Программно-аналитический комплекс принятия решений в ходе реализации метода определения ресурса трансформаторного масла

Page 1

Page 2

120

диагностика и мониторинг

Программно-аналитический
комплекс принятия решений в ходе
реализации метода определения
ресурса трансформаторного масла

УДК 621.314.212

Высогорец

к.т.н., доцент кафедры

ДЭО ФГАОУ ДПО

«ПЭИПК» Министерства

энергетики РФ

Горец

студент кафедры ССИ

НИУ «ВШЭ СПб»

Определен

оптимальный

объем

регенерационных

работ

для

различных

состо

яний

масел

условиях

энергопроизводства

По

результатам

научных

исследо

ваний

разработаны

Метод

экспериментального

определения

ресурса

жидкого

диэлектрика

мер

по

его

восстановлению

Алгоритм

управления

качеством

жидкого

диэлектрика

трансформаторном

оборудовании

»,

необходимые

для

поддержания

удовлетворительных

эксплуатационных

характеристик

масла

Для

повышения

качества

принимаемых

решений

ходе

реализации

метода

обработки

полученных

результатов

разработан

программно

аналитический

комплекс

Советник

по

обслуживанию

трансформаторов

»,

позволяющий

опе

ратору

согласно

предлагаемых

подсказок

выбрать

верный

алгоритм

действий

оптимальные

рекомендации

по

ТОиР

Ключевые

слова

регенерация, жидкий

диэлектрик, трансфор-

матор, метод, алгоритм,

программно-аналитиче-

ский комплекс

каждом силовом трансформаторе имеют место индивидуаль-

ные условия работы масел, а химический состав различных

марок масел специфичен. Поэтому номенклатуру профилак-

тических работ по восстановлению ресурса масла оправданно

определять путем моделирования процессов в лабораторных условиях.

Данный метод определения сложен в силу многокомпонентности полу-

чаемых взаимосвязанных результатов и множества влияющих факторов,

необходимых к учету при выборе алгоритма реализации эксперимента.

Для минимизации ошибок оператора при постановке эксперимента

и в последующем формулировании диагноза целесообразна разработка

программно-аналитического комплекса принятия решений, позволяю-

щая на основе проводимых измерений согласно предлагаемых подска-

зок выбрать верный алгоритм действий и оптимальные рекомендации

по ТОиР.

ПОДБОР

ОПТИМАЛЬНЫХ

МЕР

ПО

ВОССТАНОВЛЕНИЮ

МАСЛА

УСЛОВИЯХ

ЭНЕРГОПРОИЗВОДСТВА

Для решения задачи подбора оптимальных мер по регенерации масла

в условиях энергопроизводства необходимо определить возможные ком-

бинации профилактических работ. При определенной степени старения

масла для восстановления его ресурса требуется разный набор меро-

приятий. Обозначим следующие основные работы, проводимые в элек-

тросетевых организациях при снижении ресурса масла.

Первый вариант

— замена силикагеля в термосифонном (адсорбци-

онном) фильтре, стабилизация масла присадкой агидол-1 (ионол) путем

введения концентрированного раствора ионола в бак трансформатора

на работающем оборудовании.

Второй вариант

— замена силикагеля в термосифонном (адсорб-

ционном) фильтре, регенерация трансформаторного масла с помощью

маслорегенерационных установок, стабилизация масла присадкой аги-

дол-1 (ионол) на отключенном оборудовании.

Третий вариант

— проведение капитального ремонта по второй груп-

пе сложности (с проведением промывки активной части от продуктов ста-

рения), замена эксплуатационного трансформаторного масла на свежее.

Соответственно, затраты на проведение работ для вышеуказанных

вариантов будут различными. Формулы расчета затрат указаны в таб-

лице 1. Возникающие затраты (

) будут иметь минимальное и макси-

мальное значения, то есть значения ниже и выше которых быть не мо-

Page 3

121

гут, и будут зависеть от доли

утраченного ресурса масла.

