Тема: Разработка системы непрерывного контроля силового трансформаторного оборудования

Электроэнергетика является базовой отраслью российской экономики. Надежность и эффективность функционирования электроэнергетики, бесперебойность снабжения потребителей обеспечивается за счет поддержания номинальных режимов работы электротехнических устройств.
В настоящее время с экономической точки зрения электроэнергетическая сфера России требует принятия мер по увеличению жизненного цикла разновидного электрооборудования. Конец прошлого века в России ознаменовался резким сокращением объемов строительства, модернизации и реконструкции электростанций и подстанций, и только в последнее время наметилась некоторая активность в этих направлениях.
Нестабильное экономическое состояние страны и большое количество морально устаревшей электротехнической аппаратуры не позволяют в ближайшем будущем осуществить ее замену. Из-за этого актуализируется проблема увеличения сроков службы и анализ вероятности дальнейшей эксплуатации энергооборудования, участвующего в электроснабжении общественных, промышленных и жилых инфраструктур.
Функционирование любой установки характеризуется износом, т.е. старением. В эксплуатационном цикле оборудования наиболее ресурсозатратными являются режимы пуска, работа с перегрузкой и особенно аварийные ситуации.
Основными неблагоприятными воздействиями в электрических аппаратах являются: нагрузки, налагаемые массой, давление рабочей среды, тепловые нагрузки различных узлов и деталей, воздействие агрессивных сред, эрозионное воздействие, контактные или динамические нагрузки, внутренние перенапряжения. Из-за постоянного износа требуется грамотная эксплуатация силового агрегата.
Оценка технического состояния энергооборудования электрических сетей по большей части связано с использованием эффективных методов технического контроля и инструментальной диагностики. Также грамотный мониторинг является неотъемлемой частью надежного и безопасного функционирования электрооборудования.
Система контроля состояния оборудования определяется стратегией его обслуживания. Обычно немощные агрегаты выводят из работы в случае полного факта повреждения. Крупные электрические аппараты в основном подвергаются обследованию и ремонту по заданному графику и составленному расписанию.
Однако планово-предупредительный ремонт может привести как к более высоким затратам (когда выполняются ненужные мероприятия по обслуживанию), так и к более высокому системному риску (когда нужные мероприятия своевременно не выполняются).
Силовое трансформаторное оборудование (трансформаторы и автотрансформаторы) - один из видов наиболее ответственного оборудования на электростанциях и подстанциях. При их изготовлении используются дорогостоящие материалы и комплектующие: электролитическая медь, электротехническая сталь и т.д. Именно это в конечном итоге определяет надежность всего объекта.
В силовые агрегаты в качестве изоляции заливают большой объем высокоочищенного трансформаторного масла, легковоспламеняющегося вещества, возгорание которого может подвергнуть опасности жизни оперативного персонала и нанести существенный ущерб дорогостоящему оборудованию, находящегося около энергоустановки.
Согласно подсчетам около 20% аварий на подстанциях сопровождаются взрывами и воспламенениями трансформаторов, поэтому защите электрооборудования от подобного развития неисправностей должно уделяться особое внимание.
На основании вышесказанного следует вывод о необходимости создания системы непрерывного контроля наиболее ответственного электрооборудования на электростанциях и подстанциях.
Целью данной работы является повышение надежности функционирования силового трансформаторного оборудования и увеличение срока его эксплуатации.
Достижением поставленной цели будет являться решение следующих задач:
• анализ дефектов в силовых трансформаторах и методов их диагностирования;
• анализ аппаратно-программных средств систем непрерывного контроля, разработка концепции системы мониторинга и диагностики состояния трансформаторного оборудования;
• технико-экономическое обоснование применения разработанной системы.
Купить

Выделены основные узлы силового энергооборудования:
а) активная часть;
б) изоляция;
в) устройство регулирования напряжения;
г) система охлаждения.
Рассмотрены такие характерные повреждения в силовом агрегате как:
1) Пробой изоляции
2) Разрушение вводов;
3) Выход из строя контактной системы переключающего устройства;
4) Поломка маслонасосов и вентиляторов охлаждающей системы.
Определено, что развитие неисправности в силовом трансформаторном оборудовании может проходить из-за старения материала и износа конструкционных элементов.
Рассмотрены различные методы диагностики состояния электрооборудования:
• тепловой
• хроматографический
• электрический
• вибрационный
• акустический
Рассмотрены основные требования при создании системы контроля и диагностики трансформаторного оборудования в режиме реального времени. Выбрана концепция трехуровневой схемы реализации системы непрерывного контроля состояния электрооборудования, которая включает в себя:
• уровень I (первичные датчики и измерительные системы)
• уровень II (блок мониторинга)
• уровень III (централизованный программно-технический комплекс)
Определены подсистемные модули, позволяющие контролировать:
• электрические показатели трансформатора;
• состояние активной части;
• состояние вводов;
• состояние устройства РПН;
• состояние системы охлаждения.
Выбрана необходимая аппаратура и программное обеспечение, позволяющее корректно функционировать разработанной системе.
Рассмотрены затраты на планово-предупредительный ремонт трансформаторного оборудования. Приведено технико-экономическое обоснование предлагаемой разработки. Выявлено, что использование новой системы наиболее выгодно при эксплуатации автотрансформаторов класса напряжения 220-500 кВ мощностью 125-500 МВА.
Купить