Transformatorių būklės stebėjimas: jutikliai, signalai ir duomenys, kurie išsaugo jūsų transformatorinę stačiąją

Praeitą rudenį JAV Vidurio vakarų regione veikianti energijos tiekėjo įmonė paskambino mums dėl 15 MVA transformatoriaus, kuris 3 val. ryto išsijungė dėl diferencialinės apsaugos. Jų paskutinis alyvos mėginys, paimtas prieš šešis mėnesius, visuose tiriamuose tirpstuose dujuose buvo švarus. Atidarę rezervuarą, radome žemos energijos apvijų gedimą, kuris vystėsi savaitėmis – tai buvo nepastebima dviejų kartų per metus atliekamo mėginimo tvarkaraštyje. Tas skambutis pakeitė tai, kaip pradedame kiekvieną patikimumo aptarimą: su transformatorių būklės stebėjimu , o ne su kainoraščiu.

 

Ką iš tikrųjų apima transformatorių būklės stebėjimas

Būsenos stebėjimas skamba kaip vienas produktas, tačiau iš tikrųjų tai daugiasluoksnė strategija. Pagrindą sudaro prietaisai, kuriuos jau turi kiekvienas įrenginys: alyvos temperatūros matuokliai, apvijų temperatūros indikatoriai, Buchholzo relės ir slėgio nuleidimo įrenginiai. Kitu sluoksniu aukščiau operatoriai periodiškai prideda tiriamųjų dujų analizę (DGA) per laboratoriją. Viršutiniame sluoksnyje transformatorių tikrinimas realiuoju laiku sistemos nuolat siunčia duomenis iš jutiklių, esančių transformatoriaus korpuso, izoliatorių ir aušintuvo dalyse – dujų alyvoje, apvijų temperatūros, dalinės iškrovos, perjungiklio veiklos – tiesiogiai į valdymo patalpą.

Kurią sluoksnio lygį reikia pasirinkti, priklauso nuo vieno klausimo: kiek kainuos, jei šis transformatorius sugenda netikėtai? 500 kVA plokščiajame pagrindu montuojamas transformatorius mažai apkrautoje šakojamojoje linijoje galbūt niekada neapsimoka stebėti internetu. O 30 MVA transformatorius, maitinantis duomenų centro teritoriją ar perdirbimo gamyklą, yra visiškai kitas skaičiavimas. Mes patariame pirkėjams projektuoti stebėjimo sistemą dar prieš užsakant transformatorių, nes vėlesnis jutiklių įrengimas reiškia antrąją nutraukimo parą, antrąjį kraną ir alyvos tvarkymą, kurio galėjote išvengti.

 

Keturi signalai, kurie dažniausiai numato netikėtus nutraukimus

Beveik dviem dešimtmečiais statydami ir trikdydami transformatorius mes pastebėjome, kad dauguma per anksti įvykusių gedimų praneša apie save keturiais matuojamais signalais. Išmokite juos skaityti – ir pastebėsite problemas mėnesiais anksčiau nei pramonės vidurkis.

Ištirpusių dujų analizės tendencijos

Defektai įskilusioje alyvoje transformatoriuje skaido alyvą ir popierinę izoliaciją į charakteringus dujų mišinius: vandenilį, metaną, etileną ir – tai yra svarbiausia – acetileną, kuris atsiranda esant lankui ar stipriam karščiui. Vienas mėginys daug nepasako; svarbu tendencija. IEEE C57.104 žinynas, kurį mūsų bandymų inžinieriai taiko kiekvienam išduodamam DGA ataskaitos dokumentui, apibrėžia būklės lygius ir pabrėžia dujų susidarymo našumą vieno matavimo vietoje. Kai etilenas nuolat didėja per tris mėginius, transformatorius kalba – o vienas nuotraukos tipo matavimas to negali išgirsti.

Apvijų temperatūra ir šiluminis senėjimas

Izoliacijos tarnavimo laikas paklūsta gerai dokumentuotai senėjimo kreivei. Pagal IEC 60076-7 krovos nukreipiklis: kiekvienas 6 °C karščio taško temperatūros sumažėjimas maždaug dvigubai sumažina santykinį šiluminį senėjimo našumą; kiekvienas 6 °C pakilimas – dvigubai padidina jį. Įrenginys, kuris veikia su karščio tašku 110 °C vietoj projektuotos 98 °C temperatūros nominaliąja apkrova, senėja apytiksliai keturgubai greičiau – tyliai, nes signalizacija nepradeda skambėti, kol popierius jau yra pažeistas. Nuolatinis vijų temperatūros stebėjimas su įspėjamuoju slenksčiu yra pigiausia numatytojo techninės priežiūros forma transformatoriams kurie veikia arti vardinės galios.

