Безопасно ли включать снова?

Page 1
background image

Page 2
background image

20

Май–июнь 2013

    

20

На

 

первый

 

взгляд

 

оборудование

 

исправно

однако

 

изучение

 

результатов

 

анализа

 SFRA 

до

 

и

 

после

 

отключения

 

позволяет

 

определить

 

действительное

 

состояние

 

внутренних

 

компонентов

 

трансформатора

.

Н

еопределённость

 — 

враг

 

энергокомпании

Чтобы

 

её

 

избежать

было

 

разработано

 

мно

-

жество

 

методов

 

и

 

процедур

 

управления

 

ри

-

сками

 

или

 

их

 

снижением

 

для

 

электромехани

-

ческих

 

устройств

образующих

 

электроэнергетическую

 

систему

 

и

 

управляющих

 

ею

Но

 

какие

 

действия

 

мо

-

жет

 

предпринять

 

энергокомпания

когда

 

происходит

 

неожиданное

 

событие

приводящее

 

к

 

вынужденному

 

отключению

Как

 

энергокомпания

 

может

 

узнать

ис

-

правно

 

ли

 

критически

 

важное

 

оборудование

Метод

 

анализа

 

частотных

 

характеристик

 

позволяет

 

опреде

-

лить

безопасно

 

ли

 

возвращать

 

трансформатор

 

в

 

экс

-

плуатацию

или

 

же

 

есть

 

необходимость

 

в

 

поиске

 

аль

-

тернативного

 

решения

.

ТЕСТИРОВАНИЕ

 Оборудования

Безопасно ли включать 
снова?

Метод анализа частотных характеристик (sweep 
frequency response analysis — SFRA) позволяет 
принимать обоснованные решения на основании 
информации о состоянии внутренних компонентов 
трансформаторов.

Дэн Перри (Dan Perry), 

Lower Colorado River Authority, и

 Мэтт Гарбер (Matt Garber), 

Doble Engineering


Page 3
background image

21

  

Май–июнь 2013

21

Перемещение

 

трансформатора

измерения

 

в

 

режиме

 

разомкнутой

 

цепи

 

до

 

и

 

после

 

перемещения

Различия

 

для

 

низких

 

частот

 

подобного

 

рода

 

чаще

 

всего

 

объясняются

 

влиянием

 

магнитной

 

вязкости

Отсутствие

 

каких

-

либо

 

различий

 

для

 

высоких

 

частот

 

подтверждает

 

результаты

 

анализа

.

Интерпретация

 

результатов

 

метода

 SFRA 

понача

-

лу

 

кажется

 

достаточно

 

сложной

 

процедурой

однако

 

в

 

действительности

 

она

 

намного

 

проще

Частотная

 

ха

-

рактеристика

 

указанной

 

обмотки

 

трансформатора

 

яв

-

ляется

 

настолько

 

же

 

уникальной

как

 

отпечаток

 

пальца

наличие

 

отклонений

 

для

 

этой

 

характеристики

 

означает

что

 

между

 

замерами

 

произошли

 

изменения

Иногда

 

это

 

может

 

быть

 

опасное

 

механическое

 

изменение

напри

-

мер

 

повреждение

 

обмотки

а

 

иногда

 — 

естественный

 

процесс

как

например

результат

 

движения

 

жидкости

 

внутри

 

бака

 

трансформатора

 

или

 

изменение

 

в

 

схеме

 

заземления

При

 

сопоставлении

 

частотных

 

характери

-

стик

 SFRA 

с

 

целью

 

определения

 

дальнейших

 

действий

 

необходимо

 

учитывать

 

сами

 

частотные

 

характеристики

то

как

 

эти

 

характеристики

 

изменились

 

с

 

течением

 

вре

-

мени

 

и

что

 

важнее

 

всего

обстоятельства

при

 

которых

 

были

 

проведены

 

измерения

.

