Разработка алгоритмов и способов мониторинга состояния силовых трансформаторов в распредсетях на основе синхронизированных векторных измерений

background image

background image

8

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 2(33), 

июнь

 2024

И

нтеграция

 

технологий

 

синхронизированных

 

век

-

торных

 

измерений

  (

СВИ

в

 

автоматизированные

 

системы

 

управления

  (

оперативно

-

информацион

-

ные

 

комплексы

 — SCADA/OMS/DMS) 

с

 

последую

-

щим

 

переходом

 

к

 

автоматизированным

 

системам

 

техноло

-

гического

 

управления

 

нового

 

поколения

 (Wide Area Control 

Systems — WACS) 

предоставит

 

принципиально

 

новые

 

воз

-

можности

 

по

 

управлению

 

энергосистемой

Основное

 

пре

-

имущество

 

технологии

 

СВИ

 

связано

 

с

 

возможностью

 

расчета

 

на

 

любом

 

уровне

 

управления

 

на

 

базе

 

шести

 

синхрофазоров

 

тока

 

и

 

напряжения

 

конкретного

 

присоединения

 

около

 

сотни

 

параметров

 

режима

 

энергосистемы

 

по

 

основной

 

гармонике

 

(

рисунок

 1), 

а

 

при

 

использовании

 

синхрофазоров

 

с

 

различ

-

ных

 

присоединений

 

может

 

производиться

 

идентификация

 

параметров

 

самой

 

энергосистемы

Это

 

открывает

 

новые

 

возможности

 

для

 

управления

 

режимами

 

работы

 

энергосис

-

темы

 

и

 

позволяет

 

разрабатывать

 

системы

 

противоаварий

-

ной

 

и

 

режимной

 

автоматики

 

нового

 

поколения

.

Опыт

 

внедрения

 

СВИ

 

в

 

системах

 

мониторинга

 

переход

-

ных

 

режимов

 (Wide Area Measurement System — WAMS) 

и

 

прогресс

 

в

 

микроэлектронике

 

обеспечили

 

разработку

 

устройств

 

с

 

небольшими

 

массогабаритными

 

размерами

 

и

 

невысокой

 

стоимостью

сопоставимой

 

со

 

стоимостью

 

многофункциональных

 

измерительных

 

преобразователей

 

телемеханики

Это

 

позволяет

 

сделать

 

прогноз

 

о

 

массовом

 

применении

 

подобных

 

устройств

 

на

 

подстанциях

 

различных

 

классов

 

напряжения

 

и

 

в

 

распределительных

 

сетях

 6–110 

кВ

.

Данные

полученные

 

от

 

устройств

 

СВИ

могут

 

быть

 

использованы

 

для

 

расчета

 

параметров

 

моделей

  (

схем

 

за

-

мещения

различного

 

электрооборудования

В

 

частности

Максим

 

ТОЛСТЫХ

главный

 

специалист

 

управления

 

инноваций

 

Департамента

 

технологического

 

развития

 

и

 

инноваций

 

ПАО

 «

Россети

 

Северо

-

Запад

»

Разработка

 

алгоритмов

 

и

 

способов

 

мониторинга

 

состояния

 

силовых

 

трансформаторов

 

в

 

распредсетях

 

на

 

основе

 

синхронизированных

 

векторных

 

измерений

Внедрение

 

современных

 

информационно

-

коммуникацион

-

ных

 

технологий

 

позволяет

 

повышать

 

эффективность

 

кон

-

троля

 

жизненного

 

цикла

 

электрооборудования

 

подстанций

 

и

 

электрических

 

сетей

Этому

 

процессу

 

способствует

 

ши

-

рокое

 

использование

 

разнообразных

 

цифровых

 

датчиков

 

и

 

интеллектуального

 

электрооборудования

 

в

 

сочетании

 

с

 

применением

 

скоростных

 

коммуникаций

позволяя

 

ре

-

шать

 

не

 

только

 

типовые

 

задачи

 

в

 

части

 

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

удаленного

 

управления

учета

 

электроэнер

-

гии

но

 

и

 

в

 

перспективе

 

обеспечивать

 

мониторинг

 

и

 

диагно

-

стику

 

высоковольтного

 

электрооборудования

.

