Комплекс мониторинга и диагностики состояния масла AM-S

Силовые трансформаторы являются ключевыми элементами электрических сетей, обеспечивающими передачу, преобразование и распределение электроэнергии. Их надёжная работа критически важна для любой энергосистемы, а выход из строя может привести к значительным финансовым потерям и авариям.

Неотъемлемыми компонентами распределительной электрической сети являются силовые трансформаторы класса 35/6(10) кВ. К ним предъявляются повышенные требования по надёжности для обеспечения бесперебойной передачи электроэнергии к потребителям. В распределительных сетях 35/6(10) кВ основу составляют маслонаполненные силовые трансформаторы, из которых 60% эксплуатируется с превышением ресурса, то есть более 25 лет. Помимо возраста существует проблема перегрева трансформаторов. По данным АО «Сетевая компания»[1] (Казань), количество перегруженных трансформаторов составляет 13%, при этом количество трансформаторов с превышением допустимого нагрева масла составляет 3,5 %. Перегрев оказывает негативное влияние на состояние масла и изоляцию трансформатора. Правило Монтзингера гласит, что повышение температуры изоляции на 8-10^о С сверх номинала сокращает срок ее службы в 2 раза.

Старение парка трансформаторов в совокупности с перегревом ведёт к росту количества аварий из-за преждевременной выработки технического ресурса (22% от общего количества аварий)[2]. Все эти факторы выводят проблему своевременного отслеживания их состояния на первый план.

Основным фактором, непосредственно влияющим на ресурс трансформатора, является состояние изоляции, а именно трансформаторного масла и бумажной изоляции. Трансформаторное масло играет определяющую роль в изоляции узлов трансформатора, поскольку оно находится в постоянном контакте с окружающей средой и бумажной изоляцией. При этом все факторы, воздействующие на трансформатор во время его эксплуатации, так или иначе оказывают влияние на параметры масла — содержание воды (влажность), температуру, диэлектрическую проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь.

На данный момент в соответствии с требованиями по объёму и нормам испытаний электрооборудования периодичность испытания масла у трансформаторов напряжением до 35 кВ включительно составляет не реже 1 раза в 4 года, трансформаторов 110 кВ – не реже 1 раза в 2 года[3]. При этом всё остальное время между осмотрами и испытаниями удалённые трансформаторы находятся без наблюдения, что не даёт возможности оперативно выявлять ухудшение состояния масла. Особенно это касается удалённых трансформаторов 6-10 кВ.

Таким образом, одной из важнейших задач диагностики трансформаторов является непрерывный мониторинг и диагностика состояния трансформаторного масла, который позволяет регистрировать изменения его свойств под воздействием окисления, обводнения, разложения и загрязнения. Измерение сопротивления, относительной диэлектрической проницаемости, температуры масла в режиме онлайн позволяет эксплуатационным службам отслеживать динамику изменения его состояния, прогнозировать развитие негативных процессов и заблаговременно предпринимать меры по восстановлению диэлектрических свойств масла.

Комплекс мониторинга и диагностики масла AM-S в режиме реального времени обеспечивает контроль и диагностику состояния масла по его основным параметрам.

Основными достоинствами комплекса являются разумная стоимость и низкие эксплуатационные расходы, гибкость реализации. Различные варианты конструктивного исполнения обеспечивают удобство монтажа и технического обслуживания. Один из вариантов представлен на рис. 1.

Рис.1

Концептуально комплекс представляет собой чувствительный датчик, размещённый в зоне, заполненной маслом. Данные с датчика передаются в измерительно-преобразовательный блок, в котором они анализируются и обрабатываются в соответствии с нормативами. Вывод данных реализован по типу «Светофора», где значения параметров представлены сочетаниями зелёного, красного и жёлтого цветов.

Комплекс осуществляет измерение, сбор и расчёт следующих параметров масла:

сопротивление;
относительная диэлектрическая проницаемость;
температура масла;
тангенс угла диэлектрических потерь;
влагосодержание масла при данной температуре.

Благодаря автоматической корректировке заданных границ параметров в зависимости от измеряемой температуры масла комплекс показывает, в какой зоне пригодности по данному параметру находится контролируемое масло при любой температуре. Совокупное значение всех контролируемых параметров позволяет в режиме реального времени определять фактические состояние масла и его пригодность к дальнейшей эксплуатации. В комплексе с профилактическими мероприятиями это позволит продлить ресурс масла и твёрдой изоляции трансформаторов и сохранить их изоляционные свойства.

Возможная экономия в результате непрерывной диагностики трансформаторов и снижения количества ремонтов/замен на 40% может составить до 3,6 млрд. руб/год на ремонтах и до 1,4 млрд. руб/год на заменах (без учета простоев оборудования).

[1] По данным АО «Сетевая компания» (Казань), представленным на специализированной энергетической выставке «KazanEnergyExpo»

[2] По данным с официального сайта АО «Сетевая компания» (Казань) за 2023 г.

[3] СТО 34.01-23.1-001-2017 Объём и нормы испытаний электрооборудования