Применение

 

метода

 SFRA 

в

 

Lower Colorado River Authority

Энергокомпания

 Lower Colorado River Authority 

(LCRA) 

была

 

одним

 

из

 

первых

 

партнёров

 Double, 

кото

-

рые

 

стали

 

применять

 SFRA 

в

 

качестве

 

метода

 

диагно

-

стики

 

оборудования

Впервые

 LCRA 

применила

 

данный

 

метод

 

в

 2002 

году

 

для

 

оценки

 

состояния

 

своего

 

парка

 

трансформаторов

Технический

 

персонал

который

 

про

-

водил

 

испытания

смог

 

быстро

 

развить

 

свои

 

навыки

 

в

 

проведении

 

анализа

 

в

 

эксплуатационных

 

условиях

 

бла

-

годаря

 

графическому

 

характеру

 

результатов

и

 

данный

 

метод

 

стал

 

частью

 

стандартных

 

по

-

левых

 

испытаний

В

 

частности

в

 

случае

 

с

 

существенным

 

отказом

 

LCRA 

рассматривает

 SFRA 

как

 

ме

-

тод

 

более

 

подробного

 

анализа

 

фи

-

зических

 

изменений

 

в

 

сердечнике

 

и

 

обмотках

 

трансформатора

 

по

 

срав

-

нению

 

с

 

традиционными

 

методами

 

диагностики

Когда

 

трансформатор

 

отключается

 

от

 

линии

от

 

энергоком

-

пании

 

ждут

что

 

она

 

запустит

 

его

 

в

 

экс

-

плуатацию

 

как

 

можно

 

скорее

Возмож

-

ность

 

быстрого

 

анализа

 

результатов

 

и

 

их

 

сопоставления

 

с

 

эталонными

 

значениями

 

по

-

зволила

 LCRA 

принимать

 

своевременные

 

ре

-

шения

 

о

 

возвращении

 

трансформатора

 

в

 

работу

.

LCRA 

включила

 

метод

 SFRA 

в

 

программу

 

трёх

 

из

 

своих

 

испытаний

:

• 

подтверждение

 

достоверности

 

результатов

 

завод

-

ских

 

испытаний

 

во

 

время

 

приёмки

 

и

 

сдачи

 

оборудо

-

вания

 

на

 

месте

 

его

 

установки

;

• 

составление

 

наборов

 

эталонных

 

данных

 

после

 

сбор

-

ки

 

и

 

установки

 

нового

 

трансформатора

;

• 

стандартные

 

плановые

 

эксплуатационные

 

испыта

-

ния

 

и

 

сравнение

 

результатов

 

с

 

эталонными

 

данны

-

ми

принятыми

 

в

 

качестве

 

таковых

 

во

 

время

 

приёмо

-

сдаточных

 

испытаний

.

Анализ

 SFRA 

также

 

проводится

 

после

 

нарушений

 

нормального

 

режима

 

эксплуатации

 

и

 

различных

 

про

-

исшествий

После

 

отключения

 

трансформатора

 

крайне

 

важно

 

проявлять

 

осторожность

 

и

 

ограничивать

 

уровни

 

прилагаемого

 

напряжения

 

из

-

за

 

наличия

 

горючих

 

газов

 

в

 

баке

 

трансформатора

Ввиду

 

того

что

 

в

 

ходе

 

анализа

 

SFRA 

применяются

 

низкие

 

напряжения

, LCRA 

исполь

-

зует

 

этот

 

метод

 

для

 

поиска

 

и

 

устранения

 

неисправно

-

стей

 

сразу

 

же

 

после

 

происшествия

.

Любые

 

значительные

 

отклонения

 

в

 

частотных

 

ха

-

рактеристиках

 

свидетельствуют

 

о

 

наличии

 

физических

 

изменений

которые

 

могут

 

потребовать

 

дальнейше

-

го

 

анализа

Метод

 SFRA 

позволяет

 

проводить

 

анализ

 

состояния

 

оборудования

 

в

 

короткие

 

сроки

благодаря

 

чему

 LCRA 

может

 

своевременно

 

принимать

 

решения

 

о

 

возвращении

 

трансформатора

 

в

 

работу

.

