44
Июль–август 2012
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
Трёхфазный
трансформатор
230
кВ
,
мощностью
225
МВА
,
установленный
на
электро
-
станции
Seven Mile.
BC Hydro следит за
состоянием трансформаторов
С этой целью компания устанавливает системы
диагностики и анализа растворённых газов на новые
и старые силовые трансформаторы.
Жами Бошо (Jamie Beauchamp) и Мухаммад Аршад (Muhammad Arshad),
BC Hydro
ТЕСТИРОВАНИЕ
и Мониторинг
С
иловые
трансформаторы
являются
одним
из
жизненно
важных
компонентов
энергосистемы
.
В
настоящее
время
энергокомпании
концен
-
трируют
свои
усилия
на
техническом
обслужи
-
вании
,
ориентированном
на
обеспечение
увеличения
срока
службы
оборудования
и
получения
максималь
-
ной
рентабельности
капиталовложений
без
снижения
надёжности
.
Большая
часть
силовых
трансформаторов
выработала
свой
нормативный
ресурс
.
Старение
вну
-
тренних
элементов
трансформаторов
сопровождается
образованием
горючих
газов
,
которые
растворяются
в
трансформаторном
масле
.
В
связи
с
этим
энергокомпа
-
нии
включают
в
свои
программы
управления
активами
тестирование
трансформаторного
масла
.
Руководители
предприятий
на
своём
опыте
знают
,
что
проведение
лабораторного
анализа
масла
на
на
-
личие
опасных
газов
два
раза
в
год
недостаточно
для
обнаружения
проблемных
ситуаций
,
которые
могут
раз
-
виваться
с
быстротой
от
нескольких
дней
до
нескольких
часов
.
Для
решения
этих
проблем
на
энергообъектах
начали
устанавливать
системы
мониторинга
раство
-
рённых
в
масле
газов
(
СМРГ
),
которые
производят
ана
-
лиз
газов
в
режиме
реального
времени
и
передают
ре
-
зультаты
на
центральную
станцию
мониторинга
.
Значение
СМРГ
Несмотря
на
то
,
что
СМРГ
успешно
применяются
в
последнее
десятилетие
,
руководители
энергообъектов
поначалу
предпочитали
оборудовать
ими
только
транс
-
форматоры
с
явными
признаками
старения
.
Их
легко
понять
,
потому
что
общая
проектная
стоимость
одной
СМРГ
может
достигать
55 000
долларов
,
а
это
довольно
крупное
вложение
.
Такие
вложения
рассматриваются
на
некоторых
объ
-
ектах
как
более
простой
способ
справиться
с
проблема
-
ми
эксплуатации
трансформаторов
,
существуют
и
дру
-
гие
причины
для
более
широкого
использования
систем
мониторинга
.
Одной
из
причин
для
внедре
-
ния
СМРГ
является
оценка
эффек
-
тивности
программ
технического
обслуживания
трансформаторов
с
любым
сроком
эксплуатации
.
Если
сравнить
с
расходами
на
за
-
мену
трансформатора
,
то
затраты
на
установку
СМРГ
представля
-
ются
оправданными
.
Руководите
-
ли
энергообъектов
знают
,
что
при
выходе
из
строя
крупного
транс
-
форматора
затраты
на
установку
нового
составят
от
3
до
4
миллио
-
нов
долларов
.
Причём
потребует
-
ся
около
двух
лет
на
выполнение
заказа
,
а
значит
,
будет
большая
упущенная
выгода
на
внутреннем
и
внешнем
рынках
электроэнергии
.
Некоторые
специалисты
рас
-
сматривают
значимость
установки
СМРГ
как
часть
программы
техни
-
ческого
обслуживания
,
что
иногда
приводит
к
спорам
о
необходимо
-
сти
устанавливать
устройства
мо
-
ниторинга
на
трансформаторах
,
которые
пока
не
приближаются
к
выработке
своего
ресурса
.
