Аннотация
Подчеркнута важность исследования влияния продолжительности эксплуатации трансформаторов на их энергетические характеристики. Данная проблема является актуальной для сетевых трансформаторов ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ПАО «ММК»), значительная часть которых находится в эксплуатации 50 и более лет. На сновании проведенного литературного обзора показано, что информация об энергетических характеристиках и КПД трансформатора в большинстве случаев получается в результате расчетов по паспортным значениям потерь холостого хода и короткого замыкания. Отмечена эффективность экспериментального определения КПД на основе опытов холостого хода и короткого замыкания. Выполнен эксперимент по определению электрических потерь путем измерения мощности по методу двух ваттметров. Рассмотрена схема подключения измерительного прибора. Дана оценка влияния точности измерений мощности на расчет КПД трансформатора, находящегося в эксплуатации более 60 лет. Представлены результаты обработки экспериментальных данных. Подтверждены некритичное увеличение потерь в стали и снижение КПД в пределах 0,5%. Это подтверждает возможность эксплуатации трансформаторов сверх нормативного срока при своевременном проведении технического обслуживания и плановых ремонтов. Выполнены анализ полученных результатов и сопоставление с материалами, опубликованными другими авторами. Подчеркнута необходимость учета увеличений потерь в стали в период эксплуатации свыше 20 лет. Даны рекомендации по совершенствованию технического обслуживания за счет установки систем on-line-мониторинга состояния.
Ключевые слова
Силовой трансформатор, период эксплуатации, КПД, электрические потери, эксперимент, литературный обзор, статистика, техническое обслуживание, on-line-мониторинг, рекомендации.
1. Анализ повреждаемости силовых трансформаторов электростанций металлургического комбината / Е.А. Кузнецов, А.Я. Альбрехт, О.И. Карандаева, С.Л. Цемошевич // Известия вузов. Электромеханика. 2011. № 4. С. 82–85.
2. Николаев Н.А., Николаев А.А., Леднов Р.А. Диагностирование технического состояния трансформаторного оборудования как основа энергетической безопасности промышленного предприятия // Электротехнические системы и комплексы. 2014. № 4. С. 34–40.
3. Карандаева О.И. Характеристика повреждаемости сетевых и блочных трансформаторов ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». Вып. 16. 2011. № 34 (251). С. 15–20.
4. Киреева Э.А. К вопросу о старении силовых трансформаторов // Промышленная энергетика. 2004. №2. С. 14-16.
5. Дружинин В.В. Магнитные свойства электротехнической стали. М.: Энергия, 1974. 240 с.
6. Кургузова С.Н. К вопросу о старении магнитных систем силовых трансформаторов // Вестник ПГУ им. С. Торайгырова. Серия энергетическая. 2005. №1. С. 117-120.
7. Влияние «старения межлистовой изоляции магнитопровода на энергетическую эффективность трансформаторов при их эксплуатации сверх нормативного срока службы / Н.П. Бадалян, В.О. Медведев, Ю.В. Молокин, Е.А. Чащин // Вестник НПУА. Электротехника, Энергетика. 2019, №1. С. 30-41.
8. Кургузова С.Н., Кургузов Н.Н. О влиянии срока службы трансформатора на показатели его экономичной работы // Наука и техника Казахстана. 2005. №1. С. 60-63.
9. Фурсанов М.И., Петрашевич Н.С. Определение эффективности замены трансформаторов с длительным сроком эксплуатации // Известия вузов и энергетических объединений СНГ. Энергетика. 2014. №3. С. 13-19.
10. Петрашевич Н.С. Влияние параметров нагрузки на эффективность замены трансформаторов распределительных сетей // Известия вузов и энергетических объединений СНГ. 2013. № 4. С. 28–36.
11. Определение КПД трансформатора опытным путем. Коэффициент полезного действия трансформатора. URL: https://sibay-rb.ru/energy-metering/determination-of-the-efficiency-of-the-transformer-by-practical-means-coefficient-of-useful-transformer-action.html.
12. Грачева Е.И., Наумов О.В., Федотов Е.А. Влияние нагрузочной способности силовых трансформаторов на их эксплуатационные характеристики // Проблемы энергетики. 2017. Т. 19. № 7-8. С. 71-76.
