанализировать определенные изменения в материалах.
• Электрические. Для диагностики электрооборудования трансформаторных подстанций используют электрическое возмущение поля или возмущения неэлектрической природы (механические, температурные). Изменения, возникающие в процессе взаимодействия материалов с электрическим полем, помогают определить глубину дефектов, выявить сквозные пробои изоляции, провести экспресс-анализ стальных элементов.
• Радиоволновые. Диагностика проводится при помощи радиоволнового дефектоскопа. Прибор регистрирует изменения параметров электромагнитных колебаний сверхвысоких частот в процессе взаимодействия с исследуемым объектом. Метод позволяет выявлять различные дефекты и погрешности в диэлектриках, полупроводниках, магнитодиэлектриках и пр.

Совокупность всех методов диагностики дает возможность составить общую картину технического состояния электрооборудования подстанций, выявить мельчайшие дефекты и оценить функциональный ресурс объекта.

Алгоритм проведения тестирования

Плановую диагностику трансформаторных подстанций проводит электромонтер – проверять оборудование надлежит не менее 3-х раз в месяц. Один раз в месяц работу подстанции проверяет начальник участка в соответствии со специально разработанной картой-графиком.

Алгоритм действий проверяющих:

1. Осмотр силовых трансформаторов – состояние защитного кожуха, наличие повреждений, положение технологических заслонок, уровень масла и отсутствие его течей, состояние изоляторов, воздухоосушителей, заземления и вентиляторов обдува.
2. Визуальный осмотр распределительных элементов открытого типа – отсутствие оповещений о неисправности трансформатора, уровень давления газа и масла, состояние подвесных и опорных изоляторов, конденсаторов, заградителей, разъединителей, маслоприемников. На этом же этапе изучается состояние опорной конструкции, стоек, фундамента подстанции, целостность замков, исправность сигнализации. 
3. Визуальный осмотр распределительных элементов закрытого типа – содержимого камер трансформаторов, отсеков линейных разъединителей, коридора управления, модулей шинного этажа, оценка состояния коммутационных линий, приборов учета электроэнергии и пр.

При выявлении неисправностей проводится более тщательная глубокая проверка электрооборудования трансформаторной подстанции с использованием радиоволновых, тепловых, электрических, акустических, капиллярных и прочих методов диагностики.

Наша компания берет на себя все обязанности по тестированию и наладке поставляемых модулей трансформаторных подстанций. Современное узкоспециализированное оборудование гарантирует высокоточный монтаж всех элементов и многоступенчатый контроль в соответствии с нормами ГОСТа.