Авария
45
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Июль–август 2012
На
графике
показана
динамика
изменения
концентрации
растворённых
газов
по
данным
лабораторного
анализа
.
ТЕСТИРОВАНИЕ
и Мониторинг
трансформатора
BC Hydro,
который
ещё
не
выработал
своего
ресурса
,
также
показывает
важность
мониторин
-
га
всего
трансформаторного
оборудования
.
Мониторинг
вскрывает
проблемы
На
электростанции
Seven Mile
компании
BC Hydro
установлено
четыре
генераторных
трансформатора
.
Трансформаторы
мощностью
225
МВА
T1, T2
и
T3
были
установлены
в
1978
году
,
а
трансформатор
Т
4
мощно
-
стью
233
МВА
—
в
2003
году
.
На
всех
четырёх
транс
-
форматорах
были
установлены
газовые
реле
.
Когда
был
введён
в
строй
трансформатор
T4, BC Hydro
уста
-
новила
устройство
мониторинга
водорода
сразу
после
обнаружения
внутренних
повреждений
во
время
первой
подачи
напряжения
на
трансформатор
.
В
декабре
2004
года
в
баке
трансформатора
T1
началось
газообразование
,
что
было
зафиксировано
газовым
реле
,
и
служба
технического
обслуживания
компании
с
целью
получения
большей
информации
о
повреждении
переставила
устройство
мониторинга
во
-
дорода
с
трансформатора
T4
на
трансформатор
T1.
Дальнейшей
проверкой
было
выявлено
,
что
произошло
внутреннее
КЗ
вследствие
пробоя
изоляции
или
попа
-
дания
загрязнений
(
между
C2
и
F1).
В
цепи
заземления
C2-F1
для
минимизации
блуждающих
токов
и
снижения
газообразования
было
установлено
сопротивление
.
В
январе
2011
сработала
сигнализация
газового
реле
T2,
указав
на
внутреннее
повреждение
высоко
-
вольтного
ввода
.
Эти
два
события
заставили
руководство
BC Hydro
проверить
остальные
трансформаторы
станции
.
Они
решили
установить
на
каждый
трансформатор
СМРГ
для
анализа
8
газов
,
поскольку
эти
два
повреждения
не
были
обнаружены
регламентированными
испытаниями
масла
.
Измерение
концентраций
8
газов
обеспечивает
более
полную
информацию
о
наличии
внутренних
по
-
вреждений
в
трансформаторе
,
чем
мониторинг
только
одного
типа
газа
,
такого
как
водород
.
Система
анализа
растворённых
газов
,
которая
ис
-
пользует
полностью
автоматизированную
методику
,
сертифицированную
Национальным
институтом
стан
-
дартов
и
технологий
,
проверяется
и
совершенствуется
на
протяжении
всего
своего
существования
.
Энергети
-
ческие
компании
по
всему
миру
используют
газохрома
-
тографический
анализ
в
качестве
основы
стратегии
тех
-
нического
обслуживания
трансформаторов
.
В
июле
2011
СМРГ
были
установлены
на
трансфор
-
маторах
Т
2
и
Т
3,
а
в
октябре
2011
года
—
на
трансфор
-
маторах
T1
и
T4.
Сразу
же
после
установки
СМРГ
на
трансформаторы
T1
и
T4
сработала
аварийная
сигна
-
лизация
,
указывая
на
превышение
уровня
концентра
-
ции
газов
.
Это
не
удивительно
для
новых
систем
мони
-
торинга
в
течение
первых
48
часов
работы
(
пока
идёт
настройка
пороговых
значений
уставок
и
подстройка
аппаратуры
).
13
октября
,
через
два
дня
после
установки
СМРГ
,
аварийная
сигнализация
всё
ещё
срабатывала
на
трансформаторе
Т
1,
а
на
Т
4 —
отключилась
.
По
по
-
казаниям
СМРГ
,
были
повышены
уровни
концентрации
CH
4
(
метана
), C
2
H
6
(
этана
), H
2
(
водорода
)
и
суммарная
концентрация
растворённых
в
масле
горючих
газов
.