Dalis biudžeto įvykdymo patvirtinimo

Dalinis išlydis (PD) yra ankstyvas izoliacijos defektų balsas tiek aliejuje panardintuose, tiek sausuoju būdu izoliuotuose transformatoriuose. Mūsų gamyklos bandymų salėje prieš pristatymą mes įprastai matuojame PD lygį žemesnį nei 10 pC lietųjų dėžės transformatoriuose. Eksploatacijos metu tiesioginio ryšio PD jutikliai fiksuoja momentą, kai išlydžių aktyvumas pradeda augti – dažnai už daugelio metų iki dielektrinio gedimo. Problema ta, kad PD stebėjimas reikalauja patirties jo aiškinimui: foninis triukšmas, jungimo perėjimai ir korona visi slėpia tikruosius signalus, todėl mes niekada nepristatome stebėjimo rekomendacijos be įdiegimo palaikymo.

Mechaninis ausėjimas ir jungiklio veikla

Transformatorių su kintamos įtampos reguliavimo įtaisu dažniausiai patikimiausia sistema yra ne apvijos, o įtampą reguliuojantis įtaisas veikiant apkrovai. Varomųjų variklių srovė, perjungimo pozicijos grįžtamasis ryšys ir išsklaidymo jungiklio aplinkos alyvos temperatūra visada rodo problemų pradžią dar prieš mechanizmo užsibloškimą. Paprasti skaitikliai ir pozicijų registravimo prietaisai, kurie duomenis siunčia į tą pačią SCADA ekraną kaip ir elektriniai matavimai, neįžvelgiamą dėvėjimosi procesą paverčia numatyta techninės priežiūros užduotimi.

 

Tikrinimas realiuoju laiku prieš periodinį alyvos bandymą: pasirinkite pagal riziką

Palyginimas	Periodinis alyvos bandymas	Transformatorių tikrinimas realiuoju laiku
Duomenų dažnuma	Momentinė nuotrauka kas 6–12 mėnesių	Nuolatinis arba kas valandą
Nepastebimų gedimų aptikimas	Beveik neįmanoma	Įspėjimas per kelias minutes
Tipiška kaina	Kiekvieno bandymo laboratorijos mokesčiai	Jutikliai + šliuzas + metinė aptarnavimo paslauga
Geriausias pasirinkimas	Žemo rizikos platinimas, ribotas biudžetas	Kritinės transformatorinės pastotės, duomenų centrai, technologinės gamyklos

Periodinis mėginių ėmimas nėra pasenęs – jis vis dar lieka naudingųjų įmonių praktikos pagrindas, o IEEE C57.104 sistema sukurtą būtent jam. Tikroji problema ta, kad būtent tada, kai mėginių ėmimo intervalai yra ilgiausi, pradeda vystytis gedimai, panašūs į tą, kuris aprašytas mūsų pradinėje istorijoje. Daugumai savininkų geriausiai veikia hibridinė strategija: išlaikyti laboratorinį DGA programą, pridėti tiesioginį dujų ar temperatūros stebėjimą tiems įrenginiams, kurių gedimas labiausiai paveiktų veiklą, ir viską peržiūrėti vienoje valdymo skydelio ekrane. Taip padarius, transformatorių būklės stebėjimu tampa praktišku numatytojo techninės priežiūros forma transformatoriams naudingųjų įmonių biudžetu, o ne prabangos pozicija. Jei norite giliau suprasti šio sprendimo šiluminę pusę, perskaitykite mūsų ankstesnį vedliu dėl transformatorių temperatūros kilimo – karštojo taško elgesys yra fizikinis pagrindas kiekvienam jūsų nustatomam signalizacijos slenkstui.

 

 

Kiek kainuoja stebėjimas priešingai nei kiek kainuoja nutraukimas

Pridėkime skaičių į sprendimą. Neplanuota transformatoriaus stotyje gedimo situacija reiškia naujo vieneto pirkimo kainą, darbus vietos sąlygomis bei prarastą gamybą arba pajamas per pakeitimo laikotarpį – o šiandieninėje rinkoje didelių elektros energijos transformatorių pristatymo laikotarpiai yra žymiai ilgesni nei tikėtasi. Prieš tai stebėjimo paketas vienam transformatoriui paprastai kainuoja tik nedidelę dalį vieneto kainos, o metinė paslaugų mokestis yra veiklos išlaida, o ne kapitalinės išlaidos staigus padidėjimas.