Перемещение

 

трансформатора

В

 

связи

 

с

 

реконструкцией

 

подстанции

 

345 

кВ

 LCRA 

была

 

вынуждена

 

пере

-

местить

 

автотрансформатор

 345/138 

кВ

, 480 

МВА

приблизительно

 

на

 91 

м

Это

 

оборудование

 

является

 

резерв

-

ным

 

в

 

системе

и

 

автотрансформа

-

тор

 

переместили

чтобы

 

установить

 

на

 

территории

 

подстанции

 

новый

 

трансформатор

Учитывая

 

не

-

большое

 

расстояние

, LCRA 

приняла

 

решение

 

о

 

переме

-

щении

 

оборудования

 

в

 

со

-

бранном

 

состоянии

 

с

 

целью

 

сокращения

 

времени

 

про

-

стоя

вызванного

 

разборкой

 

и

 

последующей

 

сборкой

 

обо

-

ТЕСТИРОВАНИЕ

 Оборудования


Page 4
background image

22

Май–июнь 2013

    

22

Анализ

 

частотных

 

характеристик

 (Sweep Frequency Response 

Analysis — SFRA)

В

 

области

 

диагностики

 

трансформаторов

 SFRA — 

это

 

метод

 

измерений

предоставляющий

 

пользователю

 

информацию

 

о

 

состоянии

 

внутренних

 

компонентов

 

оборудования

Измерения

 SFRA 

обычно

 

проводятся

 

на

 

об

-

мотке

 

при

 

различных

 

частотах

Как

 

правило

диагностика

 

начинается

 

с

 

частот

 

верхнего

 

диапазона

 1—10 

МГц

 

и

 

заканчивается

 

нижним

 

диапазоном

 — 

от

 10 

кГц

 

до

 20 

Гц

, — 

а

 

соотношение

 

напряжения

 

на

 

выходе

 

и

 

входе

 

на

 

каждом

 

шаге

 

регистрируется

 

и

 

рассчитывается

.

Отклик

полученный

 

для

 

всего

 

диапазона

 

диагностических

 

частот

часто

 

сравнивают

 

с

 

отпечатком

 

пальца

он

 

уникальным

 

образом

 

описывает

 

электрические

 

характеристики

 

каждого

 

устройства

При

 

анализе

 

данных

 SFRA 

пользователь

 

обращает

 

внимание

 

на

 

частоту

при

 

которой

 

наступает

 

резонанс

  (

и

 

антирезонанс

хотя

 

первый

 

упомянутый

 

термин

 

часто

 

включает

 

в

 

себя

 

и

 

это

 

значение

).

Резонанс

 — 

пик

 

или

 

спад

 

на

 

частотной

 

характеристике

 SFRA — 

представляет

 

собой

 

переход

 

от

 

доминирую

-

щего

 

эффекта

 

одного

 

реактивного

 

элемента

 

в

 

цепи

 

к

 

другому

Ёмкости

 

и

 

индуктивности

 

по

-

разному

 

реагируют

 

на

 

сигналы

 

переменного

 

тока

поскольку

 

последовательная

 

ёмкость

 

блокирует

 

низкие

 

частоты

 

и

 

пропускает

 

вы

-

сокие

 

частоты

индуктивность

 — 

наоборот

Как

 

только

 

отклик

 

определён

любое

 

его

 

изменение

 

отражает

 

изме

-

нение

 

в

 

физическом

 

состоянии

 

оборудования

в

 

большинстве

 

случаев

 

это

 

физическое

 

смещение

хотя

 

это

 

также

 

может

 

быть

 

результатом

 

какого

-

нибудь

 

естественного

 

явления

.

Анализ

 

по

 

методу

 SFRA 

эффективнее

 

всего

когда

 

частотные

 

характеристики

 

уже

 

определены

однако

 

срав

-

нение

 

с

 

характеристиками

 

для

 

аналогичного

 

оборудования

 

обычно

 

может

 

дать

 

результаты

 

практически

 

такой

 

же

 

ценности

а

 

опытный

 

аналитик

 

может

 

выделить

 

важную

 

информацию

 

при

 

сопоставлении

 

характеристик

 

для

 

разных

 

фаз

.

