Большинство сбоев высокого напряжения заявляют о себе на несколько месяцев вперед. Ацетилен появляется в трансформаторном масле задолго до разрушения изоляции. Коэффициент рассеяния ввода увеличивается в течение двух циклов испытаний, прежде чем он перегорает. Соединение распределительного устройства подвергается нагреву через несколько пиков нагрузки, прежде чем возникает дуга. Задача мониторинга состоит в том, чтобы уловить эти сигналы, пока исправление остается запланированным, предусмотренным в бюджете рабочим заданием, а не вынужденным отключением критической нагрузки с годовым ожиданием замены.

Принцип, отделяющий полезные программы от украшения приборной панели, прост: для каждого отслеживаемого параметра требуется пороговое значение и документированная реакция. В этом руководстве рассказывается о том, как расставить приоритеты для активов, какие параметры имеют реальную диагностическую ценность для трансформаторов и распределительных устройств класса от 35 до 220 кВ, как установить уровни сигнализации и как поэтапно развертывать систему, не загромождая рабочую группу шумом.

Ранжируйте активы по последствиям, а не по возрасту

Первый вывод: не каждый объект заслуживает непрерывного оснащения оборудованием, а разбрасывание датчиков по всему автопарку — это самый быстрый способ напрасно потратить бюджет. Расположитесь по последствиям неудачи и поместите финансирование в верхнюю часть списка. Три вопроса быстро сортируют большинство автопарков:

• Что питает актив и есть ли за ним избыточность?
• Сколько времени займет замена? Большие силовые трансформаторы изготавливаются на заказ, и срок поставки обычно составляет год или больше.
• Сколько стоит незапланированный сбой в виде простоя, сопутствующего ущерба и угрозы безопасности?

В рейтинге обычно наверху находится небольшой набор единиц. А Силовой трансформатор с низкими потерями 100 МВА 220 кВ обслуживание сетевой подстанции — лучший кандидат из учебника: серьезные последствия, длительный срок замены и проверенные методы диагностики. На уровне среднего напряжения Трансформаторы масляные 35 кВ Подача непрерывной технологической нагрузки оправдывает мониторинг, поскольку одна поездка может привести к простою всей производственной линии. Установки распределительного класса, монтируемые на столбе, обычно требуют плановой проверки и отбора проб масла, а не постоянного мониторинга, поскольку затраты на единицу продукции ниже, а наличие запасных частей лучше.

Параметры, имеющие реальную диагностическую ценность

Масляные силовые трансформаторы

Четыре группы параметров охватывают большую часть диагностической ценности:

• Анализ растворенных газов (ДГА). Неисправности внутри бака, будь то перегрев проводников, частичный разряд или искрение, приводят к образованию характерных газов, которые растворяются в масле. Водород и ацетилен являются наиболее яркими ранними индикаторами, а соотношение газов указывает на тип неисправности. Лабораторный отбор проб каждые 3–6 месяцев подходит большинству подразделений; непрерывные мультигазовые мониторы оправдывают свою стоимость на высшем уровне критичности.
• Термические данные. Температура верхнего масла и горячих точек обмотки измеряется в зависимости от нагрузки. Устойчивые температуры в горячих точках, превышающие расчетные пределы, резко ускоряют старение бумаги, поэтому в руководствах по загрузке, таких как IEC 60076-7, температурный режим считается основным фактором, влияющим на энергопотребление.
• Качество масла. Диэлектрическая прочность, содержание влаги и коэффициент мощности показывают, высыхает или загрязняется система изоляции.
• Втулки и переключатель ответвлений. Динамика коэффициентов емкости и коэффициента рассеяния на основе тестовых отводов вводов, а также количество операций и состояние контактов на переключателе отводов нагрузки, который неизменно является одним из наиболее подверженных отказам узлов в отраслевых исследованиях отказов.

Распределительное устройство высокого напряжения в металлическом корпусе

Отказы распределительных устройств концентрируются на соединениях и изоляционных поверхностях, поэтому состав мониторинга соответственно меняется:

• Обследования частичных разрядов с использованием переходного напряжения заземления и ультразвуковых методов, минимум ежеквартально на критически важных объектах. Активность частичного разряда обычно на несколько месяцев предшествует пробою изоляции.
• Инфракрасная термография шинных соединений и кабельных наконечников, находящихся под значительной нагрузкой. Инфракрасные смотровые окна в металлических панелях позволяют техническим специалистам сканировать оборудование, находящееся под напряжением, не открывая корпуса, что устраняет основную причину пропуска обхода с точки зрения безопасности.
• Выключатель записывает: счетчики операций, время работы и состояние механизма, поскольку выключатель, который не может устранить неисправность, превращает содержащееся в нем событие в событие уровня шины.

Одно замечание по закупкам: положения о мониторинге дешевле всего указать, пока состав еще находится на чертежной доске. При проведении торгов на распределительный шкаф высокого напряжения в металлическом корпусе , запросите у производителя схему расположения панелей, оставляющую место для датчиков частичного разряда и инфракрасных окон, а также проводку, которая подводит сигналы датчиков к доступной клеммной колодке.

На основе календаря ударов по состоянию для высоковольтных парков

Рассматриваются три стратегии обслуживания: реактивная (работа до отказа), превентивная (фиксированные календарные или интервалы работы) и основанная на состоянии (действовать, когда измеренное состояние превышает пороговое значение). Для высоковольтных объектов преимущественным является мониторинг на основе состояния, и причины носят скорее структурный, чем модный характер.