Исходя из результатов

проведенных эксперимен-

тальных работ следует, что

ключевыми

параметрами

качества масла, на основе

изменения которых можно

определять

номенклатуру

работ и расходы по восста-

новлению ресурса масла, яв-

ляются показатели КЧ и



Проведена сортировка полу-

ченных результатов измере-

ний по принципу: отобраны

все случаи, в которых встре-

чаются значения КЧ рав-

ные или более 0,05 мгКОН/г

и/или



, равные или пре-

вышающие 6%. Полученные

результаты представлены на

рисунке 1. Здесь штриховкой

обозначены области, в ко-

торых располагается макси-

мальное количество точек:

проб масла, для которых наи-

более эффективными были

признаны регенерационные

работы, имеющие расход си-

ликагеля не менее 5% от мас-

сы обрабатываемого масла.

При этом нижняя граница заштрихованной области на

оси ординат определена установленными в ходе ис-

следований [1] пороговыми значениями показателей

качества масла для КЧ > 0,04 мгКОН/г (рисунок 1а)



> 6% (рисунок 1б).

На рисунке 2 представлена кривая роста затрат,

отражающая изменение стоимости работ от доли

утраченного ресурса масла. При построении кривой

принято: затраты W

м1

условно равны 1, затраты

м2

условно равны 2 и затраты

м3

условно равны 3.

Из рисунка 2 следует, что интервал значений доли

утраченного ресурса масла от 0,25 до 0,45 будет оп-

тимальным с точки зрения затрат на проведение про-

филактических работ по предотвращению процессов

глубокого старения масел. При этом доля утраченного

ресурса определялась исходя из следующих условий.

Если условно принять полностью израсходованный

ресурс масла равным 100% (доля, равная 1), то:

– израсходованный ресурс равным 50% (доля 0,5)

будет во всех случаях, когда после окисления

проб эксплуатационных масел в лабораторных

Табл. 1. Расчет затрат на проведение

профилактических работ по восстановлению ресурса масла

Номер

варианта

проведения

работ

Номенклатура работ

Формула расчета затрат (

)

Первый

вариант

Замена силикагеля в термо-

сифонном фильтре

Стабилизация масла присадкой

м1

Второй

вариант

Замена силикагеля в термо-

сифонном фильтре

Регенерация масла специаль-

ной установкой

Стабилизация масла присадкой

м2

м1

Третий

вариант

Капитальный ремонт трансфор-

матора по второй группе слож-

ности (с проведением промывки

активной части от продуктов

старения)

Замена эксплуатационного

масла на свежее

м3

кр

м2

Примечание:

— стоимость 1 кг силикагеля, руб.;

— масса силикагеля, засыпанного

в термосифонный (адсорбционный) фильтр, кг;

— стоимость 1 кг агидола-1 (ионола), руб.;

— масса агидола-1 (ионола), необходимого для ввода в бак силового трансформатора, кг;

— стоимость работ по замене силикагеля в термосифонном (адсорбционном) фильтре

(определяется в соответствии с базовыми ценами — ремонт термосифонных фильтров II груп-

пы сложности в зависимости от типа фильтра), руб.;

— стоимость работ по обработке транс-

форматорного масла (определяется в соответствии с базовыми ценами — заливка масла

в трансформатор № 01080301), руб. за 1 т;

— объем заливаемого концентрированного рас-

твора, м

;

— стоимость работ по обработке трансформаторного масла (определяется в со-

ответствии с базовыми ценами — регенерация со стабилизацией трансформаторного масла

№ 01080701), руб. за 1 т;

м1

— объем обрабатываемого масла, м

;

кр

— стоимость капиталь-

ного ремонта силового трансформатора по II группе сложности;

м2

— объем залитого в масло-

бак силового трансформатора изоляционного масла, м

;

— стоимость 1 т масла, руб.

Рис

. 1.

