Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины
Проведен анализ технического состояния, ресурса и надежности современного трансформаторного оборудования энергетических блоков АЭС. Анализируются причинно-следственные факторы предаварийных и аварийных повреждений трансформаторов. Разработаны технические предложения по улучшению показателей эффектив...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112968 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины / Д.В. Зозуля, Г.М. Федоренко
 // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2011. — Вип. 17. — С. 59–67. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860117299536592896 |
|---|---|
| author | Зозуля, Д.В. Федоренко, Г.М. |
| author_facet | Зозуля, Д.В. Федоренко, Г.М. |
| citation_txt | Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины / Д.В. Зозуля, Г.М. Федоренко
 // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2011. — Вип. 17. — С. 59–67. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| description | Проведен анализ технического состояния, ресурса и надежности современного трансформаторного оборудования энергетических блоков АЭС. Анализируются причинно-следственные факторы предаварийных и аварийных повреждений трансформаторов. Разработаны технические предложения по улучшению показателей эффективности и надежности эксплуатации трансформаторного
оборудования блоков АЭС.
Проведено аналіз технічного стану, ресурсу й надійності сучасного трансформаторного обладнання енергетичних блоків АЕС. Аналізуються причинно-наслідкові фактори передаварійних і аварійних ушкоджень трансформаторів. Розроблено технічні пропозиції по поліпшенню показників ефективності й надійності експлуатації трансформаторного обладнання блоків АЕС
Analysis of technical state, life service and reliability of modern transformer equipment of power
generating units of nuclear power stations (NPS) was conducted. Cause-and-effect factors of pre-emergency
and emergency faults of transformers have been analyzed. Technical offers aimed at improvement of efficiency
and reliability parameters of transformer equipment operation on NPS units were developed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:37:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2011 ВИП. 17 59
УДК 621.314.222.6.026
Д. В. Зозуля, Г. М. Федоренко
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, Киев
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ, ЕГО РОЛЬ И МЕСТО В ОБЕСПЕЧЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ,
ПОВЫШЕНИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ БЛОКОВ АЭС УКРАИНЫ
Проведен анализ технического состояния, ресурса и надежности современного трансформа-
торного оборудования энергетических блоков АЭС. Анализируются причинно-следственные факто-
ры предаварийных и аварийных повреждений трансформаторов. Разработаны технические предло-
жения по улучшению показателей эффективности и надежности эксплуатации трансформаторного
оборудования блоков АЭС.
Ключевые слова: блочные трансформаторы, вводы, шунтирующие реакторы, автотрансформа-
торы связи, пробой и старение изоляции, система охлаждения, надежность, безопасность, экологиче-
ская эффективность.
Продление эксплуатации энергоблоков АЭС Украины сверх проектного срока преду-
смотрено «Энергетической стратегией Украины на период до 2030 года», одобренной распо-
ряжением Кабинета Министров Украины от 15 марта 2006 г. № 145-р, и выполняется в соот-
ветствии с «Комплексной программой работ по продлению срока эксплуатации действую-
щих энергоблоков атомных электростанций», одобренной распоряжением Кабинета Мини-
стров Украины от 29 апреля 2004 г. № 263-р.
Важной проблемой является надежная (с коэффициентом готовности 0,99) работа си-
ловых трансформаторов. Основной парк трансформаторного оборудования атомных элек-
тростанций Украины был введен в эксплуатацию в 70 – 80-х годах ХХ в. На блоках АЭС
Украины установлено уникальное оборудование. Уникальность оборудования обусловлена
тем, что блочные трансформаторы ТНЦ-1250000/330 и ОРЦ-417000/750 представляют
наиболее мощную в мире конструкцию в трехфазном исполнении. Удельная загрузка каждо-
го стержня составляет 417 МВА, что существенно превышает, например, мощность наиболее
мощного трансформатора, установленного на АЭС Франции, – 360 МВА на фазу (стержень).
В ближайшие годы около 50 % блочных трансформаторов и половина парка транс-
форматоров собственных нужд, пускорезервных трансформаторов и автотрансформаторов
связи превысят нормированный срок службы 25 лет (табл. 1). Оборудование не показывает
пока симптомов значительного старения по известным признакам, и можно предположить
реальную возможность продления календарного времени эксплуатации оборудования до 35 –
40 лет. Продолжение эксплуатации трансформаторов сверх расчетного срока требует прове-
дения работ по ранжированию технического состояния трансформаторов, устранению про-
цессов и продуктов старения изоляции, модернизации конструкции трансформаторов, внед-
рение инновационных методов контроля, диагностики и мониторинга.
