Методы поддержки длительной работоспособности электрооборудования

Для поддержки длительной работоспособности электрооборудования большое значение имеет его техническое обслуживание в межремонтные периоды. Эксплуатация энергосистемы организуется в двух направлениях: технической эксплуатации оборудования и оперативного управления работой энергосистемы в целом.
Следует обеспечить надежность – способность энергосистемы обеспечить бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией и теплотой при всех режимах работы энергосистемы. Надежность обеспечивается безаварийной работой персонала, своевременным ремонтом оборудования, правильным ведением режима работы оборудования, достаточно высокими темпами развития энергосистемы и т.д.
На электрических подстанциях обслуживание оборудования производится дежурным персоналом, закрепленным за этими подстанциями, под руководством диспетчера энергосистемы или диспетчера предприятия электросетей. При этом возможно применение трех форм обслуживания: дежурство персонала на подстанции; дежурство персонала на дому; обслуживание группы подстанции оперативным выездным и ремонтным персоналом.
Эффективность работы электрооборудования повышается благодаря внедрению устройств автоматического повторного включения (АПВ), автоматического ввода резерва (АВР) и телемеханики. Сигналы телемеханических устройств при отклонениях режима работы электрооборудования от нормального поступают на диспетчерский пункт электросети или базисную подстанцию, где имеется дежурный. По полученным сигналам устанавливается характер нарушения режима и определяется срочность выезда на подстанцию ОВБ.
Существенный фактор, влияющий на работоспособность электроустановок, — использование средств диагностики состояния оборудования. Каждая установка обычно оснащена средствами, позволяющими определить ее работоспособность. По электрическим приборам можно судить о загрузке двигателей. Увеличение потребляемого тока свидетельствует о возникших отклонениях в электрических или механических узлах). Для индикации рабочего состояния или отказа блоков системы используют разноцветную сигнализацию на лампах накаливания и светодиодах.
Внедрение программируемых средств управления оборудованием позволяет осуществлять всестороннюю и глубокую диагностику работоспособности электрооборудования. Специальные диагностические программы осуществляют контроль нагрузки элементов, работоспособности узлов. При отклонении параметров работы электроустановок или отказах обслуживающий персонал немедленно получает об этом информацию. Информация о состоянии оборудования в программируемых системах выдается на дисплей текстом, позволяя оперативно принимать решения по устранению сбоев и отказов в работе.

Диагностика состояния изоляции электрооборудования

Объективные данные о техническом состоянии электрооборудования можно получить современными диагностическими методами. Диагностические испытания электрооборудования, как правило, выполняются методами, не травмирующими изоляцию. Они позволяют определять не только техническое состояние объекта, но и локализовать имеющиеся проблемные места. Проведение комплексных диагностических испытаний различными методами неразрушающего контроля позволяет оценить степень старения изоляции и остаточный ресурс электрооборудования.
Техническое состояние изоляции электрооборудования можно определить следующими способами:
- испытание повышенным напряжением в соответствии с действующими нормативами;
- единовременное испытание диагностическими методами (диагностика).
В первом случае мы не получаем достоверной информации о реальном техническом состоянии электрооборудования, второй способ позволяет получить полную картину фактического технического состояния.
Контроль над изменениями технического состояния электрооборудования во времени обеспечивается следующими методами:
- периодическое испытание диагностическими методами с целью определения динамики процессов старения или развития дефектов (тренд);
- «непрерывный» контроль технического состояния, позволяющий контролировать процессы в изоляции в каждый момент времени (мониторинг).
В соответствии с действующими в Украине правилами и руководящими документами (нормативами) изоляция высоковольтного оборудования и кабелей должна периодически подвергаться испытаниям повышенным постоянным напряжением. В ряде случаев испытания выполняются переменным напряжением промышленной частоты и повышенным напряжением с частотой 0,1 Гц.