46
Июль–август 2012
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
Схема
внутренних
соединений
трансформатора
.
ТЕСТИРОВАНИЕ
и Мониторинг
Специалисты
службы
технического
обслуживания
ком
-
пании
BC Hydro
отключили
трансформатор
T1
и
произ
-
вели
отбор
проб
масла
из
всех
трансформаторов
для
выполнения
лабораторного
анализа
.
Они
также
связа
-
лись
со
специалистами
изготовителя
СМРГ
,
которые
проводили
испытания
системы
на
заводе
. 14
октября
компания
BC Hydro
получила
заключение
лаборато
-
рии
,
подтверждающее
повышенный
уровень
содер
-
жания
газов
,
соответствующий
показаниям
СМРГ
по
8
типам
газов
.
Техническая
служба
BC Hydro
отключила
трансфор
-
матор
Т
1
для
дальнейшей
проверки
.
Во
время
проведе
-
ния
электрических
испытаний
были
подозрения
на
за
-
земляющий
резистор
,
поскольку
уровень
концентрации
растворённых
в
масле
газов
соответствовал
тому
,
ко
-
торый
был
в
2004
году
.
Инженеры
заметили
,
что
после
последних
эксплуатационных
испытаний
в
сентябре
2011
года
заземляющий
провод
закоротил
резистор
и
повторилась
ситуация
,
которая
была
в
2004
году
.
Проблема
с
заземляющим
проводом
была
устра
-
нена
,
и
трансформатор
Т
1
был
снова
включён
в
рабо
-
ту
.
При
помощи
СМРГ
проверили
трансформатор
на
постоянство
уровня
концентрации
оставшихся
газов
.
В
дальнейшем
проблемы
не
возникали
.
Поскольку
газосодержание
оставалось
завышенным
,
были
вве
-
дены
новые
уставки
и
в
план
технического
обслужи
-
вания
на
2012
год
была
включена
дегазация
транс
-
форматора
Т
1.
Утром
18
ноября
повторно
сработала
аварийная
сигнализация
,
и
снова
уровень
одного
из
газов
превы
-
сил
все
новые
уставки
.
Трансформатор
был
тщатель
-
но
обследован
в
течение
6
часов
;
суммарный
уровень
концентрации
пяти
газов
вызывал
тревогу
,
и
трансфор
-
матор
снова
был
отключён
.
Ещё
раз
были
проведены
электрические
испытания
,
и
внутри
трансформатора
было
обнаружено
короткое
замыкание
,
на
этот
раз
между
между
С
1
и
F1.
В
цепь
заземления
C1-F1
был
установлен
резистор
,
и
на
трансформатор
подали
на
-
пряжение
для
проведения
8-
часовых
испытаний
по
вы
-
явлению
газообразования
.
Во
время
этих
испытаний
производился
ежечасный
отбор
проб
и
определение
газов
,
чтобы
решить
,
продолжать
испытания
или
нет
.
Трансформатор
T1
успешно
прошёл
испытания
под
на
-
пряжением
.
Газообразование
не
наблюдалось
.
В
то
же
самое
время
в
5
утра
18
ноября
в
северной
части
Вашингтона
,
примерно
в
200
км
к
югу
от
станции
Seven Mile,
было
зафиксировано
землетрясение
.
Толч
-
ки
магнитудой
4,6
балла
были
зафиксированы
персо
-
налом
,
проживающим
в
том
районе
,
хотя
и
неизвестно
,
было
землетрясение
причиной
второго
короткого
замы
-
кания
или
нет
.
Была
проведена
серия
испытаний
масла
трансфор
-
матора
Т
1.
Вследствие
обнаружения
загрязнений
для
обеспечения
надёжности
BC Hydro
решила
заменить
масло
до
подачи
напряжения
на
трансформатор
.
