У цій статті ми розглянемо особливості діагностики трансформаторів та приділимо увагу системам моніторингу стану трансформаторів у режимі онлайн. Наявність таких систем робить сервіс трансформаторів простішим, зручнішим та дозволяє зекономити гроші.

Підходи до класифікації методів моніторингу стану трансформаторів

Існують різні підходи до класифікації методів моніторингу стану трансформатора, які визначаються ознакою, покладеною в основу класифікації. Виділимо прямі та непрямі, а також офлайн і онлайн-методи діагностики.

При прямих методах працюють із тим компонентом трансформатора, стан якого необхідно діагностувати. Наприклад, щоб дізнатися про стан ізоляції обмоток вимірюють їх опір за допомогою мегаомметра. Непрямі методи діагностики використовують проміжні компоненти трансформатора або проміжне інформаційне середовище. Як інформаційне середовище найчастіше виступає ізоляційна олива. У цьому випадку спочатку виконується діагностика трансформаторної оливи, а потім за її результатами робиться висновок про наявність тих чи інших дефектів трансформатора.

Онлайн-методи діагностики здійснюються за рахунок приладів та пристроїв, які підключаються безпосередньо до трансформатора, «зчитують» інформацію та передають її кінцевому користувачеві. Офлайн-методи реалізуються лабораторними приладами, які працюють із раніше відібраними пробами ізоляційної оливи або іншими зразками (шматочки паперової ізоляції та ін.).

Хроматографічний аналіз трансформаторної оливи

Хроматографічний аналіз – один з методів діагностики стану трансформатора, що найчастіше використовуються. В цьому випадку олива є носієм корисної інформації у вигляді концентрації розчинених газів, які починають виділятися при розвитку дефектів. Для діагностики використовуються концентрації водню, ацетилену, етилену, метану, етану, оксиду та діоксиду вуглецю.

Існує багато методик для інтерпретації результатів вимірювань та визначення дефектів, що реалізуються або розрахунково-аналітично, або графічно. У першому випадку знаходяться чисельні співвідношення різних парів газів і в залежності від отриманих значень робиться висновок про наявність та вид дефекту. Класична графічна методика – це «Трикутник Дюваля» коли спочатку будується трикутник, потім він розбивається на кілька секторів, а вид дефекту визначається по тому, в який сектор потрапила точка, побудована на основі виміряних концентрацій газів.

Хроматографічний аналіз розчинених газів – потужна методика діагностики, але для її реалізації необхідне спеціальне лабораторне обладнання, яке дозволяє вилучати гази з олії (аналізатори).

Моніторинг трансформаторної оливи за результатами лабораторних аналізів

Крім інформаційної функції олива також виконує дві інші системоутворюючі функції в трансформаторі – це відведення тепла від частин, що нагріваються, і ізоляція струмонесучих елементів. Тому важливо також контролювати і стан оливи. Для цього переважно використовуються лабораторні методи.

Спочатку виконується відбір проб оливи з трансформатора, далі проби доставляються в лабораторію, де випробовуються за допомогою спеціальних приладів. Для того, щоб зрозуміти, в якому стані знаходиться олива, визначають її пробивну напругу, тангенс кута діелектричних втрат, кислотне число, поверхневий натяг, вміст вологи та механічних домішок, колір та ін.

Основний недолік лабораторних методів полягає у тривалому очікуванні результатів. У сучасних трансформаторах серйозні пошкодження можуть розвиватися за лічені дні чи години, тому після отримання протоколу з лабораторії далеко не завжди можна встигнути виконати необхідне обслуговування трансформатора. Не виправдовує себе принцип періодичного відбору проб, коли аналізи проводяться незалежно від того, в якому у стані перебуває олива. Кожному господареві цікаво дешеве обслуговування трансформатора і зменшення вартості аналізу трансформаторної оливи тому доцільно звернути увагу на системи онлайн-діагностики.

Системи моніторингу трансформаторів TOR-5

Онлайн-моніторинг трансформаторів – Відмінна альтернатива довгострокового аналізу трансформатора оливи. Переваги такого виду моніторингу є очевидними:

• більш повна картина стану трансформатора, яку складно одержати, використовуючи лише лабораторні випробування;
• не вимагається відбір проб, що скорочує витрати ручної праці;
• економія грошей на замовлення аналізів приватним лабораторіям.

Для онлайн моніторингу стану силових трансформаторів компанією GlobeCore була розроблена система ТОР-5. З її допомогою здійснюється моніторинг трансформаторів спеціального призначення (тягові, рудничні, суднові, електропічні, трансформатори вітрогенераторів та ін.), а також трансформаторів із тривалим терміном служби.

Система TOR-5 компанії GlobeCore виконує такі функції:

1. Аналіз трансформаторної оливи-онлайн.
2. Зручне інформування користувачів про стан трансформатора через web-інтерфейс.
3. Cушіння трансформаторної оливи у разі виходу значення вмісту вологи за задані межі.

Система TOR-5 постійно знаходиться біля трансформатора та підключена до нього за допомогою трубопроводів. Всі важливі елементи системи, включаючи датчики, знаходяться всередині корпусу, ступінь захисту якого дозволяє експлуатувати обладнання онлайн-моніторингу трансформатора на відкритому повітрі.

