Transcript Дослідження пошкоджень конденсаторів СМА -166/ 3-14

Ст. гр. 1Ес-13м
Науменко С.Т.
Дослідження пошкоджень
конденсаторів СМА -166/ 3-14
в Південно-Західній енергосистемі.
ПОГІРШЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
110-330 кВ В ПЗЕС
До 5 років експлуатації (12 штук)
1
Понад 25 років експлуатації (11 штук)
2 штуки – зміна ємності
9 штук – зміна тангенсу tg ()
ВИМОГИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ПЕРІОДИЧНОСТІ КОНТРОЛЮ
КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ 110-330 кВ
1. Випробування КЗ, які знаходяться в експлуатації 25 років і більше – не
рідше 1 разу в рік, для решти – не рідше 1 разу в 3 роки;
2. Обстеження засобами ІЧТ для КЗ, які знаходяться в експлуатації 25 років і
більше – не рідше 1 разу в рік, для інших – у відповідності з вимогами СОУ-Н
ЕЕ 20.302:2007 …
1. Технічне діагностування електрообладнання та контактних з’єднань
електроустановок і повітряних ліній електропередач засобами інфрачервоної
техніки : методичні вказівки : СОУ-Н EE 20.577:2007. : Видання офіційне. – К. :
ДП «НТУКЦ «АсЕлЕнерго», 2007. – 119 с. – (Нормативний документ
Мінпаливенерго України). – ISBN 978-966-96441-7-6.
2. Норми випробування електрообладнання : СОУ-Н ЕЕ 20.302:2007. :
Видання офіційне. – К. : ГРІФРЕ, 2007. – 262 с. – (Нормативний документ
Мінпаливенерго України).
3. Конденсаторы связи и отбора мощности для линий электропередач: ГОСТ
15581-80 – [Дата введения 1981-01-07]. – М. : ИПК Издательство стандартов,
1989. – 41 с.
2
КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ТА МАТЕРІАЛИ ДЛЯ
ВИГОТОВЛЕННЯ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ 110-330 кВ
Матеріалом для обкладинок конденсатора
є алюмінієва фольга товщиною 5–8 (10) мкм. В
якості діелектрика між обкладинками секції в
сучасних
конденсаторів
зв’язку
використовується
поліпропіленова
плівка
товщиною 4–7 (10) мкм з ізотактичного
поліпропілену, яка забезпечує кращі робочі
характеристики конденсатора в режимах
змінної та імпульсної напруг, в порівнянні з
конденсаторним папером товщиною 10–
15 мкм, який використовувався в «старих»
конденсаторах,
та
іншими
органічними
плівками.
Ізотактичний
поліпропілен
отримують
шляхом полімеризації пропілену СН2–СН·СН3,
в результаті якої за певних умов утворюється
ізотактична структура, що характеризується
розташуванням радикала СН3 по один бік від
головного ланцюга
3
КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ТА МАТЕРІАЛИ ДЛЯ
ВИГОТОВЛЕННЯ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ 110-330 кВ
Зібрані в пакет конденсаторні секції
4
Кріплення конденсаторних пакетів
всередині елементу конденсатора
ЕТАПИ РОЗБИРАННЯ КОНДЕНСАТОРА ЗВ’ЯЗКУ
5
КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ТА ПОШКОДЖЕНННЯ
КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ 110-330 кВ
6
КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ТА МАТЕРІАЛИ ДЛЯ
ВИГОТОВЛЕННЯ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ 110-330 кВ
7
ВИСОКОВОЛЬТНІ ВИПРОБОВУВАННЯ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
типу СМА-166/3–14 УХЛ1, 2008 р. в., «УККЗ»
8
За результатами попередніх випробувань всі
конденсатори даної партії мали відхилення від
паспортних значень ємності не більше 1 %,
а значення tg δ не перевищувало 0,07 %.
За декілька років параметри ізоляції 12 елементів
конденсаторів перевищили граничні значення, які
визначені нормами:
в 11 елементах КЗ параметри погіршились до значень
в діапазонах:
tg δ = 0,24–0,79 %; ΔС = 16–93 %;
а в одному – при tg δ = 0,48 % змінювання ємності
склало ΔС = 235 %
(С = 46290 пФ).
ТЕМПЕРАТУРНІ ПОЛЯ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
типу СМА-166/3–14 УХЛ1, 2008 р. в., «УККЗ»
При термографічному обстеженні було виявлено збільшення надлишкової
температури декількох елементів конденсаторів однієї технологічної партії, які
встановлені на різних приєднаннях, з максимальними значеннями для різних
елементів від 0,5 до 2,8 ºС
9
РОЗПОДІЛ ЄМНОСТЕЙ ПАКЕТІВ ТА СЕКЦІЙ
КЗ типу СМА-166/3–14 УХЛ1, 2008 р. в., «УККЗ» по висоті
10
Розрахункова ємність пакету складає 82,8 нФ, тобто за результатами вимірів
розрахунковим значенням відповідають лише ємності 5-го та 6-го пакетів. Різна
ступень пошкодження пакетів пояснюється нерівномірністю розподілу напруги по
пакетам всередині елементу.
