НОМИНАЛЬНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

АННОТАЦИЯ

Система мониторинга работы трансформаторов создается в целях повышения экономичности работы системы энергообеспечения на транспорте, так как непрерывно контролирует все ключевые параметры, диагностирует состояние, формирует заключение и прогноз. Не смотря на актуальность эффективной работы трансформатора, оценка фактического состояния трансформатора – это проблема. И это несмотря на то, что появляется все больше инструментов мониторинга работы трансформаторов в частности и силовых подстанций в целом, связанных с процессами автоматизации и цифрофизации всех отраслей народного хозяйства.

Ключевые слова: силовой трансформатор, система мониторинга, диагностика, мониторинг, режим реального времени, планово-предупредительный ремонт, остаточный ресурс.

Система мониторинга работы трансформаторов создается в целях повышения экономичности работы системы энергообеспечения на транспорте, так как непрерывно контролирует все ключевые параметры, диагностирует состояние, формирует заключение и прогноз. Конечно, система мониторинга должна быть современной, что подразумевает использование автоматических и интерактивных средств. Система диагностики должна быть удобной, чтобы можно было выявить дефект трансформатора на ранней стадии, чтобы сделать процесс диагностики постоянным. Не смотря на актуальность эффективной работы трансформатора, оценка фактического состояния трансформатора – это проблема. И это несмотря на то, что появляется все больше инструментов мониторинга работы трансформаторов в частности и силовых подстанций в целом, связанных с процессами автоматизации и цифрофизации всех отраслей народного хозяйства.

Повышение надежности и экономичности работы трансформаторов основывается на стратегии технического обслуживания и ремонта оборудования. Стратегия предполагает оценку фактического технического состояния трансформаторов с последующим планированием системы планово-предупредительных ремонтов. Обслуживание трансформаторов должно быть направлено на повышение энергоэффективности, внедрение ресурсосберегающих технологий, снижение затрат на период жизненного цикла техники на фоне продления срока службы электрооборудования, в том числе и трансформаторов. Специалисты говорят о том, что в ближайшие годы провести полную замену всех трансформаторов, отработавших срок службы, воз­можности нет [5]. В настоящее время эта задача решается в основном за счет применения диагностических средств для своевременного обнаружения развивающихся дефектов в трансформаторах.

Можно говорить о проблеме оснащения силовых подстанций системами непрерывного компьютерного контроля работы трансформаторов. Остро стоит вопрос оснащения трансформаторов системой мониторинга состояния в режиме реального времени. Именно такая система позволит предотвратить аварийный отказ оборудования и определить остаточный ресурс силового трансформатора [7].

Режим длительной перегрузки ведет к сокраще­нию срока службы СМТ ТП, поэтому крайне жела­тельно с учетом возможных перегрузок, их длитель­ности, воздействия токов короткого замыкания своевременно определять их остаточный ресурс.

На основании СТО РЖД [1] действует система технического обслуживания и ремонта силовых трансформаторов по текущему состоянию электрооборудования (ЭО). Однако эта система требует детальной проработки и совершенствования организации технического обслуживания и ремонтов ЭО. Применение экспертных систем в организации производственных процессов, средств мониторинга и диагностики состояния ЭО позволяют изменить стратегию организации периодически проводимых профилактических работ на более эффективную систему обслуживания в зависимости от состояния объекта. Специалистами отмечена особая актуальность использования на практике автоматизированных систем контроля состояния оборудования тяговых подстанций (ТП), в том числе трансформаторов. Процессы мониторинга и оценки трансформаторов силовых подстанций позволили выделить основную проблему – оборудование находится в эксплуатации, в основном, сверх нормативного срока. В частности, силовых трансформаторов (СТ), так как около 50% всех силовых трансформаторов Восточно-Сибирской железной дороги (ВСЖД) находится в эксплуатации уже более 30 лет, многие из них уже неоднократно подвергались ремонту.

Процессам мониторинга с целью оптимизации процессов обращались многие специалисты [4, с.263-269]. Специалисты рассматривают не только отдельно работу трансформаторов, но анализируют динамические характеристики частотно-зависимых звеньев [9]. Авторы утверждают, что в трехфазных сетях с помощью четырехлучевого пассивного фильтра гармоник можно эффективно подавлять высшие гармоники несинусоидальных напряжений и токов. Такой эффект может быть достигнут за счет фильтрации гармонических составляющих в сети. Качество электроэнергии повышается за счет снижения несинусоидальности тока, что снижает потери.

Специалисты не просто анализируют различные аспекты повышения эффективности, но и изобретают. Так, В.О. Колмаков и С.М. Плотников изобрели Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора [6].