Режим работы до отказа рационален только в том случае, если отказ дешев и безвреден, что почти ничего не описывает при напряжении 35 кВ и выше. Техническое обслуживание с фиксированными интервалами имеет противоположный недостаток: оно игнорирует фактическое состояние. Неисправность, возникшая через неделю после запланированной пробы масла, продолжает расти до следующей, а исправный агрегат по-прежнему открывается, проверяется и снова пломбируется, потому что так предписывает календарь, даже несмотря на то, что каждое вмешательство несет в себе риск человеческой ошибки.

Мониторинг на основе условий соответствует физике. Преобладающие виды отказов трансформаторов и распределительных устройств развиваются постепенно и оставляют измеримые следы: газообразование, активность частичного разряда, повышение температуры. Такие структуры, как дорожная карта интеллектуальной энергетики IEC 63097, формализуют именно эту модель, обеспечивая непрерывную передачу данных о состоянии для принятия решений по управлению активами. Дисциплина, которую следует планировать, является процедурной, а не технической: программа, основанная на состоянии без письменных ответов, возвращается к реактивному техническому обслуживанию с подключенными дополнительными датчиками. Если вы начинаете с одного метода, начните с DGA; наш руководство по тестированию анализа растворенного газа подробно описывает практику отбора проб, структуру газовых разломов и их интерпретацию.

Установите пороговые значения для предупреждений и действий перед первым чтением

Решите, что означает каждый параметр, до того, как начнут поступать данные, иначе программа будет генерировать аргументы вместо решений. Двух уровней обычно достаточно: уровень предупреждения, который запускает увеличение выборки и расследования, и уровень действия, который запускает запланированное обесточивание или переключение нагрузки.

Две привычки обеспечивают работоспособность порогов. Во-первых, скорость изменений часто имеет большее значение, чем абсолютное значение: тенденция к устойчивому росту содержания водорода при умеренной концентрации может быть более актуальной, чем стабильное значение, немного превышающее общий предел. Во-вторых, адаптируйте ограничения к активу, а не копируйте общую таблицу. Для крупного силового трансформатора даже несколько частей на миллион ацетилена в масле являются настоящей находкой, поскольку ацетилен указывает на искрение или очень локализованные высокие температуры. Для температуры верхнего масла общепринятой практикой являются настройки сигнализации в диапазоне от 85 до 95 °C, адаптированные к конструкции агрегата и схеме нагрузки.

Наконец, укажите владельца каждого сигнала тревоги и дайте письменный ответ: кто будет уведомлен, что будет проверено в течение 24 часов, а что приведет к решению об отключении электроэнергии. Программы, которые отправляют сигналы тревоги в автоматический общий почтовый ящик, обучают всех игнорировать сигналы тревоги.

Пятиэтапное внедрение

Создавайте программу как последовательность действий, а не как грандиозный проект:

1. Инвентарь и звание. Перечислите каждый высоковольтный актив с указанием его класса напряжения, обслуживаемой нагрузки, резервирования и времени замены, а затем оцените последствия отказа.
2. Захват базовых показателей. Заводские приемочные испытания и измерения при вводе в эксплуатацию, включая характеристики SFRA, масляные экраны, коэффициент рассеяния и уровни частичного разряда, являются ориентирами, от которых зависит каждая последующая тенденция. Настаивайте на предоставлении полных, подлежащих передаче протоколов испытаний при покупке.
3. Сопоставьте метод с критичностью. Постоянный онлайн-мониторинг высшего уровня; плановое автономное тестирование (ДГА, термография, ПД-обследования) для среднего; визуальный осмотр и встречные отзывы в остальном.
4. Определите сигналы тревоги и реакции. Двухуровневые ограничения на каждый параметр с документированными действиями и именами владельцев.
5. Пересматривать ежегодно. Перенастраивайте пороговые значения после каждого вмешательства и после любого изменения характера нагрузки, поскольку трансформатор переходит в режим циклического пикового режима работы иначе, чем при постоянной базовой нагрузке.

Еще один момент относится к этапу закупок, поскольку на модернизацию расходуются бюджеты. Готовность к мониторингу дешево указать при покупке, а добавить позже — дорого: доступные клапаны отбора проб масла, контрольные краны для проходных изоляторов, индикаторы температуры обмотки, место для установки и проводка для датчиков, а также открытые протоколы связи, такие как IEC 61850 или Modbus, чтобы данные поступали в существующую систему SCADA, а не в собственный бункер. Попросите участников торгов оценить их как отдельные позиции. Поставщик, который собирает трансформатор, распределительное устройство и сборную подстанцию ​​как согласованный комплект, как это делает компания Jiangsu Dingxin Electric для диапазонов от 35 до 220 кВ, может интегрировать эти положения на заводе, а не оставлять их на импровизацию на месте.

Экономика завершает спор. Мониторинг оборудования и плановые испытания критически важного трансформатора или распределительного устройства обходятся в небольшую долю от одного вынужденного отключения: один аварийный ремонт, одна кампания по переработке нефти или годичное ожидание замены силового трансформатора. Начните с ранжирования последствий, поместите DGA и термографию на верхний уровень, подключите каждый сигнал тревоги к именованному ответу и расширяйте его за счет единиц, у которых есть датчики. Вот и вся схема, и она работает при любом размере автопарка.