Які параметри трансформатора моніторить система TOR-5

За допомогою датчиків системою TOR-5 із частотою один раз на хвилину вимірюються:

• температура оливи у верхній та нижній частині трансформатора;
• активність води в оливи у верхній та нижній частині трансформатора;
• відносна вологість оливи у верхній та нижній частині трансформатора;
• температура навколишнього повітря;
• відносна вологість навколишнього повітря.

Як бачимо, як базовий параметр системи моніторингу прийнято вимірювання вологості. Це зв’язано з тим що боротьба з мокрим трансформатором є одним із головних завдань при сервісному обслуговуванні.

Які параметри обчислює система TOR-5

Усі виміряні дані через Інтернет передаються на хмарний сервер, де розраховуються додаткові параметри:

• вміст води в оливи у верхній та нижній частині трансформатора;
• вміст води у твердій ізоляції у верхній та нижній частині трансформатора;
• пробивна напруга оливи;
• індекс якості оливи.

Таким чином, кількість інформаційних параметрів, доступних у системі TOR-5, більша за кількість встановлених датчиків за рахунок застосування розрахункових алгоритмів.

Індекс якості оливи – це комплексний показник, який характеризує стан трансформаторної оливи загалом. Цей показник добре корелює зі ступенем старіння оливи, тому може розглядатися як альтернатива виміру кислотності онлайн. Індекс якості оливи змінюється в діапазоні від нуля до одиниці. Значення діапазону 0,8-1 відповідає хорошому стану трансформаторної оливи, а значення діапазон 0-0,2 – поганій, зістареній оливі..

Особливості web-інтерфейсу системи TOR-5

Усі результати вимірювань та обчислень виводяться на веб-сторінці, доступ до якої надається паролем, а кількість користувачів з доступом не обмежена. Система додатково захищена від злому шифруванням, тому отримання інформації третіми особами виключено.

Візуалізація даних зроблена зручною для користувача: на веб-сторінці відображається список підстанцій та трансформаторів кожної підстанції. Також до програми входить відображення трансформаторів на карті з поданням вимірювань та розрахунків у вигляді графіків та діаграм. Вибравши об’єкт, можна отримати повну інформацію про стан масла за весь період з моменту встановлення системи TOR-5 біля трансформатора або за вибраний відрізок часу.

Навіть перебуваючи у відпустці, керівник електроенергетичної компанії або співробітник сервісного підрозділу може увійти в систему з будь-якого робочого місця та дізнатися про стан трансформаторного парку, не очікуючи результату від лабораторії та не виїжджаючи на місце експлуатації обладнання. Завдяки постійному отриманню даних можна оцінювати динаміку змін стану трансформаторної олії, що робить систему TOR-5 більш інформативною порівняно з періодичними аналізами. І навіть якщо з якихось причин відсутній Інтернет, жодного виміру не загубиться: всі дані зберігаються і при поновленні зв’язку передаються на сервер у пакетному режимі.

Онлайн-сушіння трансформатора за допомогою системи TOR-5

Коли вміст оливи досягає заданого значення, система TOR-5 автоматично переходить з режиму діагностики в режим обробки оливи.

Обробка оливи включає:

• фільтрацію – встановлений фільтр з тонкістю фільтрації 10 мкм;
• сушіння оливи – вода поглинається сорбентом при послідовному прокачуванні оливи через адсорбери.

Після відновлення параметрів установка TOR-5 автоматично переходить із режиму обробки оливи в режим діагностики.

Обробка оливи методом прокачування через заповнені сорбентом адсорбери може розглядатися як альтернативне сушіння трансформатора. В цьому випадку олива відбирається системою TOR-5 з нижньої точки і висушена повертається у верхню точку трансформатора. Через те, що вода в трансформаторі знаходиться в постійній міграції з оливи в паперову ізоляцію і навпаки, циркуляція оливи через адсорбери дозволяє видалити воду не тільки з оливи, але і з паперової ізоляції. Так досягається безперервне сушіння трансформатора. Завдяки системі TOR-5 трансформатор протягом усього терміну служби перебуває у сухому стані.

Додаткові можливості – газоаналізатор водню в потоці

Сушіння за допомогою сорбенту, на відміну від термовакуумної сушіння, не впливає на склад і кількість розчинених у оливі газів. Тому опціонально до системи TOR-5 можуть додаватися датчики, за допомогою яких можна визначати, наприклад ,вміст водню в оливі.

Безперервний газовий аналіз онлайн дозволить розширити можливості системи TOR-5 та зробити діагностику стану трансформатора ще більш повною та інформативною.

Вигоди від використання системи TOR-5

• продовження терміну служби трансформаторів за рахунок постійного моніторингу важливих параметрів та своєчасної обробки оливи в режимі «онлайн»;
• збільшення термінів між сервісними обслуговуваннями трансформаторів за рахунок періодичної обробки оливи в автоматичному режимі;
• економія грошей з допомогою відмови від лабораторних аналізів;
• зменшення витрат на страховку трансформаторів;
• зменшення кількості зайнятого кваліфікованого персоналу;
• збереження навколишнього середовища за рахунок запобігання аваріям трансформаторів з розбризкуванням ізоляційної оливи.

Якщо у вас виникли питання щодо використання та роботи системи онлайн-діагностики трансформаторів TOR-5, надішліть їх на нашу електронну пошту, адресу якої ви можете знайти у відповідному розділі сайту.