Matėme ir priešingą klaidą: klientas, kuris nusipirko aukščiausios klasės stebėjimo sistemą kiekvienam mažam skirstomajam transformatoriui ir po to neturėjo likusio biudžeto kritiniam transformatoriui. Todėl mes rekomenduojame rizikos pagrindu sukuriamą planą – čia būtent transformatorių būklės stebėjimu veikia kaip draudimas su matuojama premija. Pradėkite nuo transformatorių, kurie aptarnauja pajamų kritiškai svarbias apkrovas arba jau rodo senėjimo požymius, antrąją pakopą pridėkite tada, kai pirmoji bus įrodyta veiksminga, o kiekvieną kitą žingsnį pagrįskite duomenimis. Biudžetas yra tikras apribojimas – išleiskite jį ten, kur netikėta nutraukimo situacija iš tikrųjų sukelia žalos. Prieš nustatydami technines sąlygas, taip pat patikrinkite, kokį poveikį tinklo trumpojo jungimo srovei daro impedansas mūsų transformatorių procentinio impedanso gidas .

 

Ką į transformatorius įdedame „Ryan“

Nuo 2023 m. „Ryan Electric“ veikia kaip oficialus „Eaton“ bendradarbiavimo partneris, o ši sąsaja lemia tai, kaip mes gaminame stebėjimui paruoštus įrenginius. Mūsų standartinė praktika – iš anksto įdiegti stebėjimo plano reikalaujamus sąsajos elementus: DGA imties vožtuvus su tinkama vieta internetinėms analizatorėms, papildomus apvijų temperatūros jutiklių lizdus (daugiau nei du, kuriuos reikalauja techninės charakteristikos lentelė), „Buchholz“ relės flančą ir jungiamąją dėžę, kuri iš anksto sujungta laidais su papildomomis šerdimis būsimiems jutikliams. Kai klientas nurodo stebėjimo paketą, mes patvirtiname visą grandinę – jutiklį, laidą, šliuzą – gamykloje vykdomo priėmimo bandymo metu, o ne po to, kai įrenginys atvyksta į objektą.

Kiekvienas išsiunčiamas vienetas yra patikrintas pagal tipo ir įprastųjų bandymų reikalavimus UL, CSA, cULus arba IEC standartams, priklausomai nuo paskirties vietos, o mūsų Kinijoje esančioje 120 000 m² gamykloje veikia daugiau kaip 180 gamybos įrangos rinkinių. Tie patys inžinieriai, kurie pasirašo bandymų ataskaitas, parengia jūsų stebėjimo sistemos paleidimo pastabas, todėl pirmaisiais metais matomi duomenys yra tie patys, kuriuos mes patvirtinome bandymų zonoje. Kai prašote pasiūlymo, paprašykite „monitoring-ready“ parinkties sąrašo – jame nurodyti standartiniai jutiklių sąsajos, papildomi matavimo įrenginių šuliniai ir kiekvieno vieneto įtraukti maršalinimo dėžutės branduoliai.

 

Žinokite, ką jūsų transformatorius jums sako – dar prieš jam stipriai sugenda

15 MVA vienetas mūsų pradinėje istorijoje šiandien vėl veikia, o internetinis dujų stebėjimo įrenginys stebi baklą, kuris beveik jį sugadino. Operatoriaus pirmasis klausimas po remonto nebuvo apie remonto sąskaitą – jis buvo: „Ką turėjome įdiegti pirmą kartą?“ Jei nurodote transformatorių elektros skirstomajai pastotėje, duomenų centre, saulės elektrinėje ar pramoninėje įmonėje, prieš užsakydami prašykite stebėjimui paruoštų variantų. Perduokite savo apkrovos profilį, įtampos klasę ir vietos sąlygas per ryantransformers.com – mūsų inžinieriai pasakys, kuri stebėjimo lygmenų pelno savo naudą būtent jūsų taikymui.

Apie autorių: Šį straipsnį parašė transformatorių inžinerijos komanda įmonėje Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.), kuri nuo 2007 m. gamina alyvinius, saususius ir ant žemės montuojamus transformatorius. Ši komanda palaiko komunalines įmones, EPC rangovus ir pramoninius pirkėjus Šiaurės Amerikoje, Pietryčių Azijoje, Vidurio Rytuose ir Afrikoje, teikdama UL/CSA/cULus/IEC sertifikuotą įrangą bei taikomąją inžineriją.