РД 34.45.306-83 Типовая инструкция по оценке состояния главной изоляции обмоток статоров генераторов на основе типовых кривых вероятности аварийного пробоя (ТИ 34-70-013-82)

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

ГЛАВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМ

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ПО НАЛАДКЕ, СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ
И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И СЕТЕЙ "СОЮЗТЕХЭНЕРГО"

ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ГЛАВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК
СТАТОРОВ ГЕНЕРАТОРОВ НА ОСНОВЕ ТИПОВЫХ КРИВЫХ ВЕРОЯТНОСТИ АВАРИЙНОГО ПРОБОЯ

ТИ 34-70-013 -82

РД 34.45.306-83

Москва 1983

Срок действия установлен с 01.01.83 г, до 01.01.88 г.

Рассмотрение и анализ отдельных случаев или видов повреждений различных элементов генератора имеют большое техническое зна­чение.

Правильно понятый и своевременно изученный недостаток, пе­ределка неправильно сконструированного узла, естественно, приво­дят к повышению надежности оборудования. Такой подход к рассмотре­нию и оценке состояния оборудования и его усовершенствованию не­обходим и полезен, особенно для приработочного периода.

Вместе с тем полезно иметь практически осуществимую воз­можность общей оценки состояния всей совокупности работающих гене­раторов, возможность обоснованного разделения всей совокупности на нормальные и анормальные группы с выполнением более детального анализа для последних с целью ликвидации "узких" мест. Это воз­можно, если располагать данными, характеризующими общие законо­мерности поведения отдельных элементов генераторов, закономернос­ти В03НИКНОВЄНИЯ и развития дефектов.

Подобные закономерности могут быть выявлены лишь на боль­шом экспериментальном материале при использовании математического аппарата теории вероятностей и математической статистики. В каче­стве экспериментального материала, наряду с другими могут быть использованы эксплуатационные данные.

Как известно, аварийные повреждения корпусной изоляции обмоток статоров генераторов в эксплуатации составляют значительную часть всех повреждений генераторов. Полученные во ВНИИЭ на основе обработки данных об эксплуатационных пробоях корпусной изоляции типовые кривые вероятности аварий описывают закономер­ности качественного изменения состояния нормальной, удовлетворя­ющей заданным техническим требованиям, корпусной микалентной изоляции в зависимости от длительности ее эксплуатации. Указан­ные кривые позволяют получать количественные оценки аварийности, которые помогают в различных ситуациях оценивать состояние машин и анализировать отдельные явления. Практические расчёты по полу­чению количественных оценок аварийности корпусной изоляции при наличии типовой кривой вероятности аварий не требуют больших затрат времени и достаточно просты. Вместе с тем они позволяют анализировать состояние изоляции за прошедший период и прогнози­ровать возможность возникновения аварий на заданный период в буду­щем.

В настоящей Типовой инструкции изложены основные положения оценки состояния корпусной изоляции обмоток статоров генераторов по указанной кривой, характеризующей закономерности старения изо­ляций.

Инструктивной частью являются указания по практическому использованию типовой кривой вероятности для расчетов и область возможных расчетов. Область таких расчетов практически не огра­ничена и не может быть полностью перечислена в настоящей Типовой инструкции, однако рассмотрение ряда конкретных задач позволяет понять механизм методики количественной оценки состояния корпус­ной изоляции и использовать ее в любой практической ситуации.

С этой целью в приложении I разобрано достаточно большое количество практических примеров.

Так как в процессе практического анализа в ряде случаев требуется сравнение типовой, и так называемой текущей кривой

* Кривая называется текущей, так как она вычислена по те­кущим статистическим данным на определенный момент времени. С поступлением новой информации (другой момент времени, измене­ние состава совокупности, ее качества и т.п.) эта кривая, в отличие от типовой, может меняться, вероятности аварийного пробоя для лучшего уяснения изложенных инструктивных указаний в приложении 2 даются основные положения по методике получения текущих кривых вероятности аварийного про­боя изоляции.

I. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

I. Причины возникновения аварийных пробоев изоляции раз­личны. В одних случаях можно указать явную причину повреждения изоляции (например, допущенная при сборке или ремонте небрежность, приводящая к механическому повреждению изоляции, воздей­ствие напряжения более высокого класса, ненормальный режим экс­плуатации, повреждение при аварии другого элемента, например, короткое замыкание из-за нарушения паянного Соединения лобовых частей обмотки и т.п,). В других случаях пробой происходит как бы без всякой видимой причины и в аварийном акте при этом запи­сывается: причиной пробоя является местный дефект изоляции или приводится какая-нибудь малообоснованная или сомнительная причи­на.

2. С точки зрения применения теории вероятностей и физичес­кого смысла задачи оценки состояния изоляции указанные, два вида аварий резко различны. В первом случае понятие вероятности не имеет смысла, так как случаи постороннего[1] повреждения изоляции разнообразны и вместе с тем сравнительно редки. При таком разно­образии, естественно, не удается получить в каждом отдельном слу­чае необходимую для исследования статистически однородную сово­купность и, кроме того при этом задачей исследования являлось бы изучение природы данного постороннего воздействия, a свойств собственно изоляции. Поэтому случая аварийных повреждений, вызванных посторонними причинами при выполнении предлагаемого настоя­щей Типовой инструкцией характера анализа состояния изоляции не должны привлекаться к исследованию, но в случае потребности они могут быть независимо подвергнуты самостоятельному анализу с соответственно сформулированной задачей и моделью исследования,

В случае же обработки данных об аварийных пробоях, происшедших как бы без видимой причины, в первом приближении получается близкая к статистически однородной совокупность, то есть в этом случав можно ставить задачу об определении вероятности ава­рийного пробоя изоляции, наступающего вследствие развития местных дефектов,, и о получении количественной оценки ее состояния.

3. Любая реальная совокупность изоляции состоит из опреде­ленной, обычно довольно большой доли так называемых нормальных машин, удовлетворяющих заданным техническим требованиям на кон­струирование, изготовление и эксплуатацию и сравнительно неболь­шой доли анормальных машин отклоняющихся в лучшую или худшую сторону., для которых пробой без явно выраженной причины тем не менее был вызван скрытым дефектом конструирования, изготовления или эксплуатации. Возможность четкого выделения этих отклоняющихся групп и их последующее детальное исследование позволяет выполнить при сравнительно малых затратах достаточно точный анализ состоя­ния изоляции рассматриваемой конкретной совокупности машин ( в целом для всей совокупности и вплоть до отдельной конкретной ма­шины) и принять соответствующие технические меры по нормализации возникшей ситуации.

По совокупности нормальных машин (определенных в процессе указанного анализа) предпринимать ничего не следует, можно огра­ничиться задачей прогнозирования аварийности, т.е. подсчетом пред­полагаемого числа аварийных пробоев на предстоящий заданный период времени и приготовиться к выполнению ремонтных работ (заготовить резервные стержни, оснастку и т.п.)

4. Подобный анализ возможен, если располагать типовой кри­вой вероятности аварий корпусной изоляции обмоток статоров гене­раторов, Такая типовая кривая существует ,она получена на осно­вании обработки данных об аварийных пробоях микалентной изоляции представительной группы генераторов с воздушным и водородным ох­лаждением за длительный период их эксплуатации.

Эта типовая кривая вероятности аварий корпусной изоляции обмоток статоров характеризует микалентную изоляцию в ее нормальном исполнении и может быть использована в качестве эталона для практического анализа рабочего состояния изоляции любого возмож­ного сочетания групп генераторов: турбо- и гидрогенераторов или отдельных групп, объединенных различными признаками, например уровнем номинального напряжения, территориальным размещением, принадлежностью к заводу-изготовителю и т.п., но с учетом вида охлаждения обмотки статора (от вида охлаждения зависит наклон типовой и текущих кривых).

5. Знание закономерности- поведения во времени нормальной изоляции, позволяет получать различные количественные оценки для вышеуказанных разнообразных сочетаний машин в предположении их принадлежности к нормальной (среднестатистической) совокупности.

Сопоставление их фактической повреждаемости с эталонными количественными оденками, полученными по типовым характеристикам, позволяет анализировать состояние оцениваемой изоляции и в ряде случаев прогнозировать опасность появления аварийного пробоя.

Это позволяет эффективно решать практические задачи по оценке рабочего состояния изоляции обмоток статоров генераторов в раз­личных реальных ситуациях.

