Технические науки/5. Энергетика

Ким Ен Дар, В.Н. Таран

Украинская инженерно-педагогическая академия;

Научно-исследовательский институт высоких напряжений

Статистика отказов изоляторов подстанционного оборудования

В энергосистемах Украины находятся в эксплуатации 131 трансформаторных подстанций класса напряжений 220кВ и выше. С учетом большого количества оборудования и аппаратов высокого напряжения различного назначения, составляющего систему подстанционной сети, при оценке надежности работы подстанции в качестве показателя принимается удельная частота отказов одной подстанции:

,

где: n- число отказов оцениваемой подстанции;

N- число обследуемых подстанций; t – период контроля, лет.

Аналогичным образом определяется удельная частота отказов отдельно взятого подстанционного оборудования, только при этом в формуле принимается:

n = n_об,

где n_об – число отказов интересуемого нас оборудования на конкретной подстанции.

Под отказом энергетических объектов понимается авария или выход из нормального режима работы согласно существующей «Инструкции по расследованию и учету технологических нарушений в работе электростанций, сетей и энергосистем».

Под отказом подстанции принимается отказ хотя бы одного из объектов: силового трансформатора, измерительного трансформатора, высоковольтного выключателя, разъединителя, разрядника, отделителя, короткозамыкателя, реактора, изолятора, сборной шины.

В докладе приведены результаты анализа отчетных материалов энергосистем Украины за период 1982-1992гг. Нам представляется, что за истекшее время соотношения между рассматриваемыми параметрами не потерпели значительных изменений.

Сводные данные по удельной частоте отказов за этот период показывают, что величина F на разных подстанциях колеблется в диапазоне от нуля до единиц отказов в год. При этом было выявлено, что урони отказов на подстанциях с большим классом напряжения заметно выше, чем на подстанциях более низкого напряжения. В качестве примера на рис.1 приведено распределение удельной частоты отказов по каждому оборудованию 58-ти подстанций 330кВ.

Чаще всего выходят из нормального режима работы выключатели 1, силовые трансформаторы 2 и разъединители 3. Далее выключатели 4; трансформаторы тока 5; сборные шины 6; трансформаторы напряжения 7; разрядники 8. Такая тенденция отмечается и для оборудования на подстанциях 750кВ и 220кВ.

Причины отказов составляющих элементов отличались в зависимости от их класса напряжения. В частности, для воздушных выключателей на 220кВ отказы до 49% были обусловлены повреждением привода, до 33% - дугогасительной камерой, до 16% - контактной системой. Для воздушных выключателей на напряжение 330кВ самой весомой причиной отказа явились повреждения опорных изоляторов – до 40%, затем идут поломка привода - до 28% и выход из строя высоковольтных вводов – до 14%.

Для силовых трансформаторов на 750кВ чаще всего происходит нарушение внутренней изоляции – до 43%; на втором месте по значимости, до 19%, зарегистрировано перекрытие внешней изоляции; на третьем месте – попадание птиц и посторонних предметов (до 14%); около 10% отказов трансформаторов вызваны повреждением высоковольтных вводов и опорных изоляторов. В то же время, для трансформаторов класса 330кВ на первое место по весомости причин отказов выходит повреждение высоковольтных вводов - до 44%; на внутреннее короткое замыкание относят отказы до 20%, на перекрытие и разрушение опорных изоляторов-до 5%.

В таблице приведены показатели надежности оборудования с наиболее высоким уровнем повреждаемости (см. рис.) и связанные с ним доля удельных отказов высоковольтных вводов и опорных изоляторов, обобщенные по всем подстанциям на 330кВ.

Силовой трансформатор		Высоковольтный выключатель				Разъеди-нитель
		воздушный		масляный
F=0,2		F=0,24		F=0,08		F=0,08
ввод	изолятор	ввод	изолятор	ввод	изолятор	изолятор
43,9%	9,8%	-	22,4%	14%	41,8%	74,1%
0,088	0,02	-	0,0538	0,011	0,0334	0,0593

Из таблицы вытекает, что из суммарной удельной частоты отказов F силовых трансформаторов, высоковольтных выключателей и разъединителей, равной 0,60 отк/год, почти 0,1 отк/год относится высоковольтным вводам и около 0,17 отк/год – опорным изоляторам. Это означает, что для наиболее подверженного к отказу подстанционного оборудования доля отказов по причине повреждения только вводов и изоляторов достигает до 45%. К тому же следует отметить, что выход со строя перечисленного оборудования на подстанциях квалифицируется как тяжелая аварийная ситуация.

Высокий уровень повреждаемость опорных изоляторов подтверждается недавно проведенными обследованиями их состояния в Юго-Западной электроэнергетической системе НЭК «Укрэнерго». За период 2002-2008гг проверены 7500 изоляторов, что составляет более половины от общего количества изоляторов в данной энергосистеме. Из них дефектных изоляторов составило около 12%.