Из практики эксплуатации высоковольтных кабельных линий известно, что положительные результаты испытаний повышенным напряжением вовсе не гарантируют безаварийную последующую работу электрооборудования. Так, например, после успешных испытаний повышенным напряжением кабельных линий нередко происходит выход их из строя в ближайшие после этого месяцы. Установлено, что причина этого в интенсивном разрушении изоляции частичными разрядами в проблемных местах, что приводит к сокращению срока службы кабельных линий. Кроме того, испытания повышенным постоянным напряжением кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена практически бесполезны, так как полиэтилен обладает высокой электрической прочностью и малыми токами утечки. И, наконец, испытания повышенным постоянным напряжением не позволяют локализовать проблемные места линий.
Наиболее опасны испытания повышенным напряжением для кабельных линий с большим сроком службы или низким качеством монтажа, уже имеющих высокий уровень частичных разрядов в проблемных местах. В этом случае испытания повышенным напряжением приводят к увеличению уровня частичных разрядов. Этот вывод сделан на основании результатов диагностических испытаний высоковольтных кабельных линий аппаратурой OWTS и CDS производства германской фирмы Seba KMT, которые выполнялись до и после производства испытаний кабельных линий повышенным напряжением.
Последние десять лет в Украине и за рубежом ведутся интенсивные работы по совершенствованию неразрушающих методов диагностики изоляции и выпуску предназначенной для этого аппаратуры. Эти методы ориентированы на диагностические испытания, не разрушающие изоляцию электрооборудования и позволяющие выполнять локализацию проблемных мест на ранней стадии развития дефектов в изоляции. К числу недостатков диагностических методов испытаний изоляции следует отнести высокую стоимость диагностической аппаратуры и требующую наличия высококвалифицированного персонала, большую сложность методов диагностики. Однако эти недостатки перестают иметь место при производстве диагностических испытаний силами специализированных предприятий, имеющих персонал высокой квалификации. В этом случае предприятие-заказчик не несет затрат на приобретение диагностического оборудования и не содержит специалистов для работы с ним. Периодическая диагностика или тренд обладает теми же характеристиками. Непрерывная диагностика (мониторинг) с точки зрения объема получаемых данных является наиболее информативной. Перспективным является мониторинг особо важных объектов энергетики, имеющих большую установленную мощность и соответственно стоимость. Вместе с тем повсеместное внедрение мониторинга является экономически и практически нецелесообразным. Важным вопросом является оценка результатов диагностики OWTS и формулирование заключения. Для этого необходимо иметь критерии оценки по уровню ЧР, частоте и интенсивности. Следует отметить, что в Европе в фирмах, эксплуатирующих подобные установки, имеются методики и соответственно критерии по оценке результатов диагностики. Однако применение этих методик и критериев в Украине пока представляется нецелесообразным. Так, например, в Германии для аппаратуры OWTS предельным значением принят уровень частичных разрядов, равный 1000 пК, а в Италии – 1200 пК. Уровни разрядов, превышающие указанные значения, недопустимы, а кабельная линия подлежит ремонту. Имеющиеся в этих странах критерии диагностики разбиты на ряд групп, а методики на основе созданных баз данных позволяют определить вид или причину дефекта. За счет совершенствования технологии монтажа кабельных линий, достигается впоследствии устранение причин, вызывающих те или иные дефекты. В среднем количество дефектных кабельных линий (с уровнем разрядов более 1200 пК) в Германии и Италии составляет около 50%.
Для Украины характерным является эксплуатация силовых кабельных линий до предельного физического состояния, при этом уровень ЧР в них нередко составляет более 10000 пК. Количество кабельных линий, имеющих дефекты с уровнем ЧР около 5000 пК, составляет более 65%. Выполнить замену дефектных кабельных линий на новые линии за короткий срок практически невозможно и экономически нецелесообразно. Следует отметить, что в большинстве случаев проблемными являются концевые и соединительные кабельные муфты.