Сергей

 

КУЛИКОВ

начальник

 

управления

 

инноваций

 

Департа

-

мента

 

технологического

 

развития

 

и

 

инноваций

 

ПАО

 «

Россети

 

Северо

-

Запад

»

Контроль

 

технического

 

состояния


background image

9

СВИ

 

позволяют

 

производить

 

верификацию

 

измерительных

 

трансформаторов

 

тока

 

и

 

напряжения

а

 

также

 

производить

 

онлайн

-

мониторинг

 

состояния

 

силовых

 

трансформаторов

.

Возможность

 

непрерывно

 

в

 

темпе

 

процесса

 

отслежи

-

вать

 

электромагнитные

 

параметры

 

силовых

 

трансформа

-

торов

 

с

 

помощью

 

устройств

 

СВИ

 

должна

 

позволить

 

снизить

 

эксплуатационные

 

затраты

 

за

 

счет

 

наличия

 

объективной

 

информации

 

об

 

их

 

техническом

 

состоянии

сокращения

 

продолжительности

 

и

 

изменения

 

периодичности

 

проведе

-

ния

 

технического

 

обслуживания

 

и

 

ремонта

а

 

также

 

в

 

целом

 

повысить

 

надежность

 

распределительных

 

электрических

 

сетей

 

и

 

уменьшить

 

вероятность

 

аварийных

 

отключений

.

Организация

 

мониторинга

 

состояния

 

и

 

диагностики

 

первичного

 

высоковольтного

 

оборудования

 

электрических

 

подстанций

  (

ПС

является

 

важной

 

задачей

 

для

 

современ

-

ной

 

электроэнергетики

Анализ

оценка

 

и

 

прогнозирование

 

состояния

 

оборудования

 

ПС

в

 

том

 

числе

 

одного

 

из

 

наибо

-

лее

 

ответственных

 

и

 

дорогостоящих

 

элементов

 — 

силового

 

трансформатора

позволяют

 

не

 

только

 

продлить

 

срок

 

службы

 

оборудования

но

 

и

 

выявить

 

возникновение

 

дефекта

 

на

 

ран

-

ней

 

стадии

тем

 

самым

 

предотвратить

 

возникновение

 

и

 

раз

-

витие

 

аварийных

 

ситуаций

 

за

 

счет

 

своевременного

 

реагиро

-

вания

 

персонала

 

по

 

факту

 

возникновения

 

события

С

 

целью

 

обеспечения

 

возможности

 

перехода

 

от

 

регламентного

 (

плано

-

вого

осмотра

 

оборудования

 

к

 

предиктивному

 

анализу

 

состо

-

яния

 

оборудования

 (

с

 

планово

-

предупредительного

 

механиз

-

ма

 

управления

 

ТОиР

 

к

 

риск

-

ориентированному

 

управлению

 

ТОиР

по

 

заказу

 

ПАО

  «

Россети

 

Северо

-

Запад

» 

АО

  «

ФИЦ

» 

совместно

 

с

 

ООО

  «

Инженерный

 

центр

  «

Энергосервис

» 

вы

-

полнило

 

научно

-

исследовательскую

 

работу

  (

далее

 — 

НИР

Работа

) «

Разработка

 

алгоритмов

 

и

 

способов

 

мониторинга

 

состояния

 

силовых

 

трансформаторов

 

в

 

распределительных

 

электрических

 

сетях

 35–110 

кВ

 

на

 

основе

 

синхронизирован

-

ных

 

векторных

 

измерений

». 

В

 

настоящей

 

статье

 

приведены

 

основные

 

результаты

полученные

 

в

 

ходе

 

выполнения

 

НИР

ПРОБЛЕМАТИКА

В

 

настоящее

 

время

 

для

 

мониторинга

 

силовых

 

трансформа

-

торов

 

чаще

 

всего

 

используются

 

электрические

магнитные

тепловизионные

акустические

вибрационные

 

методы

 

кон

-

троля

а

 

также

 

хроматографический

 

анализ

 

растворенных

 

газов

 

в

 

жидком

 

диэлектрике

 (

масле

) [1], 

также

 

применяются

 

комплексные

 

методы

 [2, 3]. 

