В этой статье мы рассмотрим особенности диагностики трансформаторов и уделим внимание системам мониторинга состояния трансформаторов в режиме «онлайн». Наличие таких систем делает сервис трансформаторов проще, удобнее и позволяет экономить деньги.

Подходы к классификации методов мониторинга состояния трансформаторов

Есть разные подходы к классификации методов мониторинга состояния трансформатора, которые определяются признаком, положенным в основу классификации. Выделим прямые и непрямые, а также оффлайн- и онлайн-методы диагностики.

При прямых методах работают с тем компонентом трансформатора, состояние которого необходимо диагностировать. Например, чтобы узнать состояние изоляции обмоток измеряют ее сопротивление с помощью мегаомметра. Непрямые методы для диагностики используют промежуточные компоненты трансформатора или промежуточную информационную среду. В качестве информационной среды чаще всего выступает изоляционное масло. В этом случае сначала выполняется диагностика трансформаторного масла, а затем по ее результатам делается вывод о наличии тех или иных дефектов в трансформаторе.

Онлайн-методы диагностики осуществляются за счет приборов и устройств, которые подключаются непосредственно к трансформатору, «считывают» информацию и передают ее конечному пользователю. Оффлайн-методы реализуются лабораторными приборами, которые работают с ранее отобранными пробами изоляционного масла или другими образцами (кусочки бумажной изоляции и др.).

Хроматографический анализ трансформаторного масла

Хроматографический анализ – один из наиболее часто используемых методов диагностики состояния трансформатора. В этом случае масло является носителем полезной информации в виде концентрации растворенных газов, которые начинают выделятся при развитии дефектов. Для диагностики используются концентрации водорода, ацетилена, этилена, метана, этана, оксида и диоксида углерода.

Существует много методик для интерпретации результатов измерений и определения дефектов, которые реализуются или расчетно-аналитически, или графически. В первом случае находятся численные соотношения разных пар газов и в зависимости от полученных значений делается вывод о наличии и виде дефекта. Классическая графическая методика – это «Треугольник Дюваля», когда сначала строится треугольник, затем он разбивается на несколько секторов, а вид дефекта определяется по тому, в какой сектор попала точка, построенная на основе измеренных концентраций газов.

Хроматографический анализ растворенных газов – мощная методика диагностики, но для ее реализации необходимо специальное лабораторное оборудование, которое позволяет извлекать газы из масла (анализаторы).

Мониторинг трансформаторного масла по результатам лабораторных анализов

Кроме информационной функции масло также выполняет две других системообразующих функции в трансформаторе – это отведение тепла от нагревающихся частей и изоляция токонесущих элементов. Поэтому важно также контролировать и состояние масла. Для этого в основном используются лабораторные методы.

Сначала выполняется отбор проб масла из трансформатора, дальше пробы доставляются в лабораторию, где испытываются с помощью специальных приборов. Для того, чтобы понять, в каком состоянии находится масло, определяют его пробивное напряжение, тангенс угла диэлектрических потерь, кислотное число, поверхностное натяжение, содержание влаги и механических примесей, цвет и др.

Основной недостаток лабораторных методов заключается в длительном ожидании результатов. В современных трансформаторах серьезные повреждения могут развиваться за считанные дни или часы, поэтому после получения протокола из лаборатории далеко не всегда можно успеть выполнить необходимое обслуживание трансформатора.  Не оправдывает себя и принцип периодического отбора проб, когда анализы проводятся независимо от того, в каком состоянии находится масло. Каждому хозяину интересно дешевое обслуживание трансформатора и уменьшение стоимости анализа трансформаторного масла, поэтому целесообразно обратить внимание на системы онлайн-диагностики.

Системы мониторинга трансформаторов TOR-4

Онлайн-мониторинг трансформаторов – отличная альтернатива долгосрочного анализа трансформатора масла.  Преимущества такого вида мониторинга очевидны:

• более полная картина состояния трансформатора, которую сложно получить, используя только лабораторные испытания;
• не требуется отбор проб, что сокращает затраты ручного труда;
• экономия денег на заказах анализов частным лабораториям.

Для онлайн-мониторинга состояния силовых трансформаторов компанией GlobeCore разработана система TOR-4. С ее помощью осуществляется мониторинг трансформаторов специального назначения (тяговые, рудничные, судовые, электропечные, трансформаторы ветрогенераторов и др.), а также трансформаторов с длительным сроком службы.

Система TOR-4 компании GlobeCore выполняет следующие функции:

1. Анализ трансформаторного масла-онлайн.
2. Удобное информирование пользователей о текущем состоянии трансформатора через web-интерфейс.
3. Cушка трансформаторного масла в случае выхода значения влагосодержания за заданные пределы.

Система TOR-4 постоянно находится возле трансформатора и подключена к нему с помощью трубопроводов. Все важные элементы системы, включая датчики, находятся внутри корпуса, степень защиты которого позволяет эксплуатировать оборудование онлайн-мониторинга трансформатора на открытом воздухе.