Сегодня Украина входит в десятку наиболее развитых ядерных стран мира. На четы-
рех АЭС эксплуатируется 15 реакторов российского производства типа ВВЭР. В составе
энергоблоков украинских АЭС эксплуатируются силовые трансформаторы, изготовленные
ОАО «Запорожтрансформатор», ОАО «ВИТ» (Запорожье); все шунтирующие реакторы из-
готовлены ОАО «Электрозавод» (Москва, Россия). Важно отметить, что более 80 % транс-
форматоров СНГ и 95 % трансформаторного оборудования для блоков АЭС СНГ изготовле-
ны ОАО «Запорожтрансформатор». На 75 % тепловых и гидростанциях ближнего зарубежья
эксплуатируются запорожские трансформаторы.
В составе ядерных блоков АЭС Украины в выработке электроэнергии участвуют:
1. Блочные трансформаторы – 40 единиц техники, в том числе самые мощные транс-
форматоры ОРЦ-417000/750 (32 единицы - базовая конструкция), ТНЦ-1250000/330 (4 еди-
© Д. В. Зозуля, Г. М. Федоренко, 2011
Д. В. ЗОЗУЛЯ, Г. М. ФЕДОРЕНКО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2011 ВИП. 17 60
ницы) и ТДЦ-250000/330 (4 единицы); такие трансформаторы обеспечивают выработку элек-
троэнергии общей мощностью 13,835 ГВт.
2. Трансформаторы собственных нужд (ТСН) блоков – 49 шт, в том числе 35 транс-
форматоров базовой конструкции ТРДНС-63000/35; ТСН обеспечивают питание всех систем
блоков, включая бесперебойную работу реактора.
3. Пускорезервные трансформаторы, в том числе 14 базовой конструкции ТРДЦН-
63000/330.
4. Кроме того, выдачу мощности в энергосистему обеспечивают 29 автотрансформа-
торов связи, а также 40 шунтирующих реакторов РОДЦ-110000/750.
5. На открытых распределительных устройствах АЭС установлено также около 300
единиц выносных трансформаторов тока (ТТ) двух базовых конструкций: ТФРМ-750 и
ТФРМ-330. Более 60 % из них находятся в эксплуатации свыше 25 лет. Все ТТ изготовлены
ОАО «Запорожский завод высоковольтной аппаратуры».
Таблица 1. Парк силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов
на АЭС Украины
Тип
оборудования
ЗАЭС
ЮУ
АЭС
РАЭС
ХАЭС
ЧАЭС*
Всего,
шт.
Наработка по
состоянию на
2011 г., лет
Блочные, в т.ч.:
ОРЦ-417000/750
ТНЦ-1250000/330
ТДЦ-250000/330
20
20
5
3
2
9
4
1
4
6
5
1
8
8
48
40
4
4
12 – 30
23 – 29
19 – 37
Собственные нужды
блоков, в т.ч.:
ТРДНС-63000/35
ТРДНС-40000/35
13
13
12
5
7
5
5
7
7
7
7
44
37
12 – 32
22 – 28
Пускорезервные,
в т.ч.
ТРДЦН-63000/330
5
2
8
3
4
4
2
2
3
3
22
14
14 – 33
Автотрансформато-
ры связи, в т.ч.:
АОДЦТН-
333000/750
4
4
6
4
6
4
4
4
9
7
29
23
18 – 30
Шунтирующие реак-
торы
РОДЦ-110000/750
10 10 6 10 10 46 16 – 30
Всего шт. 52 41 30 29 37 189 12 – 37
* 4-й блок (1986 г.), 2-й блок (1991 г.), 1-й блок (1996 г.) и 3-й блок (2000 г.) выведены из экс-
плуатации. Данные о трансформаторах ЧАЭС введены в публикацию для более полного изучения и
анализа особенностей эксплуатации трансформаторного оборудования АЭС.
Как уже отмечалось, значительная часть оборудования приближается к нормирован-
ному сроку службы 25 лет (ГОСТ 11677-85). Поэтому вопросы замены и продления срока
службы трансформаторов остаются актуальными.
