3.Интелектуальная диагностика

На сегодняшний момент в энергохозяйстве России находятся тысячи силовых трансформаторов, напряжением 110 – 500 кВ, отработавших свой срок службы в 25 лет.

Опыт эксплуатации трансформаторов показывает, что и после нормативного срока службы значительная часть трансформаторов сохраняет свою работоспособность при соблюдении нагрузочных режимов, своевременном проведении диагностических испытаний и качественных ремонтных работ. На основании многолетней эксплуатации было выявлено, что примерно 70–80 % силовых трансформаторов, отработавших свой срок службы, выходят из строя в результате несвоевременных действий по устранению различных дефектов, возникающих внутри бака трансформатора.

Основным из существующих способов продления эксплуатационной надежности силовых трансформаторов является техническая диагностика, контроль и регистрация параметров, процессов эксплуатации, внутри бака трансформатора. Своевременная регистрация событий позволяет предсказать развитие аварийных ситуаций; значительно снизить затраты на ремонты; оценить эксплуатационное состояние элементов и систем оборудования. Как показали практические исследования, основными причинами отказов в работе силовых трансформаторов являются: эксплуатационный износ изоляции обмоток, высоковольтных вводов, ненадлежащее эксплуатационное состояние трансформаторного масла, непрофессиональное техническое обслуживание, нарушение сроков ремонта и объема профилактических мероприятий. Для поддержания требуемой работоспособности силовых трансформаторов очень важным является мониторинг в режиме реального времени. Он включает в себя комплексное обследование, техническую диагностику, контроль в процессе эксплуатации. Предлагаемые методы контроля технического состояния силовых трансформаторов позволяют проводить работы без снятия напряжения.

Существующие методы диагностики силовых трансформаторов не позволяют осуществлять постоянный контроль за оборудованием, что не дает возможность оценить скорость и динамику развития дефектов и неисправностей. Основная задача диагностики всегда заключалась в определении остаточных механических и электрических параметров. Все диагностические испытания трансформаторов проводятся с определенной периодичностью, регламентированной нормативными документами РД 34.45-51.300-97.

Предлагается для осуществления постоянного «online» мониторинга за работой силовых трансформаторов, отработавших свой срок службы, использовать ряд технических решений объеденных в комплексную систему. После того как трансформатор отработал свой срок службы, его необходимо полностью диагностировать, провести все требуемые измерения и испытания для определения его остаточного ресурса и наличие дефектов. Затем в случае обнаружения неисправностей провести перечень требуемых работ для их устранения. После проведенных работ при положительном заключении эксплуатационного состояния трансформатора, оборудовать системой контроля в режиме реального времени.

Для выявления изменений в работе силовых трансформаторов, а именно развитие дефектов и неисправностей, необходимо осуществить измерения перечня основных параметров. Как позывает опыт эксплуатации и многолетние исследования основными контролирующими параметрами для силовых трансформаторов являются: давление масла внутри бака трансформатора; изменение магнитного поля рассеяния в нутрии бака при ненормальных режимах работы и коротких замыканиях.

Контроль давления масла внутри бака трансформатора, позволяет диагностировать развивающие дефекты, в реальном времени используя индикатор давления масла встроенный в бак силового трансформатора (Рис. 1.). Данное устройство реагирует на незначительное изменение давления масла в результате мелких разрядов возникающих в увлажненных и загрязненных местах обмотки и магнитопровода.

Принцип работы устройства для постоянного наблюдения за силовым трансформаторам основан на контроле давления внутри бака, которое определяется следующим уравнением:

где ρ – специфическая плотность масла;

g – гравитация;

h – высота столба масла.

Индикатор давления масла устанавливается в нижней части бака трансформатора на высоте 100-120 мм от дна.

Рис.1 - Индикатор давления масла М12

Контроль изменения напряженности магнитного поля рассеяния внутри бака трансформатора, позволяет диагностировать возникающие при ненормальных режимах и аварийных коротких замыканиях электродинамические силы создающие опасные разрушения изоляции обмоток и магнитопровода. Эти электродинамические силы в большей мере зависят от взаимного расположения обмоток трансформатора, сильно возрастая при несимметричном их расположении, смещениях из-за неточности сборки, отклонений размеров от расчетных, конструктивных и технологических неточностей. Контроль несимметрии обмоток так же необходим при плановых испытаниях трансформаторов на стойкость при коротких замыканиях. Данная измерительная система позволяет оценивать изменения несимметрии как силовых обмоток трансформатора, так и смещение, изменение положения магнитопровода.

Индикаторы измерения магнитного поля рассеивания, после проведения ППР, устанавливаются по нижним и верхним торцам силовых обмоток. Индикаторы представляют собой измерительные катушки на каркасах, подключаемые к регистрирующему устройству. Описанные измерительные системы, основных параметров работы силовых трансформаторов, для постоянного наблюдения и контроля позволяют во время эксплуатации регистрировать любые аномальные изменения, происходящие внутри бака трансформатора. Регистрация этих изменений дает полное представление о состоянии силовых обмоток и магнитопровода. На основании чего можно спрогнозировать «жизненный цикл», выявить развивающий дефект и неисправность.

Основные преимущества предлагаемой комплексной измерительной системы:

1. За счет высокой чувствительности измерительных приборов, появилось возможность регистрации незначительных изменений основных параметров;

2. Быстродействие системы, в случае возникновения ненормальной ситуации (быстрое увеличение давления или магнитного поля рассеивания) подается сигнал диспетчеру или оператору;

3. Способность совместной работы в составе интеллектуальных системам «Smart Grid».

Умные сети Smart Grid представляют собой модернизированные каналы электроснабжения, работающие с использованием коммуникационных и информационных технологий. Основной задачей внедрения подобных систем является обеспечение надёжной работы оборудования посредством внедрения дистанционного контроля над исправностью отдельных компонентов.