Какие параметры трансформатора мониторит система TOR-4

С помощью датчиков системой TOR-4 с частотой один раз в минуту измеряются:

• температура масла в верхней и нижней части трансформатора;
• активность воды в масле в верхней и нижней части трансформатора;
• относительная влажность масла в верхней и нижней части трансформатора;
• температура окружающего воздуха;
• относительная влажность окружающего воздуха.

Как видим, в качестве базового параметра системы мониторинга принято измерение влажности. Это связано с тем, что борьба с мокрым трансформатором является одной из главных задач при сервисном обслуживании.

Какие параметры вычисляет система TOR-4

Все измеренные данные через Интернет передаются на облачный сервер, где рассчитываются дополнительные параметры:

• содержание воды в масле в верхней и нижней части трансформатора;
• содержание воды в твердой изоляции в верхней и нижней части трансформатора;
• пробивное напряжение масла;
• индекс качества масла.

Таким образом, количество информационных параметров, доступных в системе TOR-4, больше количества установленных датчиков за счет применения расчетных алгоритмов.

Индекс качества масла – это комплексный показатель, который характеризует состояние трансформаторного масла в целом. Этот показатель хорошо коррелирует со степенью старения масла, поэтому может рассматриваться как альтернатива измерению кислотности онлайн.  Индекс качества масла меняется в диапазоне от нуля до единицы. Значение диапазона 0,8-1 соответствует хорошему состоянию трансформаторного масла, а значение диапазон 0-0,2 – плохому, состаренному маслу.

Особенности web-интерфейса системы TOR-4

Все результаты измерений и вычислений выводятся на web-странице, доступ к которой предоставляется по паролю, а количество пользователей с доступом не ограничено. Система дополнительно защищена от взлома шифрованием, поэтому получение информации третьими лицами исключено.

Визуализация данных сделана удобной для пользователя: на web-странице отображается список подстанций и трансформаторов каждой подстанции. Также в программу входит отображение трансформаторов на карте с представлением измерений и расчетов в виде графиков и диаграмм. Выбрав объект можно получить полную информацию о состоянии масла за весь период с момента установки системы TOR-4 возле трансформатора или за выбранный отрезок времени.

Даже находясь в отпуске, руководитель электроэнергетической компании или сотрудник сервисного подразделения может войти в систему с любого рабочего места и узнать состояние трансформаторного парка, не ожидая результата от лаборатории и не выезжая на место эксплуатации оборудования. Благодаря постоянному получению данных можно оценивать динамику изменений состояния трансформаторного масла, что делает систему TOR-4 более информативной в сравнении с периодическими анализами. И даже если по каким-либо причинам отсутствует Интернет, ни одно измерение не затеряется: все данные сохраняются и при возобновлении связи передаются на сервер в пакетном режиме.

Онлайн-сушка трансформатора c помощью системы TOR-5

Когда влагосодержание масла достигают заданного значения, система TOR-4 автоматически переходит из режима диагностики в режим обработки масла.

Обработка масла включает:

• фильтрацию — установлен фильтр с тонкостью фильтрации 10 мкм;
• сушку масла – вода поглощается сорбентом при последовательном прокачивании масла через адсорберы.

После восстановления параметров установка TOR-4 автоматически переходит из режима обработки масла в режим диагностики.

Обработка масла методом прокачивания через заполненные сорбентом адсорберы может рассматриваться как альтернативная сушка трансформатора. В этом случае масло отбирается системой TOR-4 с нижней точки и высушенное возвращается в верхнюю точку трансформатора. Из-за того, что вода в трансформаторе находится в постоянной миграции из масла в бумажную изоляцию и наоборот, циркуляция масла через адсорберы позволяет удалить воду не только из масла, но и из бумажной изоляции. Так достигается непрерывная сушка трансформатора. Благодаря системе TOR-4 трансформатор на протяжении всего срока службы находится в сухом состоянии.

Дополнительные возможности — газоанализатор водорода в потоке

Сушка с помощью сорбента, в отличие от термовакуумной сушки, не влияет на состав и количество растворенных в масле газов. Поэтому опционально в систему TOR-4 могут добавляться датчики, с помощью которых можно определять, например, содержание водорода в масле.

Непрерывный газовый анализ онлайн позволит расширить возможности системы TOR-4 и сделать диагностику состояния трансформатора еще более полной и информативной.

Выгоды от использования системы TOR-4

• продление срока службы трансформаторов за счет постоянного мониторинга важных параметров и своевременной обработки масла в режиме «онлайн»;
• увеличение сроков между сервисными обслуживаниями трансформаторов за счет периодической обработки масла в автоматическом режиме;
• экономия денег за счет отказа от лабораторных анализов;
• уменьшение расходов на страховку трансформаторов;
• уменьшение количества занятого квалифицированного персонала;
• сохранение окружающей среды за счет предотвращения аварий трансформаторов с разбрызгиванием изоляционного масла.

Если у вас возникли вопросы относительно использования и работы системы онлайн-диагностики трансформаторов TOR-4, отправьте их на нашу электронную почту, адрес которой вы можете найти в соответствующем разделе сайта.