В

 

диагностике

 

любой

 

комплексной

 

системы

 

присутствуют

 

свои

 

сложности

тем

 

не

 

менее

 

в

 

случае

 

с

 SFRA 

их

 

можно

 

преодолеть

 

при

 

помощи

 

анализа

 

данных

В

 

частности

одно

 

явление

 

с

 

известными

 

причиной

 

и

 

объяснени

-

ем

 

даёт

 

большое

 

число

 

ложноположительных

 

сигналов

 

о

 

механическом

 

изменении

 

в

 

оборудовании

Это

 

магнит

-

ная

 

вязкость

которая

 

объясняется

 

взаимодействием

 

между

 

сердечником

 

трансформатора

 

и

 

баком

 

с

 

маслом

в

 

который

 

он

 

погружён

Определить

есть

 

ли

 

проблемы

связанные

 

с

 

магнитной

 

вязкостью

можно

проанализиро

-

вав

 

условия

 

проведения

 

измерений

Эти

 

условия

 

в

 

сочетании

 

с

 

анализом

 

соответствующих

 

физических

 

явлений

 

позволяют

 

определить

на

 

что

 

стоит

 

обратить

 

внимание

.

Замыкания

измерения

 

в

 

режиме

 

разомкнутой

 

цепи

до

 

и

 

после

 

замыкания

 

слева

 

показывают

 

новый

 

резонанс

 

на

 

частоте

 

приблизительно

 

550 

Гц

 

и

 

различия

 

на

 

более

 

высоких

 

частотах

что

 

соответствует

 

смещению

 

обмотки

 

и

 

проблемам

 

между

 

обмотками

Значительное

 

падение

 

при

 

низких

 

частотах

 

в

 

измерениях

 

справа

 

говорит

 

о

 

разомкнутой

 

обмотке

Осмотр

 

трансформатора

 

на

 

месте

 

подтвердил

 

результаты

 

этой

 

диагностики

.

ТЕСТИРОВАНИЕ

 Оборудования

рудования

Для

 

погрузки

 

оборудования

 

на

 

прицеп

 

и

 

его

 

разгрузки

 

на

 

новом

 

месте

 

установки

 

применили

 

подъёмные

 

устройства

 

и

 

стропы

в

 

процессе

 

работы

 

регистратор

 

толчков

 

не

 

зарегистрировал

 

каких

-

либо

 

отрицательных

 

воздействий

 

на

 

перемещаемое

 

обо

-

рудование

.

Для

 

выявления

 

любых

 

возможных

 

механических

 

изменений

 

до

 

и

 

сразу

 

же

 

после

 

перемещения

 

провели

 

анализ

 SFRA. 

Сопоставление

 

частотных

 

характеристик

 

до

 

и

 

после

 

показало

 

наличие

 

отклонения

 

измерений

что

 

потребовало

 

дальнейшего

 

анализа

.

Магнитная

 

вязкость

 

представляет

 

собой

 

изменение

 

в

 

различных

 

магнитных

 

доменах

существующих

 

в

 

пла

-

стинах

 

сердечника

 — 

по

 

мере

 

того

 

как

 

изменяется

 

тем

-

пература

или

 

даже

 

если

 

оборудование

 

не

 

перемеща

-

ют

броуновское

 

движение

 

изолирующей

 

жидкости

 

и

 

её

 

последующее

 

столкновение

 

с

 

сердечником

 

трансфор

-

матора

 

может

 

изменять

 

магнитную

 

энергию

аккумули

-

рованную

 

в

 

стальном

 

сердечнике

Это

 

явление

 

главным

 

образом

 

ограничивается

 

нижним

 

диапазоном

 

частотной

 

характеристики

 SFRA. 

Если

 

бы

 

действительно

 

произо

-

шло

 

механическое

 

изменение

 

или

 

смещение

 

сердечни

-


Page 5
background image

23

  

Май–июнь 2013

23

ка

это

 

бы

 

повлияло

 

на

 

ёмкостную

 

связь

 

вокруг

 

сердечника

 

и

следовательно

на

 

частотную

 

ха

-

рактеристику

 

при

 

более

 

высоких

 

частотах

Тем

 

не

 

менее

 

никакие

 

из

 

этих

 

явлений

 

не

 

наблюдались

.