Значения

исходных

показателей

качества

масла

восстановление

ресурса

которых

эффективно

только

при

расходе

силикагеля

не

менее

от

массы

масла

)

для

КЧ

;

)

для



а)

Количество измерений

Кисл

отное числ

о, мгК

ОН/г

Количество измерений

б)

Танг

енс уг

ла диэ

лек

трических

по

терь масла, %

Рис

. 2.

Динамика

изменения

затрат

на

восстановление

ресурса

масла

зависимости

от

степени

его

старения

доли

утраченного

ресурса

№

5 (56) 2019

Page 4

122

условиях образовывался потенциальный осадок

(продукты глубокого окисления);

– израсходованный ресурс равным 25% (доля 0,25)

будет во всех случаях, когда после окисления

проб эксплуатационных масел в лабораторных

условиях потенциальный осадок отсутствует,

однако при этом имеет место содержание кис-

лых соединений, образованных после окисления

сверх допустимой нормы;

– во всех остальных случаях ресурс будет признан

не израсходованным.

В качестве ключевого критерия, позволяющего

оценить эффективность проведения работ по восста-

новлению ресурса масла, принято следующее утверж-

дение [2, 3]: положительным результатом определены

все случаи, когда обработанная проба трансформа-

торного масла была стабильнее исходной не менее

чем в два раза по показателям КЧОМ и Осадок.

В ходе научных исследований при реализации

специальных лабораторных экспериментов была

проведена оценка эффективности предлагаемых

мер для реальных объектов с последующим отбо-

ром наиболее оптимальных, по итогам которых опре-

делен минимальный объем регенерационных работ

для различных состояний масел.

Для определения набора мероприятий по вос-

становлению жидкого диэлектрика был разработан

«Метод экспериментального определения ресурса

жидкого диэлектрика и мер по его восстановлению»

(далее — Метод) [4]. Метод предназначен для каче-

ственной оценки старения минерального эксплуата-

ционного трансформаторного масла, а также опре-

деления оптимальных мер по его восстановлению

в условиях электрохозяйства для силовых транс-

форматоров (автотрансформаторов) напряжением

35–220 кВ, залитых маслами I группы (низкой ста-

бильности [5]), II группы (средней стабильности [5])

или их смесью, а также смесью масел III группы (вы-

сокой стабильности [5]) с группами I и II.

Сущность метода в части качественной оценки

ресурса масла заключается в его форсированном

окислении в лабораторных условиях при заданных

параметрах, в части определения мер по его восста-

новлению — в проведении лабораторного экспери-

мента по моделированию процесса восстановления

масла по установленным прави-

лам и определения оптимального

решения на основе комплексного

рассмотрения полученных ре-

зультатов эксперимента.

Для повышения точности и до-

стоверности оценки техническо-

го состояния трансформаторов

(приоритетно со сверхнорматив-

ным сроком эксплуатации) в ряде

случаев помимо базового набо-

ра параметров, определяющих

индекс технического состояния

функционального узла изоляци-

онной системы [6], необходима

дополнительная

информация,

уточняющая техническое состо-

яние обследуемого объекта и по-

зволяющая назначить объемы работ по ТОиР. Насто-

ящий метод ориентирован на проведение глубокого

анализа с подбором оптимального взаимодействия,

направленного на снижение операционных расходов

и повышение надежности трансформатора.

ПРОГРАММНО

АНАЛИТИЧЕСКИЙ

КОМПЛЕКС

СОВЕТНИК

ПО

ОБСЛУЖИВАНИЮ

ТРАНСФОРМАТОРОВ

Алгоритмизация разработанного Метода позволила

сформировать программно-аналитический комплекс

«Советник по обслуживанию трансформаторов»

(СпОТ), необходимый для принятия решений в ходе

реализации Метода (рисунок 3).

СпОТ позволяет оператору на основе проводи-

мых измерений согласно предлагаемых подсказок

выбрать верный алгоритм действий, а также опти-

мальные рекомендации по ТОиР.