Опір ізоляції окремих пакетів склав більше 50000 МОм, що свідчить про суттєвий
запас їх електричної міцності за умови відсутності дефектів, однак, при вимірюванні
ізоляції окремих конденсаторних секцій верхніх пакетів постійною напругою 1 кВ,
частина секцій виявилась повністю закороченою, а опір частини секцій склав менше
100 МОм. Значне збільшення ємності та зниження ізоляції окремих секцій свідчить
про частковий пробій пакетів.
ВИМІРЮВАННЯ ЄМНІСНИХ СТРУМІВ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
ПІД РОБОЧОЮ НАПРУГОЮ
Вимірювання частоти та фазної напруги
виконувалось за показаннями щитових
приладів.
Виміряні струми провідності фаз конденсаторів,
до складу яких входять дефектні елементи,
склали від 485 до 700 мА, коли при фазній
напрузі 191 кВ повинні були дорівнювати
414 мА. За результатами розрахунку значення
ємностей фаз знаходяться в діапазоні від 8,1 до
11,7 нФ, при паспортному значенні для фази
конденсаторів – 6,875 нФ (13,75 нФ – на один
конденсатор).
11
ПРИКЛАДИ ПОШКОДЖЕНЬ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
Сліди пробою секції з деформацією фольги і діелектричної плівки та
слідами розкладання діелектричної плівки та рідкого діелектрика
12
ПРИКЛАДИ ПОШКОДЖЕНЬ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
Сліди електричного пробою секції, які починаються в місцях деформації
органічної плівки та вийшли на поверхню секції
13
ПРИКЛАДИ ПОШКОДЖЕНЬ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
14
ПРИКЛАДИ ПОШКОДЖЕНЬ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
Сліди початку пробою діелектричної плівки, з слідами її розкладу в рідкому
діелектрику, в місці її деформації, виявлені під мікроскопом
15
ПРИКЛАДИ ПОШКОДЖЕНЬ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
Фотографія під мікроскопом діелектричної плівки без ознак дефектів
16
ПРИКЛАДИ ПОШКОДЖЕНЬ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
17
Точковий пробій секції, в якій відсутня суттєва деформація діелектричної плівки
ПРИКЛАДИ ПОШКОДЖЕНЬ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
Точковий пробій діелектричної плівки з слідами її розкладу в рідкому
діелектрику, в частині секції без видимої деформації діелектричної плівки,
виявлені під мікроскопом
18
МОЖЛИВА ПРИЧИНА ПОШКОДЖЕНЬ КОНДЕНСАТОРІВ ЗВ’ЯЗКУ
19
Плівковий просочений діелектрик в умовах експлуатації знаходиться під
тривалим впливом електричного та теплового полів, а також механічного
навантаження. Окрім критичних часткових розрядів найбільш серйозним
недоліком, який знижує надійність плівки та конденсатора в цілому є
погіршення електрофізичних характеристик поліпропіленової плівки та
ароматичного рідкого діелектрика внаслідок поступового розчинення полімеру
в рідкому діелектрику, що визначено їх хімічним складом та будовою.
Вказана взаємодія компонентів, яка детально досліджена в дисертації
(Журавлев Сергей Петрович. Влияние термоактивационного взаимодействия
на
электрофизические
характеристики
компонентов
изоляции
полипропиленовых
конденсаторов
промышленной
частоты),
має
термоактиваційну природу, тобто відноситься до процесів перегрупування
атомів або молекул з подоланням потенціальних бар’єрів, і проявляється в
набуханні поліпропіленової плівки з наступним розчиненням аморфної
складової полімеру в рідині для просочування. Як наслідок мають місце
незворотні структурні зміни плівки, які приводять до зниження її електричної та
механічної міцності, а також збільшенню діелектричних втрат рідкого
діелектрика.
ВИСНОВКИ
20
1. 40 % партії конденсаторів зв’язку на клас напруги 330 кВ типу СМА166/3–14 УХЛ1, 2008 р. в., «УККЗ», мають незадовільні ізоляційні
характеристики при терміні експлуатації – 5 років, а їх показники надійності
не відповідають вимогам ГОСТ та паспортним даним.
2. Причиною погіршення ізоляційних характеристик конденсаторів є
заводські дефекти: деформація полімерної плівки, внаслідок порушення
технології намотування конденсаторних секцій, та невідповідність хімічної
стійкості діелектричної плівки до розчинення в рідкому діелектрику.
3. Основним діагностичним параметром, який характерний для погіршення
ізоляції конденсаторів даної партії, є збільшення ємності, що викликане
частковим пробоєм конденсаторних секцій та пакетів.
4. Збільшення ємності дефектних пакетів у 3-6 разів призводить до
пропорціонального підвищення напруги на здорових пакетах, а значить
суттєво зменшує ресурс здорових секцій.
ДЯКУЮ ЗА УВАГУ
ДОПОВІДЬ ЗАКІНЧЕНА