energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2020-13-2-110-118energsecurity-701Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, РАСЧЕТЫDESIGN, RESEARCH, CALCULATIONSВнедрение спектральных методов в диагностику маслонаполненного высоковольтного оборудованияThe introduction of spectral methods in the diagnosis of oil-filled high-voltage equipmentЛютиковаМ. Н.LyutikovaM. N.

кафедра Безопасность труда

пр. К. Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск

K. Marxa str., 20, 630073, Novosibirsk

m.lyutikova@mail.ruКоробейниковС. М.KorobeynikovS. M.

пр. К. Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск

K. Marxa str., 20, 630073, Novosibirsk

КоноваловА. А.KonovalovA. A.

ул. Академика Челомея, 5А, 117630, г. Москва

Academician Chelomei str., 5A, 117630, Moscow

ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет»РоссияNovosibirsk State Technical UniversityRussian FederationПАО «ФСК ЕЭС»РоссияPJSC «FGC UES»Russian Federation202031072020132110118Copyright © Лютикова М.Н., Коробейников С.М., Коновалов А.А., 20202020Лютикова М.Н., Коробейников С.М., Коновалов А.А.Lyutikova M.N., Korobeynikov S.M., Konovalov A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/701

Надежная эксплуатация маслонаполненного высоковольтного оборудования базируется, в том числе на эффективных методах диагностики, позволяющих получать информацию о состоянии внутренней изоляции электрооборудования и, соответственно, своевременно проводить мероприятия по обеспечению его бесперебойной работы. Традиционно в лабораторной практике используют хорошо известные физико-химические методы анализа, с помощью которых устанавливают электрофизические, физические и химические показатели жидкого диэлектрика. Каждый показатель и в особенности их совокупность указывают на степень термо- и электрохимического старения масла, образования в нем примесей ионного характера, которые коагулируют, накапливаются в наиболее напряженных местах и образуют проводящие осадки. В целом, наличие таких опасных веществ в масле приводит к снижению электроизоляционных свойств, что увеличивает риск развития дефекта, способного привести к негативным последствиям. Следует заметить, что традиционными методами далеко не всегда удается зафиксировать начало образования коллоидно-дисперсных включений, предшествующего формированию осадка на твердой внутренней изоляции электрооборудования. Поэтому, с целью более глубокого понимания процессов, происходящих в изоляции высоковольтного оборудования необходимо внедрение высокочувствительных спектральных методов контроля.

Показана актуальность внедрения спектрального метода в практическую диагностику высоковольтного оборудования с жидкими диэлектриками на примере изучения элементного состава осадков и бумажной изоляции из высоковольтных герметичных вводов. Рассмотрены конкретные случаи из практики эксплуатации герметичных вводов, которые были отбракованы по результатам хроматографического анализа растворенных в масле газов. В то время как физико-химические параметры масла из вводов не вызывали никаких опасений, при детальном осмотре внутренней изоляции вводов обнаружены воскообразные осадки, состав которых был установлен с помощью метода атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС). Кроме того, проводилось исследование состава слоев бумажной изоляции высоковольтных вводов на предмет содержания в них элементоорганических примесей.

Reliable operation of oil-filled high-voltage equipment is based, inter alia, on effective diagnostic methods, which make it possible to obtain information on the state of the internal insulation of electrical equipment and, accordingly, take timely measures to ensure its uninterrupted operation. Traditionally, well-known physicochemical methods of analysis are used in laboratory practice, which enable to determine the electrophysical, physical and chemical parameters of a liquid dielectric. Each parameter, and especially their totality, indicate the degree of thermal and electrochemical aging of the oil, and the formation of ionic impurities in it, which coagulate, accumulate in the most stressful places and form conductive deposits. In general, the presence of such "dangerous" substances in the oil leads to a decrease in electrical insulation properties, which increases the risk of developing a defect that can lead to negative consequences. However, traditional methods are not always able to measure the commencement of formation of the colloid-dispersed inclusions preceding the formation of deposits on the solid internal insulation of electrical equipment. Therefore, in order to gain a deeper understanding of the processes occurring in the isolation of high-voltage equipment, it is necessary to introduce highly sensitive spectral control methods.

This study shows the relevance of the introduction of the spectral method in practical diagnosis of high-voltage equipment with liquid dielectrics, in the case of a study of the elemental composition of deposits and paper insulation in high-voltage bushings. This also explains individual cases in the practice of operation of sealed bushings, which have been rejected as a consequence of the results of chromatographic analysis of dissolved gases in oil. Physicochemical parameters of the oil from the bushings does not cause any concern. However, during the detailed examination of the internal insulation of the bushings, wax-like deposits were revealed, and their composition was established using atomic absorption spectrometry (AAS). In addition, the composition of the paper (OIP) insulation layers of high-voltage bushings was analyzed for the content of organometallic impurities.