В перспективе техническое состояние высоковольтных кабельных линий должно соответствовать европейским нормам. Поэтому следует обратить внимание на совершенствование технологии монтажа кабельных линий и соответствующее повышение требований по оценке их технического состояния Физические и химические процессы, протекающие в изоляции под воздействием частичных разрядов и вызывающие ее старение, в достаточной мере изучены. Разработаны методы измерения параметров частичных разрядов, которые реализованы в отечественных и зарубежных приборах различных конструкций (R2000/N, R- 400, R500TM, УКИ-4, УКИ-5, УКИ-6И, УКИ-7И, РМ-3Ам, «Импульс», ИЧР-201, ЭЛМИН-3, СКИ-2, РЧРВ 1, OWTS и др.). Имеющиеся технические возможности приборов и оборудования позволяют диагностировать техническое состояние изоляции и прогнозировать ее остаточный ресурс.
В алгоритме оценки технического состояния линий учитываются результаты повторных диагностик, а также результаты диагностики с помощью аппаратуры CDS, реализующей диагностику методом возвратного напряжения, позволяющей определить степень старения изоляции и остаточный ресурс электрооборудования. Совершенствование алгоритма анализа результатов диагностики позволит существенно повысить достоверность вырабатываемых заключений.
Достоверная диагностика состояния изоляции электротехнического оборудования неразрушающими методами позволит отказаться от профилактики изоляции разрушающими методами контроля, которые во многих случаях приводят к уменьшению ресурса, несвоевременному и непредсказуемому пробою изоляции. Проверка работоспособности кабельной линии путем приложения повышенного постоянного напряжения обоснована после монтажа или ремонта и при отсутствии технической возможности для применения диагностических неразрушающих методов.
В процессе эксплуатации кабельных линий достоверная информация о состоянии изоляции может быть получена неразрушающими методами контроля. Следует иметь в виду, что пропитанная бумажная изоляция после воздействия на нее повышенного напряжения, сопровождающегося интенсивной ионизацией внутри изоляции с образованием продуктов распада диэлектрика, часто восстанавливает свои свойства за счет перетекания пропиточного состава. Последнее обстоятельство необходимо учитывать при повторной диагностике линий. В полиэтиленовой изоляции под воздействием повышенного напряжения происходит интенсивное зарождение дендритов по всей длине кабеля, т. е. такие испытания заведомо уменьшают ресурс кабеля.
Практическая работа по диагностике технического состояния кабельных линий на предприятиях Украины методом частичных разрядов ведется третий год и зарекомендовала себя как высоким качеством работ, так и экономической целесообразностью. Вместе с тем для обоснованного внедрения этого метода на предприятиях необходимы нормативы оценки состояния силовых кабельных линий и регламентирующие документы, которые в настоящее время отсутствуют. Поэтому переход от испытаний повышенным напряжением к технической диагностике неразрушающими методами часто вызывает вопросы на предприятиях-заказчиках. Нормативы были получены по результатам НИР на основе большого количества практических результатов диагностики. В работе приняли участие не только специалисты диагностического предприятия, но и ученые в этой области. Работа оформлена в виде регламента и может быть адаптирована в общей части для любого предприятия Украины. [1, с.86]

Ремонт и обслуживание электрооборудования технологических установок

Организация обслуживания и ремонта электрооборудования—важнейшая задача обеспечения бесперебойной работы технологических установок.
При эксплуатации оборудования изнашиваются его составные части, т.е. постепенно теряют свои механические или электрические характеристики, которые требуются для нормальной работы. Например, при вращении вала электродвигателя в подшипниках стирается его поверхность, загрязняется масло в подшипниках, капли масла попадают на изоляцию обмоток в нагретом состоянии и постепенно разрушают ее. Как уже отмечалось, во многих электрических аппаратах, осуществляющих коммутацию электрических цепей (рубильники, контакторы, реле, кнопки), обгорают, покрываются оксидной пленкой контакты, в связи, с чем увеличивается их переходное сопротивление, перегревается контактное соединение и контакт выходит из строя. Неизбежные колебания температуры окружающей среды вызывают изменения режимов работы полупроводниковых элементов.
Своевременное проведение профилактических работ, регулировок, замены вышедших из строя элементов обеспечивает продолжительную работу электрооборудования. Периодические испытания, статистический учет отказов и их анализ позволяют установить наиболее оптимальные сроки ремонтов оборудования, что продлевает сроки его эксплуатации.