Указанные

 

методы

 

разработаны

 

для

 

использования

 

их

 

совместно

 

с

 

планово

-

предупреди

-

тельным

 

подходом

 

к

 

ремонту

 

оборудования

 

и

 

не

 

могут

 

вы

-

полняться

 

в

 

автоматизированном

 

режиме

Невозможность

 

автоматизированного

 

мониторинга

 

силового

 

оборудования

 

приводит

 

к

 

фактической

 

невозможности

 

предиктивного

 

вы

-

явления

 

серьезных

 

неисправностей

 

оборудования

ПРЕДЛОЖЕННАЯ

 

МЕТОДИКА

В

 

выполненном

 

НИОКР

 

предложена

 

методика

 

монито

-

ринга

 

состояния

 

силовых

 

трансформаторов

 

в

 

распреде

-

лительных

 

электрических

 

сетях

 35–110 

кВ

 

на

 

основе

 

син

-

хронизированных

 

векторных

 

измерений

Методика

 

может

 

быть

 

реализована

 

на

 

ПС

обладаю

-

щих

 

информационно

-

измерительным

 

комплексом

  (

ИИК

), 

в

 

состав

 

которого

 

входят

 

устройства

представленные

 

на

 

рисунке

 2. 

Указанная

 

методика

 

заключается

 

в

 

следующем

 

осуществлении

 

расчета

 

параметров

 

силового

 

транс

-

форматора

 

по

 

измеряемым

 

значениям

 

синхровекто

-

ров

 

фазных

 

токов

 

и

 

напряжений

;

 

контроль

 

состояния

 

силового

 

трансформатора

 

путем

 

срав

-

нения

 

измеряемых

 

параметров

 

силового

 

трансформатора

 

Рис

. 2. 

ИИК

необходимый

 

для

 

реализации

 

методики

 

на

 

двух

-

обмоточном

 

силовом

 

трансформаторе

 (1, 2 — 

измерительные

 

трансформаторы

 

тока

 

и

 

напряжения

; 3, 5 — 

УСВИ

 

фазных

 

токов

 

и

 

напряжений

; 4 — 

устройство

 

контроля

 

положения

 

ступеней

 

устройства

 

регулирования

 

напряжения

 

трансформа

-

тора

устройство

 

контроля

 

температуры

 

окружающей

 

среды

6 — 

устройство

 

обработки

 

полученных

 

данных

; 7 — 

устрой

-

ство

 

передачи

 

полученных

 

данных

)

Рис

. 1. 

Синхровекторы

Быстрый

 

расчет

 

около

 100 

параметров

 

режима

 

присоединения

U

.

1(1)

,

U

.

2(1)

,

U

.

0(1)

,

 

İ

1(1)

,

 

İ

2(1)

,

 

İ

0(1)

S

.

a

(1)

,

 S

.

b

(1)

,

 S

.

c

(1)

,

 S

.

(1)

,

 S

.

1(1)

,

 S

.

2(1)

,

 S

.

0(1)

...

 

дополнительно

 

для

 

защиты

 

z

a

,

 z

b

,

 z

c

,

 z

1

,

 z

2

,

 z

...

 

Быстрый

 

расчет

 

параметров

 

режима

 

присоединения

с

 

учетом

 

высших

 

гармоник

U

.

1

,

U

.

2

,

U

.

0

,

 

İ

1

,

 

İ

2

,

 

İ

0

S

.

a

,

 S

.

b

,

 S

.

c

,

 S

.

,

 S

.

1

,

 S

.

2

,

 S

.

0

...

 

дополнительно

 

для

 

защиты

 

z

a

,

 z

b

,

 z

c

,

 z

1

,

 z

2

,

 z

...