осадокметаллыколлоидыбумажная изоляцияспектральные методыdepositsmetalscolloidspaper (OIP) insulationspectral methodsReferencesHarichandanray S., Das J., Kumar R., Dixit P. A novel approach for bushing fault diagnosis: Power Grid India experience. Proc. of 47rd CIGRE Session. Paris. 2018; paper A2-208.Harichandanray S., Das J., Kumar R., Dixit P. A novel approach for bushing fault diagnosis: Power Grid India experience. Proc. of 47rd CIGRE Session. Paris 2018; paper A2-208.CIGRE brochure 755. Power transformers and reactors. Transformer bushing reliability. WG A2.43. 2019.CIGRE brochure 755. Power transformers and reactors. Transformer bushing reliability. WG A2.43. 2019.Ризванова Г. И., Гафиятуллин Л. Г., Гарифуллин М. Ш., Козлов В. К., Туранов А. Н. Особенности старения трансформаторного масла в реальных условиях эксплуатации. ИВУЗ. Проблемы энергетики 2015; (9 – 10): 91 – 94.Rizvanova G. I., Gafiyatullin L. G., Garifullin M. Sh., Kozlov V. K., Turanov A. N. Features of the aging of transformer oil in real operating conditions. IVUZ. Energy issues 2015; (9 – 10): 91 – 94. (In Russ.)Митькин Ю. А., Мельникова О. С. Диагностические статистические характеристики пробивных напряжений масла действующих силовых трансформаторов 110 кВ. Вестник ИГЭУ 2016; (3): 40 – 46.Mitkin Yu. A., Melnikova O. S. Diagnostic statistical characteristics of breakdown oil voltages of existing power transformers 110 kV. Bulletin of ISEU 2016; (3): 40 – 46. (In Russ.)Степанов В. М., Судавный А. С. Дефекты в изоляции электротехнических устройств, приводящие к появлению частичных разрядов. Известия ТулГУ 2018; (6): 386 – 391.Stepanov V. M., Sudavny A. S. Defects in the insulation of electrical devices, leading to the appearance of partial discharges. Izvestiya TulGU 2018; (6): 386 – 391. (In Russ.)Notingher V., Stancu С., Badicu L., Gorgan B., Busoi S., Tanasescu G. Concerning the power transformers insulation systems monitoring. Journal of International Scientific Publications Materials, Methods & Technologies 2017; (11): 101 – 120.Notingher V., Stancu С., Badicu L., Gorgan B., Busoi S., Tanasescu G. Concerning the power transformers insulation systems monitoring. Journal of International Scientific Publications Materials, Methods & Technologies 2017; (11): 101 – 120.Falade A. J., Fabiyi S. D., Abdulkarim A. Reliability Assessment of Power Transformers for Oshogbo Area Control Center in Nigeria. Journal of Research Information in Civil Engineering 2016; 1(14): 1066 – 1081.Falade A. J., Fabiyi S. D., Abdulkarim A. Reliability Assessment of Power Transformers for Oshogbo Area Control Center in Nigeria. Journal of Research Information in Civil Engineering 2016; 1(14): 1066 – 1081.Александров А., Сазонов В. Современные методы диагностики. Дистанционная локация мест возникновения дефектов в изоляции высоковольтного оборудования подстанции. Электроэнергия. Передача и распределение 2016; S1(1): 34 – 37.Aleksandrov A., Sazonov V. Modern diagnostic methods. Remote location of the places of occurrence of defects in the insulation of high-voltage equipment of the substation. Electricity Transmission and distribution 2016; S1 (1): 34 – 37. (In Russ.)Кузнецов А. А., Григоришин К. Е. Акустико-эмиссионный контроль изоляции высоковольтного оборудования. Труды конференции: Разработка и эксплуатация электротехнических комплексов и систем энергетики и наземного транспорта 2018: 52 – 58.Kuznetsov A. A., Grigorishin K. E. Acoustic emission control of highvoltage equipment insulation. Conference proceedings: Development and operation of electrical complexes and energy systems and ground transportation 2018: 52 – 58. (In Russ.)Рыбаков Л. М., Белов В. В., Макарова Н. Л., Захватаева А. О. Методы и способы оценки состояния силовых трансформаторов в ходе эксплуатации. Вестник Чувашской ГСХА 2018;2(5):108-111.Rybakov L. M., Belov V. V., Makarova N. L., Zakhvataeva A. O. Methods and methods for assessing the status of power transformers during operation. Bulletin of the Chuvash State Agricultural Academy 2018; 2 (5): 108 – 111. (In Russ.)Малюк Е. Г., Смирнова Е. В. Диагностика технического состояния электрооборудования. Электрические установки и технологии 2018; 1(4): 74 – 79.Malyuk E. G., Smirnova E. V. Diagnostics of the technical condition of electrical equipment. Electrical installations and technology 2018; 1 (4): 74 – 79. (In Russ.)Шутенко О. В. Анализ содержания газов в маслонаполненном оборудовании с дефектами электрического типа. Проблемы региональной энергетики 2018; 3(38): 1 – 16.Shutenko O. V. Analysis of gas content in oil-filled equipment with defects of the electrical type. Problems of regional energy 2018; 3 (38): 1 – 16. (In Russ.)Лютикова М. Н., Коновалов А. А., Фефилов Н. Н., Загоруйко А. В. Разработка и опробование методики идентификации элементного состава осадков, образующихся в изоляционных минеральных маслах при эксплуатации высоковольтного оборудования. Системы. Методы. Технологии 2018; 4(40): 76 – 84.Lyutikova M. N., Konovalov A. A., Fefilov N. N., Zagoruyko A. V. Development and testing of a technique for identifying the elemental composition of sediments formed in insulating mineral oils during the operation of high-voltage equipment. Systems. Methods Technologies 2018; 4 (40): 76 – 84. (In Russ.)Sevastyanova O., Pasalskiy B., Zhmud B. Copper Release Kinetics and Ageing of Insulation Paper in Oil-Immersed Transformers. Engineering 2015; (7): 514 – 529.Sevastyanova O., Pasalskiy B., Zhmud B. Copper Release Kinetics and Ageing of Insulation Paper in Oil-Immersed Transformers. Engineering 2015; (7): 514 – 529.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.