Опыт эксплуатации трансформаторного оборудования показал, что имевшие место
ранее отказы в большинстве случаев были связаны с дефектами приработочного характера
либо с конструктивными недостатками. В период 1990 – 1996 гг. наблюдалось резкое сниже-
ние надежности трансформаторного оборудования на блоках АЭС. Только на ЗАЭС в тече-
ние 1991 – 1995 гг. имели место 6 случаев аварийных отключений с повреждением основных
узлов и 11 внеплановых остановок блоков, вызванных дефектами в трансформаторах. Удель-
ное число отказов трансформаторного оборудования на ЗАЭС в период 1991 – 1995 гг. со-
ставило в среднем 12,4 % в год. Некоторые отказы сопровождались полным повреждением
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2011 ВИП. 17 61
трансформаторов и длительным простоем блоков. Так, например, в июне 1995 г. после 10 лет
эксплуатации на ЗАЭС произошло повреждение блочного трансформатора ОРЦ-417000/750
со взрывом и пожаром. Причина аварии – электрический пробой с экрана ввода 750 кВ на
бак при воздействии грозового импульса, наложенного на рабочее напряжение. Катастрофи-
ческий отказ требовал специального анализа как повышенной грозопоражаемости линий, со-
единяющих блочные трансформаторы с ОРУ-750, так и специальной оценки запасов прочно-
сти с учетом влияния факторов, ухудшающих состояние изоляции в эксплуатации. В октябре
1996 г. после включения 2-го блока ЮУАЭС после останова для перегрузки топлива про-
изошло повреждение блочного трансформатора ТНЦ-1250000/330 с пожаром из-за пробоя
изоляции обмотки 750 кВ. Только специальные меры по временной установке трансформа-
тора ТНЦ-1000000/300, доставленного из Запорожской ТЭС, позволили ограничить время
простоя блока до 40 сут. Ежесуточные потери оценивались примерно в 1 млн долларов.
Наиболее близкое положение по состоянию оборудования отмечается во Франции, где
атомные блоки вырабатывают около 75 % потребляемой энергии. На блоках установлены
однофазные трансформаторы 420 кВ, из которых наиболее старый находится в эксплуатации
26 лет, не проявляя при этом симптомов значительного старения. Основным решением во-
проса продления срока службы и предупреждения отказов стала система мониторинга, по-
строенная на выявлении частичных разрядов (ЧР) посредством измерения акустических сиг-
налов, химических явлений (измерение газов в масле, а также сигналов ЧР ультравысокой
частоты. Кроме того, интенсивно развиваются методы оценки степени деструкции материа-
лов и новые методы, позволяющие выявлять локальные изменения.
Указанные обстоятельства должны мотивировать начало специальных работ по раз-
работке и внедрению систем модернизации, контроля, диагностики и мониторинга (см. п. 4,
выводов), обеспечивающих повышенную эксплуатационную надежность, безопасность и
эффективность трансформаторного оборудования блоков АЭС в течение ненормированного
периода эксплуатации на следующие 10 – 15 лет [1].
Наибольшее количество отказов блоков АЭС приходится на системы электроснабже-
ния (рис. 1): генератор и сеть генераторного напряжения; трансформаторное оборудование;
систему электроснабжения собственных нужд; систему внешнего электроснабжения.
Системы электроснабжения отказывают в основном из-за недостатков конструирова-
ния и проектирования оборудования, старения материалов и ошибок персонала во время вы-
полнения работ.
Защитные системы
безопасности
17 %
Система электро-
снабжения
21 %
Технологические
системы второго
контура
20 %
Локальные
системы
безопасности
3 %
Управляющие
системы
безопасности
6 %
Обеспечивающие
системы
безопасности
10 %
Технологические
системы первого
контура
12 %
Системы реактора
2 %
Системы
контроля
2 %
Вспомогательные
системы
3 %
Технологические
системы
общеблочного
назначения
4 %
Рис. 1. Доли отказов систем блоков АЭС.
Д. В. ЗОЗУЛЯ, Г. М. ФЕДОРЕНКО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2011 ВИП. 17 62
Итоги работы ГП НАЭК «Энергоатом» показали, что, например, в 2009 г. в работе
энергоблоков АЭС Украины произошло 21 учетное нарушение (ОП ЗАЭС – 7, ОП РАЭС – 3,
ОП ЮУАЭС – 5, ОП ХАЭС – 6). 8 цеховых нарушений были вызваны отказами трансформа-
торного оборудования (табл. 2).
