297
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ
РЕЖИМАМИ РАБОТЫ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
А.Н. Назарычев, Д.А. Андреев
1
, А.С. Асташов
2
, Е.А. Киреев
3
1
ИГЭУ,
2
Филиал ОАО «СО ЕЭС» Ивановское РДУ,
3
ОАО «РусГидро»
Согласно статистическим данным [1, 2] около 50 % тяжелых аварий в электроэнер-
гетических системах (ЭЭС), в том числе в ЕЭС, происходит из-за неправильных действий
диспетчерского персонала, релейной защиты, технологической и противоаварийной авто-
матики, одной из причин которых является использование при эксплуатации недостаточно
полной и достоверной информации о техническом состоянии оборудования ЭЭС.
Силовые трансформаторы
и автотрансформаторы, являясь неотъемлемыми и зна-
чимыми элементами преобразования и распределения электроэнергии, оказывают сущест-
венное влияние на процессы функционирования ЭЭС в целом. Поэтому для обеспечения
необходимого качества управления режимами работы данного типа оборудования, а, сле-
довательно, и режимам работы ЭЭС, математическая модель трансформатора должна
быть достаточно точной и учитывать влияние различных эксплуатационных факторов на
его текущее техническое состояние.
На российских энергообъектах основная масса трансформаторов была установлена
в 60–70 гг. XX века, и с тех пор парк практически не обновлялся. Сегодня износ подстан-
ционного высоковольтного оборудования (трансформаторов, реакторов, коммутационных
аппаратов) 110–750 кВ превышает 50–60 %, а около 10 % трансформаторов полностью
отработали нормативный срок службы [3].
Нормативный ресурс трансформатора 25–30 лет,
однако, фактически они работают
без серьезного уменьшения надежности 40–50 лет, причем специалисты достаточно высо-
ко оценивают отечественную продукцию с точки зрения надежности и долговечности.
Однако в последние годы наблюдается возрастание числа повреждений трансформаторов,
особенно с длительным сроком службы. Дело в том, что при их эксплуатации возрастает
вероятность появления аварийных ситуаций, вызванных дефектами и повреждениями в
трансформаторе. Последствия этого для функционирования электроэнергетической сис-
темы трудно переоценить. Например, отказ мощного трансформатора узловой подстанции
может повлечь за собой отключение большого числа потребителей, а также причинение
серьезного экономического и физического ущерба. Из последних примеров можно упомя-
нуть возгорание трансформатора № 2 на ПС 500 кВ «Арзамасская» во время его включе-
ния 9.07.2010 г., повлекшее отключение 1572 смежных трансформаторных подстанций.
Интегральным показателем технического состояния электрооборудования является
технический ресурс. Трансформаторы и автотрансформаторы являются статическими
элементами, и поэтому в качестве единицы измерения ресурса целесообразно выбрать
временные единицы (год).
Согласно исследованиям [4–6] и нормативно-технической документации [7, 8] ос-
новной причиной сработки ресурса силовых трансформаторов является старение изоляци-
онных конструкций. Износ изоляции трансформаторов происходит более интенсивно, чем
износ его проводящих конструкций, поэтому очевидно, что изоляция трансформатора
достигнет своего предельного состояния быстрее, чем его проводящие части. Тем не ме-
нее, как изоляционные, так и проводящие материалы конструктивных элементов транс-
форматоров взаимодействуют между собой. При этом протекают химические реакции, в
результате которых конструктивные элементы трансформаторов разрушаются.