6. К таким практическим задачам относятся:

а) оценка необходимого количества новых машин для досто­верного испытания новой изоляции;

б) оценка качества новых видов изоляции на малом экспери­ментальном материале;

в) оценка степени изношенности изоляции отдельной длительно работавшей машины;

г) возможность выделения из общей совокупности генераторов отдельных типов, видов или групп генераторов с резко большей или резко меньшей аварийностью;

д) осуществление систематического или периодического конт­роля за состоянием изоляции обмоток статоров наблвдаемой совокуп­ности (контроль стабильности статистической однородности совокуп­ности );

е) анализ состояния изоляции по отдельным энергосистемам или другим территориальным признакам;

ж) оценка качества выпущенной продукции по отдельным заводам-изготовителям;

з) оценка эффективности различных конструктивных решений; и) сравнительная оценка качества новых видов изоляции (в

сравнении с микалентной изоляцией);

к) проверка правильности учета пробоев в работе по отдель­ным электростанцлям или отдельным энергосистемам;

л) прогнозирование аварийности по заданной совокупности на заданный период времени;

м) обоснованное планирование крупных реконструктивных работ (полные перемотки обмоток статоров и т.п.) и регулирование благодаря этому уровня ежегодной удельной аварийности изоляции;

н) определение потребного на планируемый год количества запасных стержней и обмоток с учетом аварийности отдельных ти­пов генераторов.

7. Во всех перечисленных выше и других аналогичных задачах предлагается производить сравнение показателей изоляции анали­зируемой совокупности с показателями типовой, эталонной кривой вероятности аварийного пробоя, характеризующей нормальное состоя­ние изоляции.

8. Практическое решение перечисленных выше задач требует различного методического подхода.

Вместе с тем общим для всех задач является следующее:

а) практически во всех случаях необходимым, а в некоторых достаточным является определение параметра распределения Пуассо­на, т.е. определение математичеокого ожидания (МО) возможного числа аварий по типовой кривой и сравнение его с фактическим чис­лом аварий, имевшим место на анализируемой совокупности, или при­нятие математического ожидания как величины озЛщаемой аварийности;

б) в большинстве задач, как например, в задаче систематичес­кого статистического контроля за состоянием изоляции наблюдаемой совокупности генераторов требуется также сравнение вновь получен­ной так называемой, текущей кривой вероятности аварии с типовой кривой;

в) во многих задачах полезным является использование гра­фиков календарной повреждаемости кудельной повреждаемости по годам).

9. В разд. ІІ изложены общие положения методики использова­ния типовой кривой вероятности аварийного пробоя микалентной изоляции для практической оценки состояния корпусной изоляции обмоток статоров генераторов.

10. Типовые кривые вероятности аварийного пробоя для гене­раторов с новыми видами изоляции и для электродвигателей в нас­тоящей Типовой инструкции не приводятся. Для этих групп машин по приведенной в Типовой инструкции кривой могут быть выполнены только сравнительные расчеты.

2. ПОЛЬЗОВАНИЕ ТИПОВОЙ КРИВОЙ ВЕРОЯТНОСТИ АВАРИЙНОГО ПРОБОЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ КОРПУСНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК СТАТОРОВ ГЕНЕРАТОРОВ

11. Для практических расчетов в качестве исходных показателей должны быть приняты единица площади и единица времени» так как при принятой статистической модели распределение величины  зависит лишь от площади изоляции для ма­шины и интервала времени ее эксплуатации  (предполагаемся, что число аварийных пробоев изоляции площади 5 имеет пуассоновское распределение).

12. За единицу площади корпусной изоляции следует принять 100 м².

13. За единицу времени, следует принять 1*10 часа, что со­ответствует примерно 1,5-2 годам эксплуатации для базисных элек­тростанций и 2,5-3 годам эксплуатации для электростанций, рабо­тающих в пиковом режиме.

Величина  означает число аварий изоляции, происшедших на машине М:  в то время как она проходила эксплуатацию от мо­мента до момента Т.

14. Для расчета при анализе выбранной совокупности гене­раторов в общем случае необходимо иметь следующие данные:

а) паспортные и технические данные, в том числе сведения о перемотках, реконструкциях всех анализируемых машин;

б) количество единиц площади, содержащееся в каждой из рассматриваемых машин и в целом по совокупности;

в) количество единиц времени для каждой машины с момента начала ее эксплуатации или ее полной перемотки до рассматривае­мого в задаче времвни с делением на календарные триоды. Послед­нее необходимо для возможности выделения определенных временных периодов, представляющих интерес для расчетчика;

г) фактическая аварийность корпусной изоляции обмоток статоров данных машин за прошедший период*

В отдельных задачах полный объем перечисленных данных не требуется.