 

Оценка

 

параметров

 

схемы

 

замещения

и

 

параметров

 

эквивалентной

 

энергосистемы

 

на

 

основе

 

синхровекторов

 

тока

 

и

 

напряжения

 

отдельных

 

присоединений

U

.

a

(1)

,

U

.

b

(1)

,

U

.

c

(1)

,

 

İ

a

(1)

,

 

İ

b

(1)

,

 

İ

c

(1)

,

 f

Эквивалентные

 

синхровекторы

напряжения

 

и

 

тока

 

присоединения

U

.

a

,

U

.

b

,

U

.

c

,

 

İ

a

,

 

İ

b

,

 

İ

c

6

7

4

3

ВН

НН

1

2

5


background image

10

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 2(33), 

июнь

 2024

с

 

их

 

теоретическими

 

значениями

 

с

 

учетом

 

нормативно

 

установленных

 

допустимых

 

отклонений

 

этих

 

параметров

 

и

 

погрешностей

 

различных

 

типов

.

Методика

 

основана

 

на

 

использовании

 

Г

-

образной

 

схе

-

мы

 

замещения

 

для

 

двухобмоточного

 

трансформатора

 (

ри

-

сунок

 3). 

В

 

состав

 

методики

 

включены

 

формулы

 

для

 

расчета

 

с

 

использованием

 

СВИ

 

в

 

режиме

 

реального

 

времени

 

таких

 

величин

как

коэффициент

 

трансформации

напряжение

 

короткого

 

замыкания

потери

 

короткого

 

замыкания

поте

-

ри

 

холостого

 

хода

суммарные

 

потери

ток

 

холостого

 

хода

сопротивление

 

продольной

 

ветви

 

Г

-

образной

 

схемы

 

заме

-

щения

 

трансформатора

сопротивление

 

поперечной

 

ветви

 

Г

-

образной

 

схемы

 

замещения

 

трансформатора

Для

 

каждой

 

из

 

перечисленных

 

величин

 

согласно

 

нормативной

 

докумен

-

тации

 

определены

 

максимальные

 

допустимые

 

отклонения

 

от

 

номинальных

 

значений

Аналогично

 

рассматривается

 

и

 

Т

-

образная

 

схема

 

замещения

.

Методика

 

предполагается

 

к

 

использованию

 

в

 

системе

 

мониторинга

 

силового

 

трансформатора

  (

СМСТ

), 

функцио

-

нальная

 

структура

 

которого

 

представлена

 

на

 

рисунке

 4. 

Индексы

 

i

 

и

 

j

 

обозначают

 

номер

 (

сторону

 

напряжения

и

 

фазу

 

обмотки

 

трансформатора

 

соответственно

Все

 

пред

-

ставленные

 

контролируемые

 

параметры

 

трансформатора

 

соответствуют

 

измеряемым

 

и

 

рассчитываемым

 

параме

-

трам

Измерение

 

и

 

расчет

 

этих

 

параметров

 

является

 

не

-

обходимым

 

и

 

достаточным

 

условием

 

для

 

работы

 

СМСТ

 

на

 

базе

 

СВИ

В

 

графе

 «

Контроль

 

предельных

 

отклонений

» 

ука

-

заны

 

обозначения

 

нормативно

 

установленных

 

отклонений

 

рассчитываемых

 

и

 

измеряемых

 

параметров

 

трансформа

-

тора

 

от

 

их

 

теоретических

 

значений

В

 

нижнем

 

правом

 

углу

 

в

 

блоке

  «

Система

 

поддержки

 

принятия

 

решения

» 

обозна

-

чены

 

три

 

цвета

зеленый

 — 

нормальная

 

работа

 

трансфор

-

матора

желтый

 — 

предупреждение

 

о

 

аномальных

 

откло

-

нениях

 

в

 

расчетных

 

параметрах

красный

 — 

сигнализация

 

о

 

неисправности

 

трансформатора

.

Описание

 

функциональной

 

структуры

 

СМСТ

 

можно

 

представить

 

следующим

 

образом

На

 

первом

 

этапе

 

произ

-

Рис

. 3. 

Г

-

образная

 

схема

 

замещения

 

двухобмоточного

 

транс

-

форматора

Рис

. 4. 

