Разработка системы диагностики и мониторинга силового трансформатора

Введение 4
1 Анализ состояния распределительных сетей РФ. Обзор наиболее распространённых поломок трансформаторов. Выявление наиболее критичные характеристик для мониторинга и диагностики 7
1.1 Обзор состояния оборудования распределительных сетей РФ 7
1.2 Обзор характеристик трансформатора как предмета исследования 13
1.3 Анализ наиболее распространённых неисправностей трансформатора 17
2 Анализ современных методов мониторинга и диагностики характеристик силовых трансформаторов, выявление наиболее перспективных методов 21
2.1 Обзор систем мониторинга, предлагаемых на рынке 21
2.2 Обзор методов регистрации частичных разрядов 23
2.2.1 Метод радиочастотной регистрации частичных разрядов 23
2.2.1.1 Карты спектральной мощности 27
2.2.1.2 Критерий расстояния 28
2.2.1.3 Оптимизация роя частиц 31
2.2.1.4 Каноническая оптимизация роя частиц 32
2.2.1.5 Оптимизация роя частиц с изменяющейся во времени инерцией 33
2.2.1.6 Оптимизация роя частиц с лидером старения и претендентами 33
2.2.1.7 Классификация событий 37
2.2.2 Выявление частичных разрядов с использованием пьезоэлектрических датчиков 42
2.2.2.1 Частичный разряд в силовых трансформаторах 45
2.2.2.2 Пьезоэлектрические датчики 46
2.2.2.3 Анализ акустических сигналов (энергия и спектральная плотность) 47
2.2.2.4 Экспериментальная установка 47
2.3 Мониторинг уровня вибраций 51
2.3.1 Физическое происхождение механических колебаний 51
2.3.2 Вибрации, зависящие от напряжения 52
2.3.3 Зависимые от тока вибрации 53
2.3.4 Частотный спектр колебаний 54
2.3.5 Долгосрочное измерение 55
2.4 Анализ состояния трансформатора по состоянию трансформаторного масла 58
2.4.1 Диэлектрическая прочность трансформаторного масла 60
2.4.2 Удельное сопротивление трансформаторного масла 62
2.4.3 Коэффициент диэлектрических потерь трансформаторного масла 63
2.4.4 Кислотность трансформаторного масла 64
2.4.5 Содержание воды в трансформаторном масле 64
2.4.6 Межфазное поверхностное натяжение трансформаторного масла 65
2.4.7 Температура вспышки трансформаторного масла 65
2.4.8 Температура застывания трансформаторного масла 66
2.4.9 Вязкость трансформаторного масла 66
3 Определение концепции системы. Выбор номенклатуры компонентов системы. Расчет стоимости данной системы диагностики 69
3.1 Выбор концепции системы диагностики и мониторинга 69
3.2 Определение номенклатуры элементов системы 76
3.3 Оценка стоимости предложенной системы 83
Заключение 85
Список используемых источников 87
Купить

Настоящая работа посвящена разработке относительно дешёвой системы мониторинга и диагностики характеристик относительно недорогих силовых трансформаторов в подстанциях 6-35/0,4кВ.
Актуальность темы. На сегодняшний день, рост потребления электроэнергии ускоряется с каждым годом быстрее, чем потребление какого-либо другого вида энергии. Основными точками роста потребления являются страны с развивающейся экономикой, такие как Индия и Китай.
Потребление электроэнергии в России составляет около 1.4трлн. кВтч, при ежегодном росте в пределах 4-5%. Выработка электроэнергии в России, по данным аналитического центра «СО ЕЭС», ежегодно увеличивается на 1,5-2,5%, следовательно, рост потребления электроэнергии идёт опережающими темпами.
С постоянным ростом потребления электрической энергии, к силовому электрооборудованию, в частности, к силовым трансформаторам предъявляются всё большие требования. Для обеспечения надёжной безаварийной работы трансформаторов, необходимо поддерживать оборудование в должном состоянии, своевременно производить обслуживание и ремонт вышедших из строя узлов, либо производить их замену.
Текущий парк трансформаторного оборудования РФ сильно изношен, особенно это касается оборудования распределительных сетей 6-35/0,4кВ. Срок эксплуатации сильно превышен, возникают аварийные ситуации, которые могут вызывать перебои в электроснабжении потребителей. На ближайшие 10 лет ФСК ЕЭС планирует провести глобальную модернизацию оборудования распределительных сетей.
Для предупреждения повреждений, аварий и увеличения эксплуатационного срока службы силовых трансформаторов, в последнее время наблюдается возрастающая тенденция использования систем мониторинга и диагностики. Внедрение систем диагностики на этапе модернизации оборудования - самый подходящий для этого момент. Но такие системы на текущий момент достаточно дорогие и использовать их для относительно недорогого оборудования нецелесообразно. Самые бюджетные системы предлагают сильно ограниченный функционал, оставаясь при этом достаточно дорогими.
С учётом планов по модернизации трансформаторного оборудования распределительных сетей, актуальность внедрения относительно недорогих систем мониторинга и диагностики характеристик силовых трансформаторов довольно высокая.
Цель и задачи работы. Целью данной работы является повышение надёжности работы и снижение аварийности трансформаторов распределительных сетей 6-35/0,4кВ.
Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:
1) Проанализировать состояние распределительных сетей РФ. Провести обзор наиболее распространённых поломок силовых трансформаторов. Выявить наиболее критичные характеристики для мониторинга и диагностики.
2) Проанализировать современные методы мониторинга и диагностики характеристик силовых трансформаторов, выявить наиболее перспективные методы.
3) Определить концепцию системы, выбрать номенклатуру компонентов данной системы и рассчитать стоимость данной системы диагностики.
Новизна работы. Предложена методика определения общего состояния трансформаторного масла, отличающаяся от используемых своей простотой и дешевизной, а также тем, что общее состояние масла определяется на основе показателя его мутности, а не на анализе его химического состава.
Предложена методика фиксирования частичных разрядов в силовых трансформаторах, отличающаяся от используемых дешевизной используемых пьезодатчиков, в отличии от используемых ВЧ/УВЧ регистраторов частичных разрядов и датчиков акустической эмиссии.
Практическая значимость. Предложенная система мониторинга и диагностики характеристик силового трансформатора имеет относительно низкую стоимость, что делает высокой целесообразность её применения для широкого парка трансформаторного оборудования распределительных сетей 6-35/0,4кВ с относительно низкой ценой.
Методы исследования. В данной работе проведён анализ наиболее распространённых неисправностей трансформаторов. Проведён сравнительный анализ методов мониторинга и диагностики характеристик силового трансформатора.
Объектом исследования является сама система мониторинга и диагностики характеристик силового трансформатора.
Предметом исследования является силовой трансформатор распределительных сетей 6-35/0,4 кВ.
Купить