В основу СпОТ заложены:

– разработанный «Алгоритм управления качеством

жидкого диэлектрика в трансформаторном обо-

рудовании» (далее — Алгоритм);

– разработанная по результатам исследований

«Матрица решений по организации специального

лабораторного эксперимента». Матрица построе-

на с учетом многообразия затрат на проведение

вышеуказанных регенерационных работ и реше-

ния задач моделирования: выбора наиболее

оптимального варианта по качеству и стоимости

работ в зависимости от исходного состояния

эксплуатационного масла трансформатора. При

обнаружении наличия растворимого шлама в экс-

плуатационном масле установлено, что масло

имеет значительную степень старения с высо-

ким риском выпадения осадков в маслосистеме,

что может вызвать резкое снижение надежности

работы трансформатора. Соответственно, масла,

в которых обнаружен шлам, не рекомендуются

к использованию по прямому назначению после

регенерации указанными методами, проведение

экспериментальных работ в данных маслах пред-

ставляется нецелесообразным;

– разработанная по результатам исследований

«Матрица оценки результатов эксперименталь-

ных работ по подбору оптимальных мер для

ДИАГНОСТИКА

И МОНИТОРИНГ

Рис

. 3.

Окно

со

сведениями

программе

Page 5

123

восстановления качества транс-

форматорного масла».

По итогам реализации мето да

экспериментального определения

ресурса жидкого диэлектрика и мер

по его восстановлению проводится

комплексная оценка результатов,

согласно которой определяется

эффективность подбираемых мер

по отношению к базовому замеру,

а также формируются рекоменда-

ции по ТОиР с учетом требований

таблицы 2 [7].

В совокупности, разработан-

ные Метод, Алгоритм и СпОТ по-

зволяют определить оптимальный

набор мероприятий, необходимый

для поддержания качества масла

в удовлетворительном состоянии.

ВЫВОДЫ

1. Для решения задачи подбора

оптимальных мер по регенерации

масла в условиях энергопроизвод-

ства определены возможные ком-

бинации профилактических работ.

По результатам исследований уточнен минимальный

объем регенерационных работ для различных состо-

яний масел.

2. Разработаны «Метод экспериментального опре-

деления ресурса жидкого диэлектрика и мер по его

восстановлению», «Алгоритм управления качеством

жидкого диэлектрика в трансформаторном оборудо-

вании», программно-аналитический комплекс «Со-

ветник по обслуживанию трансформаторов», позво-

ляющие определить перечень работ по ТОиР для

поддержания качества масла в удовлетворительном

состоянии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Высогорец С.П. Обеспечение на-

дежности силовых трансформа-

торов на основе управления каче-

ством масла. СПб.: ПЭИПК, 2015.

117 с.

2. Аптов И.С., Хомяков М.В. Химиче-

ские материалы в электрохозяй-

стве. М.: Энергия, 1969. 280 с.

3. Брай И.В. Регенерация трансфор-

маторных масел. М.: Химия,1972.

168 с.

4. Высогорец С.П. Методы диагнос-

тического обследования маслона-

полненного оборудования. Книга

2: Методика определение ресурса

трансформаторных масел / Под

общ. ред. А.И. Таджибаева. СПб.:

ПЭИПК, 2012. 26 с.

5. РД 34.43.105-89. Методические

указания по эксплуатации транс-

форматорных масел. М.: Технор-

матив, 2007. 51с.

6. Методика оценки технического со-

стояния основного технологиче-

ского оборудования и линий элек-

тропередачи электрических стан-

ций и электрических сетей. Приказ

Минэнерго РФ от 26.07.2017 г.

№ 676. URL: http://docs.cntd.ru/

document/456088008.

7. СТО 01.Б7.02-2017. Техническое

диагностирование маслонапол-

ненного оборудования по резуль-

татам анализа трансформаторно-

го масла. Стандарт организации.