Функциональная

 

структура

 

СМСТ

Прогнозирование

 

возможных

 

повреждений

Витковые

 

замыкания

«

Пожар

» 

в

 

стали

 

магнитопровода

Перегрузка

 

трансформатора

Обрыв

 

цепи

Повреждение

 

РПН

Перенапряжения

Внутренние

 

КЗ

Деформация

 

магнитопровода

Деформация

 

обмоток

Обработка

 

и

 

анализ

полученных

 

отклонений

Расчет

 

пределов

допускаемой

 

погрешности

Контроль

предельных

 

отклонений

±

U

I

±

f

ПКЭ

±

k

т

±

Z

i

±

Z

0

±

S

Система

 

поддержки

 

принятия

 

решений

ПКЭ

k

т

j

f

i

T

H

P

k

п

j

U

.

ij

,

 

İ

ij

Z

.

ij

,

 Z

.

0

j

P

0

,

 

Q

к

cos 

ij

P

ij

,

 Q

ij

P

j

,

 

Q

i

I

0

U

к

Контролируемые

 

параметры

Z

0

Z

12

Контроль

 

технического

 

состояния


background image

11

водится

 

обработках

 

данных

 

синхронизированных

 

вектор

-

ных

 

измерений

осуществляется

 

измерение

 

и

 

расчет

 

всех

 

контролируемых

 

параметров

 

силового

 

трансформатора

При

 

наличии

 

температурных

 

датчиков

осуществляющих

 

контроль

 

температуры

 

наиболее

 

нагретой

 

точки

 

обмоток

 

или

 

температуры

 

верхних

 

слоев

 

масла

 

в

 

трансформаторе

учитывается

 

также

 

их

 

влияние

 

на

 

сопротивление

 

обмоток

 

трансформатора

При

 

отсутствии

 

температурных

 

датчиков

 

температура

 

обмоток

 

трансформатора

 

может

 

быть

 

прибли

-

зительно

 

рассчитана

 

по

 

известным

 

зависимостям

 

от

 

коэф

-

фициента

 

загрузки

 

трансформатора

температуры

 

окру

-

жающей

 

среды

 

и

 

типа

 

конструкции

 

трансформатора

 

и

 

его

 

системы

 

охлаждения

.

Далее

 

для

 

всех

 

параметров

 

трансформатора

для

 

кото

-

рых

 

подразумевается

 

сравнение

 

с

 

нормативно

 

установлен

-

ными

 

отклонениями

 

от

 

теоретических

 

значений

производит

-

ся

 

расчет

 

пределов

 

допускаемой

 

погрешности

 

измерений

Для

 

каждого

 

сравниваемого

 

параметра

 

согласно

 

уста

-

новленным

 

требованиям

 [4–7] 

задаются

 

допустимые

 

от

-

клонения

 

от

 

его

 

теоретического

 

значения

Теоретические

 

значения

 

выбираются

 

в

 

зависимости

 

от

 

типа

 

параметра

Например

для

 

напряжений

 — 

его

 

номинальное

 

значение

для

 

коэффициента

 

трансформации

 — 

значение

рассчитан

-

ное

 

по

 

паспортным

 

характеристикам

 

либо

 

по

 

результатам

 

последних

 

испытаний

.

Согласно

 

предложенной

 

в

 

Работе

 

процедуре

 

сравне

-

ния

 

измеряемых

  (

рассчитываемых

параметров

 

транс

-

форматора

 

с

 

их

 

теоретическими

 

значениями

 

производится

 

обработка

 

и

 

анализ

 

полученных

 

данных

Дополнительная

 

обработка

 

данных

 

подразумевает

 

необходимость

 

разде

-

ления

 

отклонений

 

параметров

вызванных

 

реальными

 

по

-

вреждениями

с

 

отклонениями

которые

 

возникли

 

по

 

причи

-

не

 

изменения

 

режима

 

работы

 

трансформатора

В

 

случае

если

 

изменение

 

режима

 

работы

 

трансформатора

 

является

 

допустимым

  (

например

при

 

нарушении

 

в

 

работе

 

измери

-

тельного

 

канала

), 

сис

 

тема

 

мониторинга

 

продолжает

 

даль

-

нейший

 

анализ

 

данных

 

без

 

сигнализации

 

о

 

повреждении

 

трансформатора

выдавая

 

предупреждение

 