13. Казаков Ю.Б., Фролов В.Я., Коротков А.В. Методика определения мощности потерь холостого хода трансформаторов с различным сроком службы // Вестник ИГЭУ. 2012. Вып. 1. С. 20-24.
14. Галимова А.А. Критерии выбора коэффициента загрузки силового трансформатора при проектировании подстанций распределительных сетей // Проблемы энергетики. 2013. №5-6. С. 66-71.
15. Костинский С.С. Обзор состояния отрасли трансформаторного производства и тенденций развития конструкции силовых трансформаторов // Проблемы энергетики. 2018. Т. 20. №1-2. С. 14-32. DOI:10.30724/1998-9903-2018-20-1-2-14-32.
16. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1986. 8 с.
17. Кацман М.М. Электрические машины и трансформаторы. М.: Высш. шк., 1976. 181 с.
18. Испытание мощных трансформаторов и реакторов / Г.В. Алесеенко, А.К. Ашрятов, Е.В. Веремей, Е.С. Фрид. М.: Энергия, 1978. 95 с.
19. Измеритель параметров силовых трансформаторов К540-3. Руководство по эксплуатации К540-3-1.00.00.00РЭ. URL: http://molnia-lab.ru/files/uploads/540-3-rossiya-20151491210778.pdf.
20. Фарбман С.А., Бун А.Ю., Райхлин И.М. Ремонт и модернизация трансформаторов. М.: Энергия, 1976. 412 с.
21. Красовский П.Ю. Расчет технологических потерь электроэнергии в силовых трансформаторах с учетом срока эксплуатации // Електрифікація транспорту. 2015. №10. С. 74–80.
22. Казаков Ю.Б., Козлов А.Б., Коротков В.В. Учет изменения потерь холостого хода трансформаторов в период срока службы при расчете потерь в распределительных сетях // Электротехника. 2006. №5. С. 11-16.
23. Коротков А.В., Фролов В.Я. Методы оценки характеристик оборудования электротехнических комплексов городских распределительных сетей // Электрика. 2014. №1. С. 6-10.
24. Коротков, АВ., Фролов В.Я. Результаты измерений мощности потерь холостого хода трансформаторов с различным сроком службы // Электрика. 2011. № 8. С. 8-11.
25. Заугольников В.Ф., Балабин А.А., Савинков А.А. Некоторые аспекты экономической работы силовых трансформаторов // Промышленная энергетика. 2006. №4. С. 10-14.
26. Балабин А.А., Волчков Ю.Д. Повышение достоверности расчета потерь электроэнергии в трансформаторах 10(6)/0,4 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2009. №4. С. 22-23.
27. Грачева Е.И., Наумов О.В., Садыков Р.Р. Учет потерь холостого хода трансформаторов в период эксплуатации при расчете потерь электроэнергии в распределительных сетях // Проблемы энергетики. 2016. №1-2. С. 53-63.
28. Осотов В.Н. Практические аспекты оценки фактического срока службы силовых трансформаторов // Материалы III Научно-практической конференции «Контроль технического состояния оборудования объектов энергетики». Москва: ВВЦ, 2016. URL: http://www.uraldiag.ru/UPLOAD/user/stati/prakticheskie-aspekty-otsenki-sroka-sluzhby-transformatorov.pdf.
29. Львов М.Ю. Анализ повреждаемости силовых трансформаторов напряжением 110 кВ и выше // Электричество. 2010. №2. С. 27–31.
30. Khramshin V.R., Nikolayev A.A., Evdokimov S.A., Kondrashova Y.N., Larina T.P. Validation of Diagnostic Monitoring Technical State of Iron and Steel Works Transformers. Proceedings of the 2016 IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW). 2016. P. 596-600. DOI: 10.1109/EIConRusNW.2016.7448253.
31. Системы мониторинга силовых трансформаторов // Приложение к приказу ОАО «ФСК ЕЭС» от 18.04.2008 № 140 «Cистемы мониторинга силовых трансформаторов и автотрансформаторов. Общие технические требования». URL: http://silovoytransformator.ru/stati/sistemy-monitoringa-silovyh-transformatorov.htm.