Во
время
замены
масла
для
выяснения
причины
КЗ
был
проведён
внутренний
осмотр
трансформатора
Т
1,
кото
-
рый
ничего
не
дал
. 14
декабря
трансформатор
Т
1
был
вновь
введён
в
эксплуатацию
с
двумя
заземляющими
резисторами
.
49
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Июль–август 2012
Используя
систему
мониторинга
,
под
-
ключённую
к
локальной
сети
,
специалистам
удалось
обнаружить
появление
газов
в
ре
-
жиме
реального
времени
,
и
это
помогло
им
принять
продуманные
технические
и
опе
-
ративные
решения
по
эксплуатации
транс
-
форматора
.
Во
время
испытаний
с
подачей
напряжения
на
трансформатор
T1
обслужи
-
вающему
персоналу
удалось
принять
допол
-
нительные
меры
безопасности
,
изолировав
зону
трансформатора
и
получая
информа
-
цию
из
офиса
.
Эффективный
инструмент
управления
активами
Анализируя
результаты
работы
,
проведён
-
ной
на
генерирующей
станции
Seven Mile, BC
Hydro
подтвердила
тот
факт
,
что
системы
мо
-
ниторинга
растворённых
газов
являются
вы
-
годным
приобретением
.
В
качестве
средства
раннего
предупреждения
они
придают
руково
-
дителям
технических
служб
уверенность
в
за
-
щищённости
оборудования
.
СМРГ
способны
продемонстрировать
необходимость
техниче
-
ского
облуживания
и
подтвердить
его
эффек
-
тивность
.
Опыт
BC Hydro
также
продемонстрировал
возможность
продления
срока
службы
про
-
блемных
трансформаторов
в
случае
работы
на
пониженных
нагрузках
до
замены
или
ка
-
питального
ремонта
.
Без
возможности
по
-
стоянного
мониторинга
(
только
при
наличии
лаборатории
для
проведения
анализа
масла
)
лучшим
решением
в
целях
эксплуатационной
безопасности
и
безопасности
персонала
мо
-
жет
быть
выведение
трансформатора
из
экс
-
плуатации
.
BC Hydro
разрабатывает
план
,
в
котором
при
закупке
новых
трансформаторов
преду
-
смотрена
установка
на
каждом
из
них
системы
диагностики
.
Компания
также
рассматривает
вопрос
разработки
технического
стандарта
,
в
котором
была
бы
предусмотрена
необходи
-
мость
установки
систем
мониторинга
раство
-
рённых
газов
для
старых
трансформаторов
в
целях
повышения
их
безопасности
и
обеспече
-
ния
надёжности
работы
.
Руководители
техни
-
ческих
служб
,
сравнивая
стоимость
трансфор
-
матора
и
системы
мониторинга
,
склоняются
к
необходимости
внедрения
системы
диагности
-
ки
в
режиме
реального
времени
.
Жами
Бошо
(Jamie Beauchamp, Jamie.
работал
в
BC
Hydro
с
момента
получения
диплома
бакалавра
тех
-
нических
наук
после
окончания
Университета
Вик
-
тории
в
1993
г
.
В
начале
своей
карьеры
работал
в
качестве
инженера
по
эксплуатации
,
а
сегодня
за
-
нимает
должность
старшего
инженера
по
техобслу
-
живанию
электрооборудования
в
Lower Columbia
Generation.
В
его
задачи
входит
техобслуживание
и
обеспечение
надёжности
работы
оборудования
гене
-
рирующей
станции
.
Мухаммад
Аршад
(Muhammad Arshad, Muhammad.
работает
на
BC Hydro
Канада
В
статье
описывается
опыт
использования
систем
мониторинга
растворённых
в
трансфор
-
маторном
масле
газов
для
оценки
состояния
си
-
ловых
трансформаторов
(
генераторных
),
эксплуатируемых
на
BC
HYDRO (
Канада
).