Таблица 2. Перечень технологических нарушений
6.03.2009
7:30
0ЗАП-СОУ-Н-023-09
(ЗАЭС)
Вывод в ремонт выключателя ВВ Л-Юд/2-750кВ из-за внутрен-
него повреждения трансформатора тока ТТЛ-Юд/2-750кВ
10.04.2009
18:03
0ХМЕ-СОУ-Н-001-
04-09 (ХАЭС)
Повреждение трансформатора тока ТТ42, отказ I категории, акт
№ 80-10/7-01-04-09
01.05.2009
5:05
3РОВ-СОУ-Н-
01/01.05.09 (РАЭС)
Вывод в ремонт блочного трансформатора Т5 для замены вен-
тильного разрядника Р-Т5-330 по причине потери диэлектриче-
ских свойств опорного изолятора фазы "А"
23.05.2009
10:56
0РОВ-СОУ-Н-
02/23.05.09 (РАЭС)
Отключение автотрансформатора 9АТ действием дифференци-
альной защиты ошиновки 330кВ (1-й и 2-й комплекты) из-за од-
нофазного короткого замыкания (КЗ) фазы на землю
04.06.2009
10:20
0ЗАП-СОУ-Н-03/06-
09д (ЗАЭС)
Отключение РТСН3 и РТСН4 со стороны ОРУ-330 кВ Запорож-
ской ТЭС
31.07.2009
8:55
04/09 отказ 1-й кате-
гории (ЮУАЭС)
ОРУ-150 кВ короткое замыкание по цепи: 6ШР-I - 6ШР-II с от-
ключением ОРУ-150 и трансформатора 1 АТ
04.05.2009 3 РОВ-П05- 001-05-9 Отключение автотрансформатора 9АТ связи ОРУ-330, 750 кВ
03.08.2009
4:22
0РОВ-СОУ-Н-
03/03.08.09 (РАЭС)
Отключение шунтирующего реактора 2РШ ВЛ 750 кВ "РАЭС
Западноукраинская" действием продольной ДЗ RET 521
02.10.2009
16:33
0ЗАП-СОУ-Н-05/10-
09д (ЗАЭС)
Отключение АТ-1 ложным действием газовой защиты РПН фазы
"В" (отказ 2-й категории)
Анализ аварийных ситуаций дает возможность понять, что трансформаторное обору-
дование АЭС Украины постепенно переходит из периода стабильной эксплуатации в период
износа оборудования. Процентное соотношение отключений, отказов и катастрофических
событий указывает на старение, усталость и изменение структурного состояния материалов
систем изоляции, охлаждения конструкционных материалов. Результаты обследований со-
стояния оборудования и, особенно, анализ конструкций трансформаторов с точки зрения их
надежности дают основания утверждать, что относительная стабильность числа отказов не
гарантирует достаточную надежность в будущем.
Основным показателем надежности оборудования принято считать коэффициент го-
товности ГК , который определяется по формуле [2]
,раб
Г
раб В
Т
К
Т Т
=
+
∑
∑ ∑
где рабТ∑ и ∑ ВТ – суммарное время наработки на полезную нагрузку и обновление обору-
дования после его отказа. Характер изменения ГК в зависимости от срока эксплуатации
оборудования приведен на рис. 2. Когда ГК начинает уменьшаться, то проведенное обслу-
живание повышает ГК до нормированной величины. После того как вложенные средства не
обеспечивают оборудование с необходимым ГК , то оборудование выводят из эксплуатации.
В период ненормированного срока эксплуатации оборудования (рис. 2, отрезок [tнн – tк]) зна-
чения ГК могут достигать значений, определенных на стадии приработки – 0,8 – 0,9. Необ-
ходимо отметить, что в качестве комплексного показателя эффективности управления
надежностью оборудования предпочтительнее принимать коэффициент аварийности, кото-
рый выражается, как
1 .А ГК К= −
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2011 ВИП. 17 63
Это связано с тем, что чувствительность АК значительно выше, чем чувствительность
ГК . Например, если ГК = 0,88, то АК = 0,12. После проведенной модернизации произошли
следующие изменения: ГК = 0,89 и АК = 0,11. Относительные изменения ГК составляют
1,12 %, а у АК – 9,09 %. В качестве показателей надежности также используются коэффици-
енты расчета температур и нагрузок трансформаторов [3].
Использование on-line мониторинга и экспертных систем диагностики позволяет по-
лучать данные о состоянии оборудования без вмешательства человека. Передаварийное
определение локальных зон повреждения трансформаторного оборудования и их обслужи-
вание дает возможность поднять ГК до проектного уровня – 0,995 [4].