Утв. приказом ПАО «МРСК Севе-

ро-Запада» от 15.01.2018 №16.

СПб, 2018. 76 с.

REFERENCES
1. Vysogorotets S.P. Provision of pow-

er transformer reliability based on

oil quality control.

Sankt-Peterburg,

PEIPK

[Saint-Petersburg Power En-

gineering Institute], 2015, 117 p.

2. Aptov I.S., Khomyakov M.V. Chemi-

cal materials in electrical facilities.

Moscow,

Energiya

[Power], 1969,

280 p.

3. Bray I.V. Regeneration of transform-

er oils. Moscow,

Khimiya

[Chem-

ics],1972, 168 p.

4. Vysogorotets S.P. Methods of diag-

nostic examination of the oil-ﬁ lled

equipment. Book 2: Methods of

transformer oil resource determina-

tion / Under general editorship of

A.I. Tadzhibayev.

Sankt-Peterburg,

PEIPK

[Saint-Petersburg Power En-

gineering Institute], 2012, 26 p.

5. Regulatory Directive 34.43.105-89.

Guidelines for transformer oil appli-

cation. M: Tekhnormativ, 2007, 51 p.

6. Technique for technical condition es-

timation of the main equipment and

power transmission lines of electri-

cal stations and networks. Order

of Ministry of Energy of RF dated

26.07.2017, № 676. URL: http://

docs.cntd.ru/document/456088008.

(in Russian)

7. Company Standard 01.Б7.02-2017.

Technical diagnosis of the oil-ﬁ lled

equipment based on transformer oil

analysis. Company standard con-

ﬁ rmed by PJSC "IDGC of North-

West" dated 15.01.2018 №16. Saint-

Petersburg, 2018, 76 p.

Табл. 2. Требования к качеству эксплуатационных масел, залитых в сило-

вые трансформаторы напряжением 35–220 кВ, применяемых при плани-

ровании и реализации экспериментальных работ

Наименование показателя

Удовлетво-

рительный

результат

измерения

Область

«риска»

Неудовлетво-

рительны

результаты

измерения

Кислотное число, мгКОН/г

< 0,05

0,05–0,15

> 0,15

Водорастворимые кислоты

и щелочи, мгКОН/г

рН ≥ 5,5

–

< 0,014

≥ 0,014

–

Тангенс угла диэлектрических

потерь масла при 90°С, %

< 6

6–12

> 12

Содержание антиокислитель-

ной присадки, % массы

> 0,1

0,1–0,05

< 0,05

Общее содержание шлама, % отсутствие

(< 0,005)

–

присутствие

(≥ 0,005)

Стабильность против окисления:
Кислотное число окисленного

масла, мгКОН/г

< 0,1

–

> 0,1

Массовая доля осадка, %

< 0,01

–

> 0,01

Условия процесса окисления

1. Расход кислорода — 200 мл/мин.

2. Температура термостатирования — 120°С.

3. Время термостатирования — 14 часов.

4. Катализатор — медная пластина.

№

5 (56) 2019

Оригинал статьи: Программно-аналитический комплекс принятия решений в ходе реализации метода определения ресурса трансформаторного масла

Ключевые слова: регенерация, жидкий диэлектрик, трансформатор, метод, алгоритм, программно-аналитический комплекс

Читать онлайн

Определен оптимальный объем регенерационных работ для различных состояний масел в условиях энергопроизводства. По результатам научных исследований разработаны «Метод экспериментального определения ресурса жидкого диэлектрика и мер по его восстановлению» и «Алгоритм управления качеством жидкого диэлектрика в трансформаторном оборудовании», необходимые для поддержания удовлетворительных эксплуатационных характеристик масла. Для повышения качества принимаемых решений в ходе реализации метода и обработки полученных результатов разработан программно-аналитический комплекс «Советник по обслуживанию трансформаторов», позволяющий оператору согласно предлагаемых подсказок выбрать верный алгоритм действий и оптимальные рекомендации по ТОиР.