32. Methodical directions for to diagnostic of mains transformers, the autotransformers, bypassing chokes and their feedings into МУ 0634-2006. Concern «ROSENERGOATOM». URL: 33. Khramshin V.R., Evdokimov S.A., Nikolaev А.А., Nikolaev A.А., Karandaev A.S. Monitoring Technical State of the Power Transformers Is a Necessary Condition of the Smart-Grid Technolgy Introduction within the Industrial Electric Networks. Proceedings of the 2015 IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW). P. 214-220. DOI: 10.1109/EIConRusNW.2015.7102265.
34. Evdokimov S.A., Karandaev A.S., Khramshin V.R., Kondrashova U.N., Nikolaev А.А. Monitoring and Diagnostics of the Electrical Equipment as a Component of the Smart Grid Technologies in the Industrial Electric Networks. Abstracts of the first international scientific conference "Science of the Future". URL: http://www.p220conf.ru/abstracts/download/5-mech/437-s-karandaev.
35. Николаев А.А. Внедрение системы мониторинга технического состояния трансформатора 80 МВА энергоблока ТЭЦ ОАО «ММК» // Электротехнические системы и комплексы. 2016. №2(31). С. 52–57. DOI: 10.18503/2311-8318-2016-2(31)-52-57.
36. Evdokimov S.A., Kondrashova Yu.N., Karandaeva O.I., Gallyamova M.S. Stationary System for Monitoring Technical State of Power Transformer. Procedia Engineering.2016. Vol. 150. P. 18-25. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.270.
37. Совершенствование автоматизированных электроприводов и диагностика силового электрооборудования / И.А. Селиванов, А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, В.Р. Храмшин, А.А. Шеметова, А.С. Евдокимов, А.А. Лукин, А.Ю. Андрюшин, П.В. Шиляев, В.В. Головин, А.А.Титов, С.Е. Мостовой, С.А. Петряков // Известия вузов. Электромеханика. 2009. № 1. С. 5–11.
38. Требования к системе мониторинга технического состояния трансформатора сверхмощной дуговой сталеплавильной печи / А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, А.А. Сарлыбаев, Р.А. Леднов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2013. №2. С. 58–68.
39. Information and Measuring System for Electric Arc Furnace Transformer Monitoring /A.S. Karandaev, S.A. Evdokimov, V.R. Khramshin, O.I. Karandaeva // 12th International Conference on Actual Problems of Electronic Insrument Engineering (АPEIE-2014). Novosibirsk. 2014. Vol. 1. P. 273-279. DOI: 10.1109/APEIE.2014.7040896.
40. Разработка и внедрение интеллектуальных систем диагностирования технического состояния электрического оборудования / С.И. Лукьянов, А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, А.С. Сарваров, М.Ю. Петушков, В.Р. Храмшин // Вестник Магнитогорского государственного технического унивесритета им. Г.И. Носова. 2014. №1. С. 129–136.
41. Radionov A.A., Karandaev A.S., Yachikov I.M., Karandaeva O.I., Gasyarov V.R. Power Transformer Condition Forecast with Time-series Extrapolation. Proceedings of the 9th International Conference on Computer and Automation Engineering (ICCAE 2017). Sydney, Australia. 2017. P. 326-330. DOI: 10.1145/3057039.3057106.
42. Radionov A.A., Evdokimov S.A., Sarlybaev A.A., Karandaeva O.I. Application of subtractive clustering for power transformer fault diagnostics. Procedia Engineering, 129, 2015, pp. 22-28. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.003.
43. Контроль технического состояния силовых трансформаторов методом акустического диагностирования / А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, О.И. Карандаева, С.Е. Мостовой, А.А. Чертоусов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». Вып. 10. 2008. №26(126). С. 26–31.
44. Задачи многопараметрического диагностирования технического состояния силовых трансформаторов в системах on-line-мониторинга / А.С. Карандаев, И.М. Ячиков, В.Р. Храмшин, А.А. Николаев // Известия вузов. Электромеханика. 2016. № 4(546). С. 65-73.
45. Практическое применение статистической модели определения ресурса электрооборудования / А.С. Карандаев, И.М. Ячиков, Е.А. Храмшина, А.А. Николаев, А.А. Николаев // Известия вузов. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 3. С. 43-52.