Представляется
интересным
отметить
несколько
моментов
,
которые
могут
быть
полезны
для
разработчиков
и
электроэнер
-
гетических
предприятий
,
эксплуатирующих
системы
мониторинга
(
СМ
)
трансформаторов
в
Российской
Федерации
.
1.
Из
всего
многообразия
диагностических
параметров
транс
-
форматоров
контролируются
только
концентрации
растворённых
в
трансформаторном
масле
газов
.
При
таком
подходе
удаётся
значи
-
тельно
снизить
стоимость
(
СМ
);
по
приведённым
в
статье
данным
,
стоимость
СМ
составляет
порядка
1,3—1,8%
от
затрат
на
уста
-
новку
нового
силового
трансформатора
.
В
отечественной
практике
контролируется
значительно
большее
число
диагностических
пара
-
метров
,
что
приводит
к
увеличению
относительной
стоимости
СМ
в
несколько
раз
.
В
то
же
время
отсутствует
анализ
опыта
эксплуа
-
тации
для
подтверждения
целесообразности
выбора
количества
контролируемых
параметров
.
2.
Для
силовых
трансформаторов
большой
мощности
(
более
200
МВА
)
предпочтительным
является
анализ
8
газов
.
В
этом
случае
в
режиме
on-line
становится
возможным
определение
не
только
само
-
го
факта
появления
повреждения
,
но
и
идентифицируется
характер
повреждения
.
3.
Значения
предельных
концентраций
газов
могут
корректи
-
роваться
в
зависимости
от
«
истории
болезни
»
трансформатора
.
Т
.
е
.
если
причина
,
по
которой
происходит
повышение
уровня
концен
-
трации
газов
,
устранена
,
то
новый
отсчёт
начинается
от
суще
-
ствующего
на
момент
устранения
причины
газообразования
уровня
концентраций
газов
вне
зависимости
от
их
значения
.
4.
До
сих
пор
нет
однозначного
ответа
на
вопрос
,
на
какие
транс
-
форматоры
устанавливать
СМ
—
на
новые
или
на
старые
?
Ответ
на
этот
вопрос
может
дать
анализ
опыта
эксплуатации
,
который
уже
можно
проводить
на
отечественных
электроэнергетических
объектах
,
т
.
к
.
с
момента
установки
первых
СМ
прошло
уже
около
10
лет
.
5.
В
статье
упоминается
,
что
результаты
анализов
концентра
-
ции
растворённых
газов
,
проведённые
в
лаборатории
,
совпали
с
по
-
казаниями
СМ
.
Тем
не
менее
открытым
остаётся
вопрос
отношения
к
СМ
:
это
измерительный
прибор
или
«
индикатор
»?
6.
Интересной
является
отмеченная
в
статье
возможность
продления
срока
службы
проблемных
трансформаторов
путём
сни
-
жения
уровня
нагрузки
.
Конечно
же
,
СМ
в
этом
случае
позволит
опти
-
мизировать
уровень
нагрузки
с
учётом
состояния
трансформатора
.
Однако
данный
вопрос
нуждается
в
дальнейшем
изучении
.
КОММЕНТАРИЙ
Леонид Дарьян, д.т.н., начальник
Департамента технического
развития и регулирования
ОАО «Холдинг МРСК»:
начальником
отдела
проектирования
.
В
круг
его
ин
-
тересов
входят
мониторинг
состояния
,
диагностика
и
оценка
остаточного
ресурса
силовых
трансформаторов
и
генераторов
.
В
2006
году
получил
степень
доктора
в
области
электроэнергетики
,
является
старшим
членом
IEEE.
Организации
,
упомянутые
в
статье
:
BC Hydro | www.bchydro.com
ТЕСТИРОВАНИЕ
и Мониторинг
Оригинал статьи: BC Hydro следит за состоянием трансформаторов
С этой целью компания устанавливает системы диагностики и анализа растворённых газов на новые и старые силовые трансформаторы.
Комментарий к статье:
Леонид Дарьян, д.т.н., начальник Департамента технического развития и регулирования ОАО «Холдинг МРСК»