ДИАГНОСТИКА И МОНИТОРИНГ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

АННОТАЦИЯ

В настоящее время наиболее эффективным средством повышения надеж­ности силовых трансформаторов является применение методов и средств техни­ческой диагностики (ТД). В основном все современные системы контроля ориен­тированы на оценку состояния изоляции как важнейшего элемента транс­форматора, подверженного разрушению. Для этого с его помощью оценивают нагрузочный режим трансформатора, регулируют температуру наиболее нагре­ваемой точки, определяют влажность в бумажной изоляции, определяют тангенс угла диэлектрических потерь.

ABSTRACT

At present, the most effective means of improving the reliability of power transformers is the use of methods and means of technical diagnostics (TD). Basically, all modern control systems are focused on assessing the state of insulation as the most important element of the transformer subject to destruction. To do this, it is used to evaluate the load mode of the transformer, regulate the temperature of the most heated point, determine the humidity in the paper insulation, and determine the dielectric loss tangent.

Ключевые слова: Система мониторинга, силовой трансформатор, техническая диагностика, изоляция, нагрузочный режим трансформатора.

Keywords: Monitoring system, power transformer, technical diagnostics, isolation, transformer load mode.

Система непрерывного мониторинга (СНМ) предназначена для сбора, об­работки, отображения и хранения данных, характеризующих рабочее состояние силового трансформаторного оборудования в процессе эксплуатации.

Система мониторинга должна предоставлять информацию для контроля и корректировки режимов работы, своевременного принятия необходимых мер и аварийных режимов, анализа аварийных режимов для снижения эксплуатацион­ных расходов и прогнозирования технического состояния оборудования реактора.

Целью системы непрерывного мониторинга состояния является повыше­ние надежности и снижение эксплуатационных расходов [1-4]:

• повышение эффективности эксплуатации трансформаторного оборудо­вания за счет определения начальной стадии возникновения неисправностей в контролируемом оборудовании и/или аварийных и аварийных режимов и снижения случаев отключения электроснабжения из-за отказа оборудования;
• снижение инвестиционных затрат на необоснованное обновление обо­рудования;
• снижение затрат на ремонт за счет организации ремонта по фактическому состоянию оборудования, а не по календарному;
• снижение трудозатрат персонала в результате применения автоматизиро­ванных методов контроля и диагностики;
• увеличение времени работы оборудования исходя из фактических зна­чений критических параметров трансформаторного оборудования;
• снижение рисков нанесения ущерба окружающей среде в результате вы­хода из строя трансформаторного оборудования.

Первым шагом при выборе системы мониторинга является определение того, какой уровень диагностики потребуется для мониторинга трансформатора. Уровень системы определяется исходя из его напряжения. Например, в трансформаторах до 110 кВ эффективно применять системы с малым количест­вом диагностических параметров, а с напряжением 220 кВ и выше с полным на­бором параметров. После того как определяется уровень диагностики подбирают системы подходящие по определения с уровнем диагностики подыскиваем системы, которые подходят требованиям.

Произведем анализ преимуществ продукции фирм «TRANSFIX», «FARADAY», и «SAFE-T» (таблица 1).

Таблица 1.

Преимущества продукций фирм «TRANSFIX», «FARADAY», и «SAFE-T»

В результате анализа различных систем наиболее подходящей системой оказалась «SAFE-T». В этой системе помимо основных настроек имеется программа, рассчитывающая ряд параметров, позволяющих более точно опреде­лить наличие неисправностей и дефектов, а также необходимость проведения профилактических мероприятий, без вмешательства человека. Имеется в виду: онлайн-расчет температуры самой горячей точки, расчет влажности твердой изоляции, расчет степени износа изоляции, регистрация и анализ временных перенапряжений на сторона ВН и т.д. Также одним из положительных факторов является информационно-системная защищенность и безотказность работы первичных датчиков и измерительных систем (аналоговых или релейных) и нарушения в их работе, что позволяет сохранить данные с работающих устройств и в дальнейшем выявить проблему [5].

Система SAFE-T позволяет контролировать допустимые систематические и аварийные перегрузки, а также формировать предупредительный или ава­рий­ный сигнал по всем параметрам. Этот СНМ фиксирует и хранит данные, полу­ченные в течение всего срока службы оборудования, и автоматически копирует информацию о техническом состоянии оборудования в процессе эксплуатации. Полученная информация сохраняется на диске в контроллере блока мониторин­га. SAFE-T может интегрироваться в АСУ ТП подстанции и удаленно просмат­ривать оперативные и архивные данные с помощью внутреннего WEB-сервера. Блок-схема СНМ показана на рисунке 1.

Система мониторинга SAFE-T выполняет следующие математические функции и экспертные оценки. Анализирует и регистрирует переходные перенапряжения на стороне ВН с продолжительностью перенапряжения 20 минут и более. Вычисляет активную и реактивную мощность, cos φ, с каждой стороны управляемого оборудования. Расчет температуры самой горячей точки обмотки по температуре верхних слоев масла и току нагрузки, а также расчет влажности твердой изоляции в местах перегрева.

Рисунок 1. Блок-схема СНМ

СНМ рассчитывает скорость старения обмоток по температуре наиболее нагретой точки обмотки и рассчитанному содержанию влаги в твердой изоляции, что позволяет использовать полученные данные для прогнозирования старения и общего износа трансформатора. Система мониторинга непрерывно следит за работой системы охлаждения, а также рассчитывает падение температуры масла по высоте бака. Механический и электрический износ контактов рассчитывается при расчете разницы температур масла в основном баке и баке устройства РПН.

SAFE-T постоянно контролирует tgδ и емкость первичной изоляции вводов ВН, СН, а также кондуктивные токи небаланса трехфазной вводной системы.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что Система непре­рыв­ного контроля (система мониторинга) трансформаторного оборудования SAFE-T предназначена для непрерывного контроля и регистрации основных пара­метров, в том числе предаварийных и аварийных режимов трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов в процессе эксплуатации.

Список литературы:

1. Системы мониторинга силовых трансформаторов и авто­транс­фор­ма­то­ров. Общие технические требования / Мордкович А.Г., Цфасман Г.М., Дарьян Л.А., Маргулян А.М.; Департамент систем передачи и преоб­разования электроэнергии ОАО ФСК ЕЭС, 2014г – 121с.
2. Tang W.H. Condition Monitoring and Assessment of Power Transformers Using Computational Intelligence / Tang W.H., Wu Q.H.; Department of Elec­trical Engineering and Electronics. The University of Liverpool, 2012 – 87с.
3. Прохорчик М. Непрерывный мониторинг состояния силовых транс­фор­маторов / Прохорчик М.; VGTU Transporto engineering fakultetas, 2015-05-03. – 55с. 67
4. Sparling B. Power transformer life extension though better monitoring / Sparling B., Aubin J.; GE Energy Management. 2015 – 45c.