В подтверждение теории надежности на рис. 3 и 4 построены зависимости удельной
повреждаемости трансформаторов, отключенных действием защит или выведенных из рабо-
ты персоналом по аварийной заявке и с внутренними короткими замыканиями (КЗ), от срока
службы. Характер экспериментальных зависимостей полностью подтверждает классическую
фундаментальную зависимость числа отказов при функционировании различных техниче-
ских систем, которые характеризуются периодами приработки, стабильного функционирова-
ния и старения.
Рис. 2. Коэффициент готовности в функции времени эксплуатации:
I – период приработки [0 – t1]; II – период нормальной эксплуатации [t1 – t2]; III – период износа
[t2 – tнн]; IV – период ненормированного срока эксплуатации [tнн – tк]; V – период выведения старого,
неэкономичного оборудования [tк→]; отрезки [t2, t3, t4, tнн, tк→] – обслуживание и управление техниче-
ским состоянием. КГ нач. и КГ норм. – коэффициенты готовности периодов приработки и нормального
срока эксплуатации соответственно.
Удельная повреждаемость трансформаторов в среднем составляет около 2 %. Это
означает, что примерно 5 – 6 % парка могут иметь критические дефекты, чреватые внезап-
ным отказом. Очевидно, что выявление «слабейшей» части парка должно стать первооче-
редной задачей диагностики. Другой задачей является идентификация оборудования, в кото-
ром происходят процессы ускоренного старения. Опыт показывает, что к последней группе
может быть отнесено примерно 15 – 20 % парка.
На рис. 5 и 6 показана выборка аварийных отказов трансформаторов за время их экс-
плуатации на блоках АЭС Украины. Анализ аварийности трансформаторного оборудования
АЭС показал, что более 50 % отказов вызваны повреждением комплектующих узлов: вводов,
t3 t4 tнн t1 t2 tк→
КГ нач.
1,0
ГК
III
Т
0
IV
II
V
I
КГнорм.
Д. В. ЗОЗУЛЯ, Г. М. ФЕДОРЕНКО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2011 ВИП. 17 64
устройств регулировки под нагрузкой (РПН), элементов системы охлаждения, защиты и т.д.
При этом около 30 % от общего числа этих нарушений сопровождались внутренними КЗ.
Рис. 3. Удельная повреждаемость силовых трансформаторов и автотрансформаторов, отключенных
действием защит или выведенных из работы персоналом по аварийной заявке.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
5 10 15 20 25 30 35 40
Продолжительность эксплуатации, лет
У
де
ль
на
я
по
вр
еж
да
ем
ос
ть
, %
в
г
од
Рис. 4. Удельная повреждаемость силовых трансформаторов и автотрансформаторов
с внутренними КЗ.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
%
1* 2 3 4 5 6 7 8
Рис. 5. Гистограмма аварийности силовых трансформаторов блоков АЭС Украины
за время их эксплуатации.
* На рис. 5 нижние числа гистограммы соответствуют номерам повреждений рис. 6.
0
1
2
3
4
5
5 10 15 20 25 30 35 40
Продолжительность эксплуатации, лет
У
де
ль
на
я
по
вр
еж
да
ем
ос
ть
, %
в
г
од
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2011 ВИП. 17 65
Причинно-следственные факторы аварийности на рис. 5 и 6 обозначены цифрами 1 –
8, которые соответствуют основным причинам аварийных отказов трансформаторов с по-
вреждением оборудования [5].
Рис. 6. Трансформаторное оборудование блоков АЭС.
Основные причины аварийных отказов трансформаторов с повреждением оборудования.
Разработка и обоснование технических предложений по улучшению показателей
безопасности, эффективности и надежности эксплуатации трансформаторного
оборудования блоков АЭС
С целью увеличения безопасности, надежности и эффективности трансформаторного
оборудования АЭС и блоков в целом могут быть обоснованы и решены следующие страте-
гические задачи:
1. Обеспечение безотказной работы в период между перегрузками топлива.
2. Выполнение необходимых ремонтных работ только в сроки плановой остановки
блоков.
3. Предупреждение имевших место внезапных и особенно катастрофических отказов,
сопровождающихся взрывом и пожаром:
ТНЦ-1250000/330 – (25.05.2005 г.) отключен с пожаром и повреждением вводов НН
при КЗ в токопроводе на ЮУАЭС;
ТРДНС-63000/35-72 – (18.08.00 г.) отключен дифференциальной защитой с пожаром и
повреждением вводов ВН при возникшем межфазном КЗ в токопроводе 24 кВ на РАЭС (все-
го анализировалось 11 повреждений со взрывами и пожарами трансформаторного оборудо-
вания);
ТРДНС-25000/35 (04.01.2004 г.) отключен защитами со взрывом, пожаром и пробоем
между фазами, оплавление поверхности продуктами разложения от перегрева РПН, следы
перегрева втычных контактов на РАЭС.
