Обоснование необходимости системы мониторинга

Задачу повышения надежности энергообеспечения потребителей можно решить только за счет повышения эксплуатационных параметров элементов единой технологической цепи, предназначенной для передачи электроэнергии, в т.ч. высоковольтных силовых трансформаторов. Как для вновь вводимых в работу трансформаторов, так и для уже эксплуатируемых, это может быть сделано за счет использования систем непрерывного мониторинга и диагностики.

Наиболее эффективным средством повышения надежности работы силовых трансформаторов, осуществляющих обеспечение электрическими мощностями важного технологического оборудования, является внедрение методов и средств оперативной диагностики. Целью внедрения этих средств является обеспечение эксплуатирующего персонала информацией :

1. О текущем техническом состоянии трансформаторов, причинах и дефектах, обусловивших ухудшение состояния всего трансформатора;

2. Об остаточном, на данный момент времени, ресурсе работы трансформаторов на подстанции, т.е. как долго еще возможна их безаварийная эксплуатация при выявленных и развивающихся дефектах;

3. Об эффективности и срокам проведения ремонтных работ, которые должны быть применены к данному оборудованию для поддержания его безаварийной эксплуатации.

Все эти три вопроса неразрывно связаны между собой, но наиболее сложной и основополагающей является задача оперативного определения текущего технического состояния трансформаторов. Для решения этих основных задач и применяются системы мониторинга силовых трансформаторов.

Безаварийное функционирование трансформаторов является важным фактором, для экономики влияющим на эффективность работы энергетической системы. В настоящее время контроль над состоянием трансформаторного оборудования тесно связан с капитальными расходами, что определяет потребность в сокращении времени и повышении качества обслуживания трансформаторов. Часто возникают такие ситуации, когда излишняя нагрузка перераспределяется между уже работающими трансформаторами с целью обеспечения отсрочки в покупки нового трансформаторного оборудования. Это приводит к повышенным термическим, механическим, электрическим нагрузкам на трансформаторы. Суммарное воздействие таких нагрузок влечет за собой уменьшение ресурса трансформаторного оборудования, а также увеличения вероятности возникновения и скорости развития уже существующих дефектов. Регулярный отбор проб и анализ трансформаторного масла является хорошим диагностическим способом для определения состояния трансформатора. Такая диагностика позволяет своевременно определить необходимость проводить тех или иных работ, что позволяет значительно увеличить срок жизни трансформатора. Наиболее чувствительным и надежным методом для анализа состояния трансформатора является анализ газов растворенных в трансформаторном масле. Как известно изоляционные масла при повышенных температурных и электрических нагрузках выделяют незначительно количество газов, состав которых зависит от вида дефекта. С помощью анализа растворенных газов, возможно, диагностировать такие дефекты как наличие частичных разрядов, перегрев твердой изоляции трансформаторов или наличие дуги, а также примерно оценить место возникновения этих дефектов. Данные по анализу растворенных газов могут обеспечить заблаговременное предупреждение развивающихся дефектов, удобное средство планирования ремонта, а также контроль над скоростью развития дефектов.

Системы мониторинга целесообразно внедрять для силовых трансформаторов напряжением 220 кВ и выше, выработавших свой нормативный ресурс – обычно 25 лет или на особо ответственные, устанавливать с самого начала эксплуатации.

Диагностические параметры, обычно контролируемые любой, не зависимо от производителя, системой мониторинга:

-Газы, растворенные в масле, и влагосодержание масла. В зависимости от применяемого датчика можно контролировать как композиционную величину четырех видов газов, которые могут вызвать неисправность трансформатора, + влагосодержание масла (например, HYDRAN), так и раздельно величины восьми видов газа + влагосодержание масла . Объем растворенных газов в масле и тенденция его возрастания указывает на снижение изоляции в результате разрядных процессов или тепловой перегрузки изоляции. Данные параметры обычно определяются при помощи хроматографического анализа пробы масла, отбираемой в долгих интервалах времени. Повышенная влажность изоляции является опасным фактором для рабочего состояния трансформатора.

-Ток, напряжение, мощность. Рабочие параметры трансформатора, свидетельствующие о его нагрузке и служащие в качестве входных величин для модели теплового и мощностного баланса трансформатора.

-Изменение емкости и tgδ вводов. Зафиксированные изменения свидетельствуют о неисправности системы изоляции высоковольтных вводов трансформатора.

-Коммутационные и атмосферные перенапряжения. Записи процессов перенапряжений дают представление о нагрузке системы изоляции и в случае неисправности могут подтвердить или опровергнуть первопричину возникновения дефекта.

-Токи короткого замыкания. Записи процессов токов К.З. предоставляют информацию, прежде всего, о динамической нагрузке обмотки трансформатора.

-Частичные разряды. Возрастающий уровень разрядной активности указывает на постепенное снижение характеристик твердой изоляции, что могло бы привести к пробою с последующим К.З.

-Температура масла в различных местах трансформатора. Измерение температуры масла служит для контроля эффективности системы охлаждения трансформатора, а также в качестве входных величин для моделей расчета наиболее нагретой точки обмотки и теплового баланса трансформатора.

-РПН. Записи активной мощности привода РПН и его положения дают информацию о механическом состоянии переключателя.

-Параметры состояния (дискретные). Предоставляют информацию о работе трансформатора, о работе активных элементов системы охлаждения и об аварийных процессах.

Требование ФСК к системам мониторинга силовых трансформаторов и автотрансформаторов