Проблемы экономической работы трансформаторов являются основой дискуссий на научных конференциях. Так, основываясь на материалах Всероссийской научно-практической конференции с международным участием [3, с.198-203] можно отметить современные разработки, относящиеся к диагностическому комплексу оборудования железной дороги. Так, авторы предлагают диагностическую систему собственной разработки, основанную на принципах автоматизации процесса диагностики и компьютеризации полученных результатов. Специалисты полагают, что экспериментальные исследования могут обогатить как теорию, так и практику работы с трансформаторами. Авторы научных публикаций по повышению эффективности работы трансформатора утверждают, что результаты экспериментов могут быть использованы для корректного проведения опыта холостого хода. Так, группа исследователей в научной статье представила экспериментальные исследования размагничивания генератора постоянного тока [8, с.37-40].

Магнитная система машин постоянного тока, как правило, намагничена вследствие предыдущих включений. Размагничивание необходимо, в частности, для корректного проведения опыта холостого хода.

Основной способ размагничивания заключается в воздействии на магнитопровод статора переменным магнитным полем с уменьшающейся амплитудой. Нет сомнений у специалистов в том, что необходимо знать амплитуду переменного напряжения (тока), при которой происходит наиболее интенсивное размагничивание системы, время воздействия этим напряжением и темп спада воздействия. Для конкретной электрической машины эти три параметра могут быть определены экспериментально при помощи измерения остаточной ЭДС машины. Результаты представленных экспериментов позволяют определить значение остаточной намагниченности машины, эффективно размагнитить ее магнитопровод без излишних затрат электроэнергии и могут быть использованы для корректного снятии одной из трех основных характеристик генератора постоянного тока - характеристики холостого хода.

Кроме того, актуальны и проводимые экспериментальные исследования состояния силовых трансформаторов [2]. В научном издании авторы изложили результаты анализа силовых тяговых трансформаторов на железной дороге Сибирского региона. Представили возможности определения режимов работы электрооборудования при помощи тепловизора на примере измерений температурных параметров трансформаторной подстанции.

Список литературы:

1. СТО РЖД 1.09.010-2008. Устройства электрификации и электроснабжения. Порядок продления назначенного срока службы. М.: ПКБ ЭЖД - филиал ОАО «РЖД». - 2008. - 28 с.; СТО РЖД 1.12.001-2007 «Устройства электрификации и электроснабжения. Техническое обслуживание и ремонт. Общие требования», 2007. - 20 с.
2. Анализ состояния силовых трансформаторов тяговых подстанций Красноярской железной дороги: / Орленко А.И., Петров М.Н., Колмаков В.О., Колмаков О.В. // Научное издание под ред. проф. Петрова М.Н. – Красноярск: 2020 г. - 119 с.
3. Метод динамической диагностики механических узлов. Колмаков О.В., Колмаков В.О. В сборнике: 120 лет железнодорожному образованию в Сибири. материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Красноярский институт железнодорожного транспорта – филиал ИрГУПС. 2014. С. 198-203
4. Мониторинг состояния тяговых трансформаторов на основе тензорного анализа. Петров М.Н., Колмаков О.В., Колмаков В.О., Орленко А.И. В сборнике: Эксплуатация и обслуживание электронного и микропроцессорного оборудования тягового подвижного состава. Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Под редакцией И.К. Лакина. 2020. С. 263-269
5. Пузина Е.Ю. Оценка остаточного ресурса тяговых трансформаторов Северного хода ВСЖД // Транспорт-2013: тр. междунар. науч.-практ. конф. Ростов-на-Дону: Изд-во РГУПС, 2013. С. 176-178
6. Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора. Плотников С.М., Колмаков В.О. Патент на изобретение RU 2683031 C1, 26.03.2019. Заявка № 2018116287 от 28.04.2018
7. Туйгунова А.Г., Худоногов И.А. Применение систем мониторинга на силовых трансформаторах тяговых подстанций ВСЖД // Инновационные технологии на железнодорожном транспорте: тр. Межвуз. науч.-практ. конф. Красноярск: Изд-во КрИЖТ ИРГУПС, 2017. С. 6-11
8. Экспериментальные исследования размагничивания генератора постоянного тока. Плотников С.М., Колмаков О.В. Journal of Advanced Research in Technical Science. 2020. № 18. С. 37-40
9. Analysis of dynamic characteristics of frequency-dependent links. Kolmakov V.O., Kolmakov O.V., Iljin E.S., Ratushnyak V.S. В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. С. 012026