4. Оснащение АЭС инновационными методами и системами модернизации оборудо-
вания (см. выводы п. 4).
5. Внедрение контроля состояния оборудования под напряжением, переход на систе-
му обслуживания по фактическому состоянию оборудования.
Трансформаторное оборудо-
вание блоков АЭС
Блочные
трансформаторы
Трансформаторы
собственных нужд
Пускорезервные
трансформаторы
Автотрансформаторы
связи
Шунтирующие
реакторы
Пробой изо-
ляции и течь
масла в вы-
соковольт-
ных вводах
35,9 %
1*
Наруше-
ние в
работе
РПН
15,7 %
2
Пробой
и износ
изоля-
ции об-
моток
14,4 %
3
Возникно-
вение КЗ
контуров в
токопрово-
дах и отво-
дах 8,5 %
4
Газовы-
деление в
масле
транс-
формато-
ра 10,3 %
5
Потеря
электри-
ческой
стойкости
обмоток
8,0 %
6
Дефек-
ты си-
стемы
охла-
ждения
6,2 %
7
Измерительные транс-
форматоры тока и
напряжения
Повреждение
обмотки
пленочной
защиты и
попадание
воды через
выхлопную
трубу 1,0 %
8
Д. В. ЗОЗУЛЯ, Г. М. ФЕДОРЕНКО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2011 ВИП. 17 66
На основе проведенных исследований может быть предложена следующая технология
организации обслуживания:
1. Проведение работ по ежегодным согласованным планам.
2. Оценка реального состояния оборудования посредством специально разработанной
для каждого вида оборудования программы комплексного обследования, включающей, как
первый этап, обследование с помощью расширенного анализа проб масла.
3. Выявление оборудования, имеющего внутренние дефекты (старение изоляции, га-
зовыделение, электродинамическая стойкость обмоток, система охлаждения и т.д.).
4. Устранение приоритетных дефектов, а также реконструкция трансформаторов с це-
лью повышения надежности.
5. Организация ремонтных работ блочных трансформаторов на месте установки для
выполнения полного объема работ в плановые сроки остановки блока.
6. Оптимизация и обоснованное сокращение работ по обслуживанию.
7. Внедрение современных методов контроля, диагностики и мониторинга (см. п. 4
выводов).
8. Имеющаяся на АЭС измерительная техника, методические материалы, а также
нормированные объем и нормы испытаний являются недостаточными для предупреждения
отказов.
Выводы
1. На блоках АЭС Украины эксплуатируется уникальное трансформаторное оборудо-
вание, опыт и анализ эксплуатации которого остсутствует (всего около 200 единиц техники).
Наработка по состоянию на 2011 г. составляет 12 – 37 лет.
2. Трансформаторное оборудование не показывает пока симптомов значительного
старения. Коэффициент готовности главных блочных трансформаторов и трансформаторов
собственных нужд составляет 0,95 [4].
3. Аварийность парка силового трансформаторного оборудования в большей части
(57,8 %) вызвана повреждением вспомогательного оборудования: вводы (35,9 %), РПН
(15,7 %), системы охлаждения (6,2 %) (см. рис. 5).