Эксплуатацию электрооборудования технологических установок осуществляют ремонтные службы предприятия, исходя из задач обеспечения безотказной работы их на основе системы проведения планово-предупредительных ремонтов (ППР). Система ППР базируется на систематических осмотрах, при которых выявляются неисправности электрооборудования и устанавливается необходимость его ремонта, а также периодических ремонтных работ. Система ППР включает следующие виды работ: текущий уход (межремонтное обслуживание), малый, средний и капитальный ремонты.
На основании данных, полученных в процессе работы, а также инструкций по эксплуатации оборудования отделы анализа и планирования ремонтов составляют календарные графики, в которых указывают сроки проведения осмотров, малых, средних и капитальных ремонтов по каждой единице оборудования.
В обслуживание элетрооборудования входят наблюдение за выполнением правил его эксплуатации, периодические осмотры и проведение профилактических работ. При эксплуатации электрооборудования ремонтный персонал получает задание, оформленное нарядом, в котором указывается оборудование, подлежащее осмотру, и виды выполняемых профилактических работ. Как правило, периодические осмотры проводят не реже одного раза в месяц. Основные мероприятия, выполняемые при обслуживании электрооборудования, приведены ниже.
Основные мероприятия, выполняемые при обслуживании электрооборудования
Оборудование                        Мероприятие
Электродвигатели                   Проверка крепления электродвигателя, свободного вращения ротора, исправности заземления, состояния щеток, отсутствия ненормальных шумов, надежности крепления на валу соединительных муфт, нагрева корпуса и подшипников, состояния устройств охлаждения
Замена смазки в подшипниках, очистка корпуса от пыли и загрязнения
Рубильники и автоматы          Проверка исправности заземления и защитных кожухов, надежности крепления, оплавления контактов, исправности органов включения. Очистка контактов от нагара и окисления, а также пыли и загрязнения
Реле электроавтоматики           Проверка крепления, наличия маркировки выводов, видимых повреждений, нагрева катушки, посторонних шумов при работе. Очистка от пыли и промывка контактов
Контакторы
и магнитные пускатели            Контроль отсутствия видимого повреждения аппарата и перекосов контактов, проверка нагрева катушки, посторонних шумов при работе, оплавления контактов, маркировки выводов. Очистка от пыли и загрязнения, протяжка крепежных деталей, смена вышедших из строя контактов
Путевые и
конечные выключатели            Проверка крепления к конструкциям, отсутствия повреждения корпуса и уплотнителей, плотности прилегания крышки, наличия маркировки, свободного хода подвижной системы. Очистка корпуса от загрязнения
Фотодатчики                                   Проверка крепления, отсутствия повреждения корпуса, наличия маркировки. Очистка оптической системы от грязи, замена лампочек, протирка корпуса
Силовые блоки полупроводниковых преобразователей
Блоки электронных систем управления
Электроизмерительные приборы
Трансформаторы                  Проверка крепления силовых элементов и охладителей, отсутствия повреждения системы водяного охлаждения, наличия маркировки. Очистка от пыли, промывка системы водяного охлаждения
Проверка отсутствия внешних повреждений, наличия маркировки, крепления защитных панелей. Наружная очистка корпусов и панелей
Проверка отсутствия внешних повреждений, крепления к панелям оборудования, маркировни. Очистка корпуса и стекол
Проверка отсутствия перегрева обмоток и железа, исправности заземления, маркировки. Удаление пыли и загрязнений
Электропроводка                  Проверка отсутствия повреждений, закрепления в зажимах, состояния защитных металлорукавов, труб, желобов, фиксирующего крепежа. Протирка.
Электрошкафы                      Проверка исправности запоров, уплотнителей, работоспособности встроенных вентиляторов, маркировки. Очистка от пыли и загрязнения внешней и внутренней поверхностей шкафа, замена фильтров вентилятора
При среднем ремонте электрооборудования разбирают и ремонтируют, отдельные устройства, выполняют мероприятия малого ремонта, осуществляют поверку электроизмерительных приборов, ремонтируют электрические машины с их полной разборкой, регулируют системы управления и вставки защитных аппаратов, заменяют поврежденные участки электропроводки.