о

 

возможной

 

причине

 

возникших

 

отклонений

В

 

случае

если

 

установле

-

но

что

 

отклонения

 

параметров

 

трансформатора

 

вызвано

 

изменениями

произошедшими

 

в

 

его

 

работе

СМСТ

 

сигна

-

лизирует

 

о

 

нарушении

 

в

 

работе

 

силового

 

трансформатора

Далее

 

системой

 

могут

 

быть

 

использованы

 

различные

 

су

-

ществующие

 

алгоритмы

 

определения

 

типа

 

произошедше

-

го

 

повреждения

 

по

 

отклонению

 

тех

 

или

 

иных

 

параметров

 

трансформатора

.

В

 

конечном

 

итоге

система

 

мониторинга

 

трансформа

-

тора

 

должна

 

выполнить

 

функции

 

системы

 

поддержки

 

при

-

нятия

 

решения

то

 

есть

 

предложить

 

управляющему

 

персо

-

налу

 

действия

которые

 

необходимо

 

предпринять

 

в

 

данной

 

ситуации

 (

осуществлять

 

дальнейшее

 

наблюдение

провести

 

дополнительный

 

осмотр

 

и

/

или

 

испытания

 

трансформатора

произвести

 

немедленное

 

отключение

 

трансформатора

).

ОПЫТНЫЙ

 

СТЕНД

В

 

ходе

 

выполнения

 

НИР

 

проведена

 

последовательная

 

апробация

 

разработанной

 

методики

 

с

 

использованием

 

ими

-

тационного

 

моделирования

 

и

 

последующая

 

верификация

 

результатов

 

с

 

использованием

 

лабораторной

 

установки

.

Имитационное

 

моделирование

 

осуществлялось

 

в

 

среде

 

MATLAB/Simulink, 

где

 

произведено

 

сравнение

 

физических

 

свойств

 

разработанной

 

математической

 

модели

 

трансфор

-

матора

  (

рисунок

 5), 

и

 

физической

 

модели

 

силового

 

транс

-

форматора

 

в

 

составе

 MATLAB/Simulink. 

В

 

результате

 

моделирования

 

подтверждена

 

кор

-

ректность

 

методики

 

в

 

части

 

расчетных

 

выражений

 

для

 

Рис

. 5. 

Математическая

 

модель

 

двухобмоточного

 

трансформатора

 

в

 MATLAB/Simulink

PMU2

all1.mat

PMU1

PMU2

2

2

1

1

1

1

1

1

1

1

2

2

2–

1–

2+

1+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

3

4

PMU1

PMU1

PMU2

PS

PMU1

PMU2

Lp

L1

AC

Voltage

Vin

vi1

v1

v2

i1

i2

Rp

Rs

R1

Load

Lo

Ls

L2

vi2

Ro

Вычислитель

Запись

 

данных

Схема

 

замещения

Измерения

 

ВН

Измерения

 

НН

R, L1


background image

12

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 2(33), 

июнь

 2024

определения

 

параметров

 

схемы

 

замещения

 

математиче

-

ской

 

модели

 

трансформатора

.

Дальнейшая

 

апробация

 

разработанной

 

методики

 

осу

-

ществлялась

 

с

 

использованием

 

лабораторной

 

установки

В

 

лабораторных

 

условиях

 

использовался

 

трансформатор

 

типа

 

ТСЗИ

-1,6. 

Внешний

 

вид

 

установки

 

представлен

 

на

 

рисунке

 6. 

Схема

 

лабораторной

 

установки

 

представлена

 

на

 

рисунке

 7.

Рис

. 6. 

Внешний

 

вид

 

лабораторной

 

установки

Рис

. 7. 