4. Учитывая, что более 50 % трансформаторного оборудования вступает в стадию не-
нормированной эксплуатации (более 25 лет) для продления срока службы необходимо внед-
рить следующие методы и системы модернизации (выбор систем основывается на причинно-
следственном анализе повреждаемости трансформаторного оборудования АЭС):
реконструкция трансформаторов ОРЦ-417000/750 и THЦ-1250000/330, для повыше-
ния надежности и безаварийной эксплуатации (вводы, системы охлаждения, отводы, шунты,
запорная арматура и система запорной арматуры);
определение профиля температур и профиля старения изоляции, в том числе с оцен-
кой степени старения в наиболее нагретой зоне обмоток трансформаторов ТНЦ-1250000/330,
ТДЦ-250000/330-76 и ТРДНС-250000/35-72 (данный метод позволит разработать собствен-
ные методики определения степени старения изоляции обмоток с учетом температурного
профиля и влияния на ускорение деструкции продуктов окисления масла);
дискретного мониторинга (растворенные газы в масле; непрерывный контроль содер-
жания влаги в масле с учетом вариации температуры в работающем трансформаторе и его-
нагрузки; контроль электрических сигналов частичных разрядов в цепи «генератор – токо-
провод – трансформатор»; тепловой контроль и контроль циркулирующих токов в транс-
форматорах ОРЦ-417000/750 и ТНЦ-1250000/330, ТДЦ-250000/330, ТРДНС-25000-40000-
63000/35);
диагностики (оценка состояния витковой изоляции, диагностика замыканий между
параллельными проводами обмоток, освоение и внедрение методов диагностики на основе
анализа частотных спектров импеданса (FRA-Frequency Response Analysis) ОРЦ-417000/750,
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2011 ВИП. 17 67
оценка электрической прочности изоляционной системы, определение процедуры и степени
старения масла и целлюлозы) [6];
совершенствования защит от повреждения трансформаторов ОРЦ-417000/750 и THЦ-
1250000/330 (внедрение высокочувствительной поперечной дифферинциально-токовой
защиты на трансформаторах блоков 1000 МВт с соответствующей модификацией конструк-
ции отводов нейтралей обмоток, усовершенствование газовой защиты трансформатора с вве-
дением датчиков контроля влаги, водорода и ацетилена в масле реле);
поддержания электрической прочности масла (с применением эффективных сорбен-
тов, имеющихся в Украине, в частности палыгорскита; устройства тонкой непрерывной
фильтрации масла с удалением полимерных частиц – продуктов старения).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Соколов В.В. Проблемы надежности мощных трансформаторов после длительной эксплуатации //
11-я Междунар. науч.-техн. конф. «Трансформаторостроение-2005». – Запорожье, 5 – 9 сент.
2005 г.
2. Федоренко Г.М., Вощинський Ю.К. Підвищення надійності електричного обладнання ГЕС шляхом
використання сучасних стратегій обслуговування // Гідроенергетика України. – 2005. – № 4. –
С. 33 – 36.
3. ГОСТ 14209-97 аутентичный МЭК 354-91. Руководство по нагрузке силовых трансформаторов.
Loading guide for oil – immersed power transformers. Введен 01.01.02.
4. Кенсицкий О. Г., Ключников А. А, Федоренко Г. М. Безопасность, надежность и эффективность экс-
плуатации электротехнического и электроэнергетического оборудования блоков АЭС. – Черно-
быль: Ин-т проблем безопасности АЭС НАН Украины, 2009. – 240 с.
5. Федоренко Г. М., Соколов В. В., Зозуля Д. В., Гура Ю. Л. Трансформаторное оборудование АЭС
Украины, его надежность, техническое состояние ресурс // Праці Ін-ту електродинаміки НАН
України. – 2007. – № 1. – Ч. 1. – С. 76 – 82.
6. Mechanical condition assessment of transformer windings using frequency response analysis (FRA) //
CIGRE Technical Brochure № 342 WG A2.26, 2008.
Д. В. Зозуля, Г. М. Федоренко
АНАЛІЗ СУЧАСНОГО СТАНУ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ОБЛАДНАННЯ, ЙОГО РОЛЬ
І МІСЦЕ В ЗАБЕЗПЕЧЕННІ БЕЗПЕКИ, ПІДВИЩЕННІ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ТА ЕКОЛОГІЧНОЇ
ЕФЕКТИВНОСТІ ЕКСПЛУАТАЦІЇ БЛОКІВ АЕС УКРАЇНИ
Проведено аналіз технічного стану, ресурсу й надійності сучасного трансформаторного обла-
днання енергетичних блоків АЕС. Аналізуються причинно-наслідкові фактори передаварійних і ава-
рійних ушкоджень трансформаторів. Розроблено технічні пропозиції по поліпшенню показників ефе-
ктивності й надійності експлуатації трансформаторного обладнання блоків АЕС
Ключові слова: блокові трансформатори, вводи, шунтуючі реактори, автотрансформатори
зв’язку, пробій і старіння ізоляції, система охолодження, надійність, безпека, екологічна ефектив-
ність.
D. V. Zozulia, G. M. Fedorenko
ANALYSIS OF CURRENT STATE OF TRANSFORMER EQUIPMENT, ITS ROLE AND PLACE
IN AFFORDING SAFETY, INCREASING POWER- AND ECOLOGICAL EFFECTIVENESS
OPERATION OF UNITS OF NUCLEAR POWER STATIONS OF UKRAINE
Analysis of technical state, life service and reliability of modern transformer equipment of power
generating units of nuclear power stations (NPS) was conducted. Cause-and-effect factors of pre-emergency
and emergency faults of transformers have been analyzed. Technical offers aimed at improvement of effi-
ciency and reliability parameters of transformer equipment operation on NPS units were developed.
