Вдосконалення методу контролю ізоляції блока «генератор–трансформатор»

Abstract

В умовах значного старіння основних виробничих потужностей та продовження строків експлуатації електрообладнання електричних станцій України, гостро постає питання розробки та впровадження методів неперервного контролю технічного стану обладнання блоків «генератор−трансформатор». Сучасні інформаційно-вимірювальні системи та термінали релейного захисту, що експлуатуються на блоках «генератор–трансформатор» дають змогу реалізувати контроль електричних, теплотехнічних, механічних параметрів та параметрів, що характеризують стан чи положення технологічної арматури та допоміжного устаткування, а також забезпечують релейний захист електрообладнання від широкого спектра можливих пошкоджень. Але існуючі інформаційно-вимірювальні системи не дають змогу відслідковувати зміну таких електричних параметрів ізоляції обмотки статора: як опір, ємність та тангенс кута діелектричних втрат, а засоби релейного захисту можуть бути нечутливими до виникнення однофазних замикань на землю обмотки статора поблизу нейтралі та при симетричному зниженні параметрів ізоляції обмотки статора, не дають змогу виявити виникнення пошкодження на ранній стадії його розвитку і сигналізувати про це обслуговуючому персоналу. Також існує можливість хибних спрацювань при пусках блоків через несиметрію напруг у фазах машини, особливо гостро це проявляється в синхронних гідрогенераторах. В роботі запропоновано метод контролю ізоляції обмотки статора синхронного генератора, що працює в блоці з трансформатором, структурна схема та основні співвідношення для обробки сигналів та розрахунку електричних параметрів ізоляції. Запропонований метод ґрунтується на накладанні на коло, що містить обмотку статора, сигналів змінної напруги частотою, нижчою за номінальну частоту мережі, напруги постійного струму, використання енергії попередньо зарядженого конденсатора та розрахунку параметрів ізоляції блока «генератор–трансформатор». Запропоновані рішення дозволять підвищити ефективність експлуатації енергоблоків завдяки забезпеченню оп-ративного та ремонтного персоналу достовірною інформацією про технічний стан ізоляції обладнання в схемі видачі потужності енергоблока.

In the conditions of significant aging of the main production capacities and prolongation of the service life of electrical equipment of power plants of Ukraine, the question of development and implementation of methods of continuous control of the technical condition of the generator–transformer unit equipment is urgent. Modern information-measuring systems and relay protection terminals, operated on generator–transformer units, enable control of electrical, thermal, mechanical parameters and parameters characterizing the status or position of technological fittings and auxiliary equipment, as well as providing relay protection of electrical equipment a wide range of possible damage. However, the existing information-measurement systems do not allow the tracing of the following electrical parameters of the stator winding isolation such as resistance, capacitance and tangent of angle of the dielectric loss, and relay protection may be insensitive to the occurrence of single-phase ground fault near the neutral point of the stator winding and symmetric decrease of parameters of the stator winding insulation, and does not allow detecting the occurrence of damage at an early stage of its development and signal this to the service personnel. There is also the possibility of false actuations at unit start-ups due to the asymmetry of voltages in the machine phases, which is especially acute in synchronous hydrogenerators. The paper proposes a method of controlling the isolation of a stator winding of a synchronous generator operating in a block with a transformer, a block diagram and basic formulas for signal processing and calculation of electrical insulation parameters. The proposed method is based on the overlay on the circuit containing the stator winding, alternating voltage signals with a frequency lower than the rated network frequency, DC voltage, the use of energy of the pre-charged capacitor and the calculation of the isolation parameters of the generator–transformer unit. The proposed solutions will allow increasing the efficiency of operation of power units by providing operational and repair personnel with reliable information on the technical condition of isolation of equipment in the scheme of power unit output.

В условиях значительного старения основных производственных мощностей и продления сроков эксплуата-ции электрооборудования электрических станций Украины, остро стоит вопрос разработки и внедрения мето-дов непрерывного контроля технического состояния оборудования блоков «генератор–трансформатор». Со-временные информационно-измерительные системы и терминалы релейной защиты, эксплуатирующиеся на блоках «генератор–трансформатор» позволяют реализовать контроль электрических, теплотехнических, механических параметров и параметров, характеризующих состояние или положение технологической армату-ры и вспомогательного оборудования, а также обеспечивают релейную защиту электрооборудования от широ-кого спектра возможных повреждений. Но существующие информационно-измерительные системы не позволяют отслеживать изменение таких электрических параметров изоляции обмотки статора: как сопротивление, емкость и тангенс угла ди-электрических потерь, а средства релейной защиты могут быть нечувствительными к возникновению од-нофазных замыканий на землю обмотки статора вблизи нейтрали и при симметричном снижении параметров изоляции обмотки статора, не дают возможность выявить возникновение повреждения на ранней стадии его развития и сигнализировать об этом обслуживающему персоналу. Также существует возможность ложных срабатываний при пусках блоков из-за несимметрии напряжений в фазах машины, особенно остро это проявля-ется в синхронных гидрогенераторах. В работе предложен метод контроля изоляции обмотки статора синхронного генератора, работающего в блоке с трансформатором, структурная схема и основные соотношения для обработки сигналов и расчета электрических параметров изоляции. Предложенный метод основан на наложении на цепь, содержащую об-мотку статора, сигналов переменного напряжения частотой ниже номинальной частоты сети, напряжения постоянного тока, использования энергии предварительно заряженного конденсатора и расчета параметров изоляции блока «генератор–трансформатор». Предложенные решения позволят повысить эффективность эксплуатации энергоблоков, благодаря обеспечению оперативного и ремонтного персонала достоверной информацией о техническом состоянии изоляции оборудования в схеме выдачи мощности энергоблока.