Схема

 

лабораторной

 

установки

R2

R2

R1

L1

QF3

QF1

QF2

QF4

QF7

QF8

QF9

QF10

QF5

QF6

VA1

T1

220/21 B

~220 B

УСВИ

УСВИ

L

N

T2

21/220 B

VA2

QF11

QF12

QF13

QF14

L1

L1

L1

L1

L1

C2

C1

C1

C2

C2

C2

C2

C1

R2

R2

R2

R2

R2

R2

Контроль

 

технического

 

состояния


background image

13

С

 

лабораторным

 

трансформатором

 

произведена

 

се

-

рия

 

испытаний

при

 

которых

 

применялись

 

различные

 

типы

 

и

 

уровни

 

нагрузки

трансформатор

 

подвергался

 

воз

-

действию

 

искусственных

 

повреждений

 

обмоток

 

и

 

магни

-

топровода

На

 

рисунках

 8 

и

 9 

приведены

 

примеры

 

рассчи

-

тываемых

 

параметров

 

лабораторного

 

трансформатора

 

во

 

время

 

опыта

 

с

 

витковым

 

замыканием

 

в

 

обмотке

 

НН

.

На

 

этих

 

рисунках

 

синим

 

цветом

 

обозначены

 

расчет

-

ные

 

значения

 

параметров

фиолетовым

 

цветом

 — 

гра

-

ницы

 

их

 

погрешности

 

измерений

красной

 

сплошной

 

линией

 — 

теоретические

  (

паспортные

значения

 

пара

-

метров

 

трансформатора

красной

 

пунктирной

 

линией

 — 

допустимые

 

согласно

 

установленных

 

норм

  (

ГОСТ

 

Р

 

52719-2007) 

отклонения

 

от

 

паспортных

 

значений

Пери

-

од

 

выполнения

 

опыта

 

виткового

 

замыкания

 

выделен

 

на

 

схеме

 

пунктирной

 

серой

 

линией

.

По

 

рисунку

 8 

можно

 

установить

что

 

произошло

 

сту

-

пенчатое

 

изменение

 

коэффициента

 

трансформации

Это

 

является

 

признаком

 

возможного

 

дефекта

Характер

 

зависимости

приведенной

 

на

 

рисунке

 9, 

подтверждает

 

наличие

 

дефекта

 — 

расчетные

 

потери

 

холостого

 

хода

 

трансформатора

 

вышли

 

за

 

допустимые

 

пределы

Таким

 

образом

проведенные

 

в

 

рамках

 

НИОКР

 

опы

-

ты

 

подтвердили

 

возможность

 

выявления

 

дефектов

 

си

-

ловых

 

трансформаторов

 

с

 

использованием

 

СВИ

 

тока

 

и

 

напряжения

 

для

 

контроля

 

состояния

 

трансформато

-

ров

 

в

 

рабочем

 

режиме

.

АПРОБАЦИЯ

НА

 

РЕАЛЬНОМ

 

ОБОРУДОВАНИИ

В

 

ходе

 

НИОКР

 

опытно

-

промышленная

 

система

 

монито

-

ринга

 

состояния

 

силового

 

трансформатора

 

на

 

основе

 

СВИ

 

его

 

фазных

 

токов

 

и

 

напряжений

 

была

 

установ

-

лена

 

на

 

двух

 

объектах

 

ПАО

  «

Россети

 

Северо

-

Запад

»: 

ПС

 110/35 

кВ

 

 8 (

ТД

-10000/35 

У

1) 

и

 

ПС

 110/35 

кВ

 

 7 

(

ТДТН

-40000/110) 

в

 

г

Архангельске

На

 

рисунках

 10 

и

 11 

для

 

примера

 

приведены

 

харак

-

теристики

 

трансформатора

 

ПС

 110/35 

кВ

 

 8, 

получен

-

ные

 

в

 

рамках

 

ОПЭ

Условные

 

обозначения

 

на

 

рисунках

 

идентичны

 

использованным

 

ранее

 

на

 

рисунке

 8. 

Рис

. 8. 

Изменение

 

коэффициента

 

трансформации

 

Рис

. 9. 