Одним

 

из

 

доказательств

 

влияния

 

магнитной

 

вязкости

 

является

 

её

 

воздействие

 

на

 

все

 

обмот

-

ки

Это

 

наблюдается

 

в

 

отклике

 

для

 

общей

 

обмот

-

ки

 

той

 

же

 

фазы

По

 

результатам

 

анализа

а

 

также

 

других

 

измерений

не

 

указывающих

 

на

 

наличие

 

проблемы

 

при

 

данных

 

условиях

трансформатор

 

признали

 

годным

 

к

 

эксплуатации

Впоследствии

 

трансформатор

 

установили

 

на

 

другой

 

подстан

-

ции

где

 

он

 

приблизительно

 

в

 

течение

 

одного

 

года

 

работал

 

без

 

каких

-

либо

 

проблем

.

Короткое

 

замыкание

 

на

 

землю

Рассмотрим

 

ещё

 

один

 

пример

В

 2012 

году

 

в

 

автотрансформаторе

 345/138 

кВ

, 672 

МВА

к

 

тому

 

времени

 

находившемся

 

в

 

эксплуатации

 

более

 

двух

 

лет

произошло

 

короткое

 

замыкание

 

на

 

землю

 

на

 

фазе

 C, 

что

 

привело

 

к

 

отключению

 

трансформатора

 

от

 

линии

 

после

 

срабатывания

 

дифференциальной

 

защиты

Во

 

время

   

анализа

 

события

 

обнаружили

что

 

также

 

сработало

 

реле

 

дав

-

ления

Анализ

 

отказа

 

показал

что

 

событие

вероятнее

 

всего

затронуло

 

только

 

трансформатор

поскольку

 

от

-

ключение

 

не

 

вызвало

 

никаких

 

последствий

 

в

 

масштабе

 

всей

 

системы

Все

 

указывало

 

на

 

то

что

 

произошёл

 

вну

-

тренний

 

отказ

Был

 

проведён

 

анализ

 SFRA 

и

 

сравнение

 

частотных

 

характеристик

предоставленных

 

производи

-

телем

 

для

 

того

 

же

 

положения

 

РПН

.

При

 

сопоставлении

 

исходного

 

значения

 

с

 

результа

-

том

 

последнего

 

измерения

 

в

 

режиме

 

разомкнутой

 

цепи

 

в

 

одной

 

фазе

 

отметили

 

смещение

 

на

 

минимальной

 

ча

-

стоте

Тем

 

не

 

менее

 

на

 

частоте

 

около

 550 

Гц

 

появился

 

новый

 

резонанс

Наблюдались

 

другие

 

отклонения

 

для

 

более

 

высоких

 

частот

 — 

как

 

в

 

диапазоне

 

низких

 

частот

 

в

 

кГц

что

 

соответствует

 

смещению

 

обмотки

так

 

и

 

в

 

диа

-

пазоне

 

средних

 

частот

 

в

 

кГц

что

 

соответствует

 

пробле

-

мам

 

с

 

межобмоточным

 

пространством

Само

 

по

 

себе

 

сопоставление

 

только

 

этой

 

фазы

 

с

 

эталонными

 

значе

-

ниями

как

 

правило

указывает

 

на

 

замыкание

 

в

 

обмотке

.

Признаки

 

физического

 

смещения

 

ещё

 

более

 

оче

-

видны

 

в

 

частотных

 

характеристиках

составленных

 

по

 

результатам

 

испытаний

 

для

 

отдельной

 

фазы

наряду

 

с

 

вышеуказанными

 

проблемами

 

с

 

обмотками

 

и

 

межобмо

-

точным

 

пространством

область

связанная

 

с

 

откликом

 

сердечника

показала

 

значительное

 

падение

 

на

 

мини

-

мальных

 

частотах

Этот

 

вид

 

отклика

 

часто

 

ассоцииру

-

ется

 

с

 

разомкнутой

 

цепью

 

обмотки

В

 

любом

 

случае

 

значительное

 

изменение

 

в

 

частотных

 

характеристиках

 

нельзя

 

рассматривать

 

просто

 

как

 

следствие

 

воздей

-

ствия

 

магнитного

 

поля

.

