Тема: Разработка системы диагностики и мониторинга силового трансформатора

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

1. Обзор состояния распределительных сетей РФ показал, что большое количество оборудования морально и физически устарело. Множество трансформаторов имеют наработку выше срока эксплуатации. Из-за этого наблюдается повышенная аварийность.
При рассмотрении основных причин возникновения аварий в трансформаторах, были выявлены наиболее распространённые:
• Неисправности в системе охлаждения
• Газонасыщенность трансформаторного масла
• Старение масла
• Износ твёрдой изоляции
• Загрязнение трансформаторного масла
• Окисление трансформаторного масла
• Повышенная вибрация
Основываясь на информации о наиболее распространённых причинах аварий, сделан вывод, что система диагностики должна предупреждать данные типы аварий, основываясь на показаниях соответствующих датчиков.
2. Обзор современных методик определения состояния трансформатора, показал, что на текущий момент их существует большое множество. С каждым днём появляются новые прогрессивные методики.
Метод определения состояния твердой изоляции, основанный на фиксации частичных разрядов с помощью недорогих пьезодатчиков является очень эффективным для определения уровня частичных разрядов. По уровню выходного сигнала данный метод практически так же эффективен, как и метод акустической эмиссии, но цена оборудования значительно ниже.
3. В качестве основной концепции системы был сделан выбор в пользу классической системы SCADA. Основываясь на характеристиках для диагностики и на выбранных методиках, был сделан выбор номенклатуры элементов системы диагностики.
Расчёт общей стоимости показал, что данная система, обладая всеми необходимыми средствами для оценки состояния трансформатора, является относительно доступной в плане цены, что делает её установку более целесообразной в относительно недорогие подстанции с относительно недорогими трансформаторами.
Купить