15. Для расчетов используются:

- типовая кривая, характеризующая закономерность старения нормальной микалентной изоляции при ее работе с воздушным или во­дородным охлаждением (независимо от вида, типа генератора, места его установки, завода-изготовителя и т.п.);

- текущие кривые вероятности аварийного пробоя реальных, практически всегда статистически неоднородных совокупностей изо­ляции (по состоянию на заданный момент времени) из-за наличия в их составе, помимо нормальной изоляции, отдельных групп, вы­полненных с нарушением принятых правил ее изготовления и эксплуа­тации: это могут быть ошибки конструирования, нарушения техноло­гии производства или ремонта, нарушения правил эксплуатации и т.п. (методика обработки данных для получения текущих кривых вероят­ности аварийного пробоя изложена в приложении 2);

- параметр распределения Пуассона (математическое ожидание числа аварийных пробоев - МО).

16. В основе решения практически всех крупных задач лежит сравнение текущей кривой вероятности аварийного пробоя с типовой:

- в случае их совпадения вся процедура анализа может быть закончена, так как анализируемая совокупность должна быть призна­на однородной, удовлетворяющей нормальным требованиям. В этом случае следует лишь выполнить контрольный тест проверки однородности анализируемой совокупности;

- в случае их несовпадения прежде всего необходимо проана­лизировать соотношение рассматриваемых кривых. Если текущая кривая лежит на всем диапазоне выше типовой, то текущая исследуемая со­вокупность содержит группы, отклоняющиеся в худшую сторону;

если ниже типовой кривой, то содержит в своем составе группы, отклоняющиеся в лучшую сторону. Текущая кривая может пересекать типовую. В таком Случае исследуемая совокупность имеет отклоне­ния как в лучшую,так и худшую сторону.

17. При обнаружении неоднородности совокупности по откло­нению текущей кривой от типовой) следует выполнить ее проверку на однородность с выделением отклоняющихся .групп.

Принципиально проверка статистической однородности сово­купности состоит в вычислении параметра Пуассона  , т.е. математического ожидания числа аварий на той или иной совокуп­ности машин или их частики сравнения этого ожидаемого числа с фактическим числом аварий  .

При значимом несовпадении этих величин (уровень значимос­ти задается в каждой конкретной задаче) соответствующие группы должны быть выделены в отклоняющиеся.

18. Типовая кривая вероятности аварийного пробоя изоляции позволяет подсчитать для каждого генератора анализируемой совокуп­ности ожидаемое число аварийных пробоев в предположении его соот­ветствия нормальным показателям. Далее путем суммирования  отдельных машин ожидаемое (соответствующее норме) число аварий­ных пробоев может быть получено по любым, желательным для ана­лиза перегруппировкам генераторов.

Сравнение расчетного ожидаемого и фактического числа ава­рийных пробоев данной совокупности, ее отдельных групп или от­дельных генераторов позволяет сделать заключение об их соответ­ствии эталону или отклонению от него.

В частности, для оценки возможного влияния различных "сбоев" например:

- технологического - следует произвести сопоставление по­казателей рассматриваемых генераторов по отдельным заводам;

- колетруктивноро_ - по типам;

- эксплуатационного - по электростанциям;

- ремонтного (например, для оценки качества выполненных полных перемоток обмоток статоров) - по генераторам, прошедшим перемотки, можно с подразделением по предприятиям-исполнителям И т.д.

19. Выявленные отклоняющиеся группы исключаются из теку­щей совокупности. Вновь просчитываются частоты и кривая вероят­ности аварийного пробоя. Полученная кривая еще раз сравнивается с типовой. Обычно число итераций невелико и совпадение расчетной и типовой кривой достигается сравнительно легко. Затем произво­дится технический анализ отклоняющихся груш и вырабатываются соответствующие рекомендации для воздействия на состояние иссле­дуемой изоляции.

20. Из вышеизложенного видно, что при решении задач прак­тического анализа важное значение имеет параметр распределения Пуассона (  ).