Keywords: unit transformers, bushings, shunt reactors, coupling autotransformers, breakdown and
deterioration of insulation, cooling system, reliability, safety, ecological efficiency.
Поступила в редакцию 28.03.11
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-112968 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1813-3584 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:37:30Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Зозуля, Д.В. Федоренко, Г.М. 2017-01-30T18:01:38Z 2017-01-30T18:01:38Z 2011 Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины / Д.В. Зозуля, Г.М. Федоренко
 // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2011. — Вип. 17. — С. 59–67. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1813-3584 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112968 621.314.222.6.026 Проведен анализ технического состояния, ресурса и надежности современного трансформаторного оборудования энергетических блоков АЭС. Анализируются причинно-следственные факторы предаварийных и аварийных повреждений трансформаторов. Разработаны технические предложения по улучшению показателей эффективности и надежности эксплуатации трансформаторного
 оборудования блоков АЭС. Проведено аналіз технічного стану, ресурсу й надійності сучасного трансформаторного обладнання енергетичних блоків АЕС. Аналізуються причинно-наслідкові фактори передаварійних і аварійних ушкоджень трансформаторів. Розроблено технічні пропозиції по поліпшенню показників ефективності й надійності експлуатації трансформаторного обладнання блоків АЕС Analysis of technical state, life service and reliability of modern transformer equipment of power
 generating units of nuclear power stations (NPS) was conducted. Cause-and-effect factors of pre-emergency
 and emergency faults of transformers have been analyzed. Technical offers aimed at improvement of efficiency
 and reliability parameters of transformer equipment operation on NPS units were developed. ru Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Проблеми безпеки атомних електростанцій Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины Аналіз сучасного стану трансформаторного обладнання, його роль і місце в забезпеченні безпеки, підвищенні енергетичної та екологічної ефективності експлуатації блоків АЕС України Analysis of current state of transformer equipment, its role and place in affording safety, increasing power- and ecological effectiveness operation of units of Nuclear Power Stations of Ukraine Article published earlier |
| spellingShingle | Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины Зозуля, Д.В. Федоренко, Г.М. Проблеми безпеки атомних електростанцій |
| title | Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины |
| title_alt | Аналіз сучасного стану трансформаторного обладнання, його роль і місце в забезпеченні безпеки, підвищенні енергетичної та екологічної ефективності експлуатації блоків АЕС України Analysis of current state of transformer equipment, its role and place in affording safety, increasing power- and ecological effectiveness operation of units of Nuclear Power Stations of Ukraine |
| title_full | Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины |
| title_fullStr | Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины |
| title_full_unstemmed | Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины |
| title_short | Анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков АЭС Украины |
| title_sort | анализ современного состояния трансформаторного оборудования, его роль и место в обеспечении безопасности, повышении энергетической и экологической эффективности эксплуатации блоков аэс украины |
| topic | Проблеми безпеки атомних електростанцій |
| topic_facet | Проблеми безпеки атомних електростанцій |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112968 |
| work_keys_str_mv | AT zozulâdv analizsovremennogosostoâniâtransformatornogooborudovaniâegorolʹimestovobespečeniibezopasnostipovyšeniiénergetičeskoiiékologičeskoiéffektivnostiékspluataciiblokovaésukrainy AT fedorenkogm analizsovremennogosostoâniâtransformatornogooborudovaniâegorolʹimestovobespečeniibezopasnostipovyšeniiénergetičeskoiiékologičeskoiéffektivnostiékspluataciiblokovaésukrainy AT zozulâdv analízsučasnogostanutransformatornogoobladnannâiogorolʹímíscevzabezpečenníbezpekipídviŝenníenergetičnoítaekologíčnoíefektivnostíekspluatacííblokívaesukraíni AT fedorenkogm analízsučasnogostanutransformatornogoobladnannâiogorolʹímíscevzabezpečenníbezpekipídviŝenníenergetičnoítaekologíčnoíefektivnostíekspluatacííblokívaesukraíni AT zozulâdv analysisofcurrentstateoftransformerequipmentitsroleandplaceinaffordingsafetyincreasingpowerandecologicaleffectivenessoperationofunitsofnuclearpowerstationsofukraine AT fedorenkogm analysisofcurrentstateoftransformerequipmentitsroleandplaceinaffordingsafetyincreasingpowerandecologicaleffectivenessoperationofunitsofnuclearpowerstationsofukraine |