Анализ состояния стареющих силовых трансформаторов на примере
Опубликовано: 23 Май 2014Новая технология мониторинга вводов
Традиционные, проводимые периодически диагностические тесты электрической изоляции (при напряжении 10 кВ), обладают ограниченной способностью предотвращать или обнаруживать зарождающиеся отказы трансформаторных вводов. Онлайновая диагностика дает возможность оценивать состояние изоляции при полном напряжении и рабочей температуре. Более того, благодаря непрерывности проведения измерений во время работы трансформатора, диагностика проблем, имеющих короткий период развития, значительно улучшается.
Эксплуатация методов, применяемых для получения параметров, связанных с электрической изоляцией - а именно, показателей емкостного сопротивления и мощности/рассеивания, получаемых в онлайновых измерениях тока на контактах вводов трансформаторов - явно показывает, что измерения на вводах, подключенных параллельно к той же самой фазе, более чувствительны, чем метод суммарного тока, или любые межфазные вычисления.
Распространенная технология, применяемая для получения таких измерений, требует гальванических связей между изучаемым вводом и центральной системой измерения, поскольку сигнал от контактов ввода, используемый для определения угла фазы, должен записываться синхронно. Требуемые для организации таких распределенных измерений кабели увеличивают затраты на реализацию, и тем самым, ограничивают применение этого метода мониторингом изоляции вводов для больших парков трансформаторов.
Для решения этого вопроса, IREQ разработал новую концепцию распределенных измерений с использованием приемников GPS для обеспечения синхронизации времени. Это снизило затраты на реализацию технологии (отпала потребность в кабелях между трансформаторами), и обеспечило поддержание требуемой точности измерений.
Измерения такого типа требуют высокочувствительного оборудования, поскольку сдвиг фазы между двумя вводами всего на одну десятую градуса может указывать на присутствие отказа в одном из вводов. Еще более важна высокая чувствительность при мониторинге вводов в случае очень высоких напряжениях, поскольку такие измерения выполняются последовательными цепочками из большого количества индуктивных элементов (например, для вводов 737 кВ, используются цепочки по 100 элементов).
Данные, собранные с трех метеостанций (красная, оранжевая и синяя линии) показывают влияние дождя на измерения Δtan (зеленая линия).
Новая система распределенных измерений
Децентрализованная система состоит из устройства мониторинга трансформатора (TMU), которое передает измерения, привязанные ко времени GPS, в устройство диагностики трансформатора (TDU), используя существующую локальную сеть связи подстанции.
Устройство TMU соединено с датчиками трансформаторных вводов, и установлено в отдельном шкафу. Входная информация TMU может быть сконфигурирована так, чтобы включать измерение опорного сигнала трансформатора напряжения. Антенна GPS подключена к приемнику синхронизации TMU. Устройство TDU, размещаемое в управляющем здании подстанции, получает фазовые векторы от TMU, вычисляет Δtan и отношения амплитуд, сохраняет данные, выполняет анализ тренда, осуществляет локальную диагностику, и отправляет сигнал тревоги в центр мониторинга.
Такой модульный подход к системе позволяет пользователю комбинировать любые пары оборудования для мониторинга, используя менеджер конфигураций TDU. В результате персонал, выполняющих техническое обслуживание, получает возможность изучать и анализировать данные в дистанционном режиме.
Опыт эксплуатации
Установка системы была осуществлена на трех группах однофазных автотрансформаторов 735/230-кВ, 370-МВА, соединенных параллельно (всего девять устройств). Ежедневные вариации в централизованной системе имели чуть более высокую дисперсию, что демонстрировало хорошую работу новой технологии в реальных условиях, в сравнении со стандартной системой гальванических измерений.
Типовая ежедневная стабильность измерений Δtan оказалась лучше 0.05% за исключением специальных ситуаций, таких как переключения в сети, или дожди. В обоих случаях, значение Δtan было распределено по событию, и его базовый уровень мог стабилизироваться на несколько отличающееся значение, представляя новые условия работы (например, температуру трансформатора или чистоту контактов ввода). Аналогичные динамические смещения наблюдались и для отношения амплитуд.
Во время опытной эксплуатации система мониторинга обнаружила множество случаев дождей. С трех метеостанций были собраны данные о погоде, и было обнаружено, что Δtan для быстрых флуктуаций во время дождя превышает 0.15%. Но базовый уровень флуктуаций согласовывался с обычным однодневным периодом флуктуаций.
Поэтому фильтрация условий окружающей среды является важным аспектом, который необходимо учитывать в алгоритме диагностики трансформаторных вводов. Предложенный алгоритм фильтрации основан на локальной временной стабильности оцениваемых измерений среднеквадратичного отклонения последовательных оценок Δtan. Измерение считается ошибочным, если среднеквадратичное отклонение превышает пороговое значение. Это пороговое значение может быть установлено либо вручную, либо автоматически на основе статистического анализа предыдущих измерений.
Потоки информации мониторинга состояния для сбора и обработки данных о состоянии оборудования трансформаторов
