ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДСТАНЦИЙ ЗА СЧЕТ УСТАНОВКИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ МОНИТОРИНГА СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена исследованиям по повышению надежности и эффективности эксплуатации электрических подстанций путем установки дополнительных устройств и оборудования на силовые трансформаторы, осуществляющих диагностический контроль состояния изоляции и тепловых свойств. Исследованы различные методы наблюдения и контроля основных параметров силовых трансформаторов. Для анализа наиболее частых отказов учитывается температурная зависимость характеристик обмоток силовых (сухих и масляных) трансформаторов.

Основная задача, описанная в данной статье, состоит в том, чтобы рассмотреть комплекс устройств контроля и управления, не обременяющих избыточными функциями, в том числе сервисными и, следовательно, обладающих оптимальными функциональными и стоимостными характеристиками.

Ключевые слова: надежность; мониторинг; силовой трансформатор; состояние; эксплуатация; нагрузки;

Силовые трансформаторы являются одними из самых ответственных и дорогих устройств в энергосистемах. Существует много различных типов силовых трансформаторов в зависимости от применения и условий эксплуатации. Аварийные ситуации или отклонения от нормальной работы трансформатора могут быть вызваны различными причинами. Как правило, чаще всего отказы оборудования возникают после более или менее длительного воздействия различных неблагоприятных факторов, связанных с ускоренным старением изоляции под действием высоких температур при повышенных нагрузках [1].

Для контроля работы и управления системой охлаждения типов «Д» (принудительное воздушное) и «ДЦ» (принудительное воздушное + циркуляция масла) все еще устанавливаются манометрические термометры типа ТКП - 160Cr – УХЛ. Для более эффективного повышения надежности трансформаторного оборудования сегодня внедряются методы и средства оперативной диагностики, устанавливаемые непосредственно или рядом с испытуемым оборудованием [1].

Система оперативного управления параметрами трансформаторного оборудования позволяет получать информацию о:

1) Замене технологического обслуживания;

2) Контроле системы охлаждения и технологических процессов силового трансформатора;

3) Нагрузочной способности трансформатора;

4) Оценке предаварийного и аварийного состояния с выдачей команд на дисплей или персональный компьютер;

5) Прогнозировании аномальных режимов силового трансформатора.

На данный момент перед разработчиками стоит задача создания устройств с оптимальными функциональными и экономическими характеристиками. Наиболее подходящими устройствами являются ТМ1, ТМТ 2 и TDM-10. Приборы устанавливаются на силовые трансформаторы с жидким диэлектриком (трансформаторное масло, синтетический или природный мидель-эфир и др.) для оперативного контроля температуры диэлектрика, управления различными системами охлаждения (Д, Ц, ДЦ и т. д.), сигнализации о превышении заданной температуры и срабатывании релейной защиты и автоматики в результате аварийных или предаварийных ситуаций [2].

Устройства выполняют следующие функции:

1) измерение и индикация температуры верхних и нижних слоев масла в баке силового трансформатора;

2) определение и индикация минимальных и максимальных значений температуры масла за определенный период времени (часы, сутки, недели, месяцы или годы);

3) формирование различных сигналов релейной защиты;

4) формирование унифицированных сигналов значений температуры трансформаторного масла по проводному гальванически-изолированному интерфейсу связи - RS485, RS232, USB;

5) выбор системы охлаждения Д, Ц, ДЦ или M (естественное воздушное) с панели приборов [1];

6) сигнализация о наличии аварийных или предаварийных ситуаций (светодиодная индикация на передней панели устройства и релейные команды «Предупреждение» и «Перегрев»)

7) энергонезависимое хранение всех параметров управления и их отображение по запросу оператора (вывод на дисплей устройства мониторинга или персонального компьютера);

8) определение и индикация влагосодержания, давления и вибрации в баке трансформатора;

9) проведение автоматизированной диагностической экспертной оценки общего состояния оборудования.

Вся информация об остаточном ресурсе, коэффициентах нагрузки, температуре и унифицированных сигналах силового трансформатора может храниться в энергонезависимой памяти и передаваться по интерфейсу в АСУ ТП и оператору со щита оперативного управления приборами.

В комплект с контроллерами мониторинга температуры ТМ и ТМТ могут входить устройства автоматического управления приводами РПН (типа РКТ) и индикации положения привода РПН (типа ДИП). Они выполняют функции контроля, проверки исправности привода РПН, сигнализации их неисправности, учета остаточного энергетического ресурса привода с указанием фактического положения РПН.

В силовых масляных трансформаторах приоритет обычно отдается датчикам, измеряющим параметры, которые могут наиболее надежно контролировать критические подсистемы, подверженные фатальным отказам.

Как правило, не рекомендуется использовать датчики, которые излишне дублируют другие системы управления трансформатором, системы контроля или устройства релейной защиты. Кроме того, желательно отказаться от оборудования для мониторинга, которое носит вспомогательный характер.

Упрощенная схема расположения датчиков показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Упрощенная схема мониторинга силового трансформатора

Перечень датчиков, указанных на рисунке 1:

Датчики 1,2,3,8 – измерение параметров C1, tg(b) - тангенса угла диэлектрических потерь, PDI, Q02 - изоляция, контроль концентрации газов, контроль влаги в масле, целостности изоляции обмоток и измерение параметров эксплуатационной защиты (уровень масла, давление и т.д.).

Датчики 4,5,6,7 (подключены ко вторичной обмотке трансформатора) – измерение тока в нейтрали In, контроль несимметрии сопротивлений обмоток IABC.

Датчики 9,10 – контроль температуры жидкого диэлектрика (масла верхних и нижних слоев).

При установке подобных систем большинство датчиков уже присутствуют на трансформаторе или устанавливаться позже, ввиду того что поставленных перед данными системами задачи могут быть различными. Помимо этого, требуется также обеспечение каналами связи. Основной недостаток подобных систем — это высокая стоимость установки [3].

В настоящее время существует множество устройств, позволяющих контролировать и управлять различными параметрами силового трансформатора. Внедрение систем непрерывного оперативного контроля позволяет снизить случаи повреждения и увеличения аварийности, то есть повысить надежность силового трансформатора и, как следствие, оптимизировать эксплуатационные расходы.

Список литературы:

1. Алексеев Б.А. Системы непрерывного контроля состояния крупных силовых трансформаторов / Б.А. Алексеев [Электронный ресурс] Режим доступа: htt://www.transform.ru/articles/html/06exploitation/a000042article (дата обращения: 17.12.22)
2. НПЦМ.421413.010-30РЭ-ЛУ. Руководство по эксплуатации – прибор мониторинга температуры трансформатора ТМТ2. ООО Научно-производственный центр «МИРОНОМИКА», 2022. 85 с.
3. Файфер Л. А. Существующее методы мониторинга силовых трансформаторов / Л. А. Файфер. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 12 (116). — С. 412-415.