Средний ремонт выполняют специалисты ЦРО и специализированные ремонтные подразделения. Так, ремонт электрических двигателей осуществляет электроцех, поверку приборов — электроизмерительная лаборатория, ремонт блоков электронных систем управления — специалисты бюро промышленной электроники. Все узлы и аппараты, прошедшие ремонт, регулируют и проверяют на работоспособность под нагрузкой.
Капитальный ремонт электрооборудования, как уже отмечалось, обычно совмещается с реконструкцией и модернизацией электроустановок. При капитальном ремонте проводят полный перемонтаж всей схемы с заменой или ремонтом большинства узлов, приборов и аппаратов. В капитальном ремонте принимают участие все ремонтные службы предприятия. Внеплановый ремонт электрооборудования, производимый при внезапных его отказах, называют аварийным. При аварийном ремонте ремонтный персонал по действию блокировок и систем защиты на базе знания электрических и функциональных схем, по звуковой и световой индикации и с помощью тестовых приборов определяет участок схемы и устройство, отказавшее в работе. Неисправность устраняют непосредственно на оборудовании либо отказавший элемент заменяют новым.
Зная основные повреждения, возникающие в электрических машинах, можно быстро их устранить и продлить срок службы машин. Повреждения бывают электрические и механические. К электрическим повреждениям относят неисправности обмоток, коллектора, контактных колец, щеток, снижение сопротивления изоляции и другие, связанные с электрической частью машин, к механическим — разрушение подшипников, деформацию вала, разрыв бандажей и др. Существенный фактор, влияющий на работоспособность электроустановок, — использование средств диагностики состояния оборудования. Каждая установка обычно оснащена средствами, позволяющими определить ее работоспособность. По электрическим приборам можно судить о загрузке двигателей (увеличение потребляемого тока свидетельствует о возникших отклонениях в электрических или механических узлах). Для индикации рабочего состояния или отказа блоков системы используют разноцветную сигнализацию на лампах накаливания и светодиодах.
Внедрение программируемых средств управления оборудованием позволяет осуществлять всестороннюю и глубокую диагностику работоспособности электрооборудования. Специальные диагностические программы осуществляют контроль нагрузки элементов, работоспособности узлов. При отклонении параметров работы электроустановок или отказах обслуживающий персонал немедленно получает об этом информацию. Информация о состоянии оборудования в программируемых системах выдается на дисплей текстом, позволяя оперативно принимать решения по устранению сбоев и отказов в работе.
Большое значение для обеспечения работоспособности электрооборудования промышленных электроустановок имеет унификация применяемых электроприводов и систем управления, а также наличие комплекта запасных частей, что взаимосвязано. Комплект запасных элементов систем управления необходим для замены отказавших элементов при эксплуатации. Если отказ системы происходит, когда этот комплект израсходован, возникает вынужденный простой, связанный с убытками. С другой стороны, излишки запасных элементов приводят к неоправданным расходам. Унификация систем решает эту задачу, позволяя существенно сократить необходимый комплект запасных элементов, а, кроме того, обеспечивает глубокое изучение электроустановок обслуживающим персоналом (вырабатываются оптимальные приемы ремонта оборудования).
Безотказная работа промышленных электроустановок определяется организацией ремонтообслуживания систем автоматизации и электропривода, других средств электрооборудования. [2, с.198]

Перечень ссылок:
1. Мандрыкин С.А., Филатов А.А. Эксплуатация и ремонт электрооборудования станций и сетей. М.: Энергоатомиздат, 1983. – 344с.
2. Голыгин А.Ф., Ильяшенко Л.А. Устройство и обслуживание электрооборудования промышленных предприятий. М.: в.ш., 1986. – 207с.
3. Атабеков В.Б. Ремонт электрооборудования промышленных предприятий. М.: В.ш., 1985. – 175с.
4. Вернер В.В. Электроремонтер – ремонтник.М.: В.ш., 1987. – 223с.
5. Атабеков В.Б. Ремонт трансформаторов, электрических машин и аппаратов. М.: В.ш., 1988. – 416с.