Из

-

за

 

значительных

 

отклонений

 

в

 

результатах

 

про

-

ведённых

 

измерений

 SFRA 

потребовался

 

визуальный

 

осмотр

 

внутренних

 

компонентов

 

оборудования

 

на

 

ме

-

сте

 

с

 

целью

 

оценки

 

масштаба

 

повреждений

При

 

дан

-

ном

 

осмотре

 

был

 

выявлен

 

отказ

 

обесточенного

 

меха

-

низма

 

переключения

 

отпаек

что

 

вызвало

 

значительное

 

физическое

 

повреждение

 

и

как

 

следствие

размыкание

 

цепи

 

обмотки

 

высокого

 

напряжения

.

Диагностика

 

внутренних

 

компонентов

 

трансформатора

SFRA 

представляет

 

собой

 

уникальный

 

инстру

-

мент

 

диагностики

позволяющий

 LCRA 

принимать

 

обоснованные

 

решения

 

о

 

состоянии

 

своих

 

трансфор

-

маторов

а

 

персоналу

 

энергокомпании

 — 

проводить

 

быстрый

 

анализ

 

результатов

 

диагностики

 

во

 

время

 

критических

 

отключений

Интеграция

 

этого

 

метода

 

во

 

все

 

этапы

 

испытаний

 

трансформатора

  (

приёмо

-

сдаточные

стандартные

 

плановые

а

 

также

 

в

 

проце

-

дуру

 

поиска

 

и

 

устранения

 

неисправностей

позволя

-

ет

 LCRA 

анализировать

 

состояние

 

оборудования

 

на

 

предмет

 

наличия

 

значительных

 

физических

 

повреж

-

дений

влияющих

 

на

 

его

 

работоспособность

 

и

 

эксплу

-

атационные

 

характеристики

.

SFRA 

доказал

 

свою

 

эффективность

 

в

 

диагностике

 

как

 

метод

позволяющий

 

различать

 

частотные

 

харак

-

теристики

указывающие

 

на

 

неисправность

 

оборудова

-

ния

и

 

частотные

 

характеристики

свидетельствующие

 

о

 

нормальной

 

работе

 

оборудования

Благодаря

 

анализу

 

исправности

 

трансформаторов

 

с

 

применением

 

метода

 

SFRA LCRA 

может

 

продолжать

 

выполнять

 

свою

 

миссию

 

по

 

обеспечению

 

надёжного

 

энергоснабжения

 

своих

 

по

-

требителей

.  

Дэн

 

Перри

 (Dan Perry, dan.perry@lcra.org) — 

руко

-

водитель

 

отдела

 

управления

 

и

 

защиты

 

систем

 

в

 Lower 

Colorado River Authority, 

г

Остин

штат

 

Техас

США

Имеет

 9-

летний

 

опыт

 

работы

 

в

 

области

 

осуществления

 

диагностических

 

испытаний

 

оборудования

 

подстанции

 

в

 

должности

 

инженера

 

по

 

испытаниям

 

в

 LCRA, 

ранее

 

работал

 

в

 

компании

-

производителе

 

трансформаторов

В

 

настоящее

 

время

 

завершает

 

обучение

 

для

 

получения

 

степени

 

бакалавра

 

по

 

специальности

  «

Компьютерные

 

технологии

».

Мэтт

 

Гарбер

 (Matt Garber, mgarber@doble.com) — 

инженер

 

отдела

 

по

 

работе

 

с

 

клиентами

 

в

 Doble 

Engineering. 

Работает

 

в

 

сфере

 

электроэнергетики

в

 

области

 

планирования

эксплуатации

 

и

 

обслуживания

 

энергосистем

на

 

протяжении

 

более

 5 

лет

Окончил

 

Массачусетский

 

университет

Амхерст

со

 

степенями

 

бакалавра

 

в

 

области

 

электротехники

 

и

 

антропологии

.

Компания

упомянутая

 

в

 

статье

:

LCRA | www.lcra.org

ТЕСТИРОВАНИЕ

 Оборудования


Читать онлайн

Метод анализа частотных характеристик (sweep frequency response analysis — SFRA) позволяет принимать обоснованные решения на основании информации о состоянии внутренних компонентов трансформаторов.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»