Изменение

 

потерь

 

холостого

 

хода

Время

 (

мин

)

Время

 (

мин

)

K

Т

K

Т

K

Т

n

K

Т

n

P

X

 [Wh]

P

X

 [Wh]

P

X

n

 [Wh]

P

X

n

 [Wh]

35

35

10,3

10,2

10,1

10

9,9

9,8

50

45

40

35

30

25

20

40

40

45

45

50

50


background image

14

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 2(33), 

июнь

 2024

С

 

использованием

 

рассмотренных

 

в

 

рамках

 

рабо

-

ты

 

зависимостей

 

физических

 

величин

 

на

 

всем

 

периоде

 

наблюдения

 

сделан

 

вывод

 — 

трансформатор

 

работает

 

в

 

нормативных

 

пределах

 

на

 

основании

 

того

что

 

кон

-

тролируемые

 

параметры

 

трансформатора

 

находятся

 

в

 

пределах

 

нормативно

 

установленных

 

допустимых

 

отклонений

 

с

 

учетом

 

допускаемой

 

погрешности

 

изме

-

рений

Полученный

 

вывод

 

подтверждается

 

отсутствием

 

выявленных

 

дефектов

 

на

 

рассматриваемом

 

трансфор

-

маторе

 

за

 

время

 

периода

 

наблюдения

По

 

трансформа

-

тору

установленному

 

на

 

ПС

 110/35 

кВ

 

 7, 

получены

 

похожие

 

результаты

.

СРАВНЕНИЕ

 

КОНЦЕПЦИИ

МОНИТОРИНГА

 

СОСТОЯНИЯ

 

СИЛОВОГО

 

ТРАНСФОРМАТОРА

 

НА

 

БАЗЕ

 

СВИ

 

С

 

ДЕЙСТВУЮЩИМИ

 

РЕГЛАМЕНТАМИ

При

 

сравнении

 

функций

 

системы

 

мониторинга

 

состоя

-

ния

 

силового

 

трансформатора

 

с

 

теми

 

задачами

 

обслу

-

живающего

 

персонала

 

объектов

 

электроэнергетики

которые

 

выполняются

 

согласно

 

установленным

 

НТД

возникает

 

вопрос

 

о

 

замещении

 

или

 

дополнении

 

части

 

этих

 

задач

 

функциями

 

СМСТ

Этот

 

вопрос

 

рассматри

-

вался

 

в

 

рамках

 

выполнения

 

НИР

где

 

была

 

принята

 

концепция

что

 

система

 

мониторинга

 

трансформатора

 

в

 

перспективе

 

должна

 

обеспечить

 

переход

 

от

 

техниче

-

ского

 

обслуживания

 

силовых

 

трансформаторов

 

соглас

-

но

 

установленному

 

плану

 

на

 

техническое

 

обслуживание

 

по

 

состоянию

Тем

 

не

 

менее

 

положения

 

действующих

 

ре

-

гламентов

регулирующих

 

вопросы

 

технического

 

обслу

-

живания

 

силовых

 

трансформаторов

остаются

 

в

 

силе

и

 

их

 

положения

 

необходимо

 

исполнять

 

в

 

любом

 

слу

-

чае

 [1, 4–7].

Рассмотрим

 

несколько

 

сравнений

 

нормативных

 

требо

-

ваний

 

действующих

 

регламентов

 

и

 

функций

 

СМСТ

которые

 

могут

 

их

 

заменить

 

или

 

дополнить

В

 

таблице

 1 

приведены

 

нормы

 

периодического

 

контроля

 

за

 

состоянием

 

силово

-

го

 

трансформатора

 

согласно

 

СТО

 34.01-23.1-001-2017

Рис

. 10. 

Сравнение

 

коэффициента

 

трансформации

 

трансформатора

 

ПС

 110/35 

кВ

 

 8 (

июль

 2019 

года

)

Рис

. 11. 

Сравнение

 

потерь

 

короткого

 

замыкания

 

трансформатора

 

ПС

 110/35 

кВ

 

 8 (

июль

 2019 

года

)

Время

 (

ч

)

Время

 (

ч

)

K

Т

K

Т

K

Т

n

K

Т

n

P

k

 [Wh]

P

k

 [Wh]

P

k

n

 [Wh]

P

k

n

 [Wh]

0

0

24

24

48

48

72

72

96

96

120

120

144

144

168

168

192

192

216

216

240

240

264

264

288

288

312

312

336

336

360

360

384

384

408

408

5,9

5,85

5,8

5,75

5,7

80

60

40

20

0

Контроль

 

технического

 

состояния


background image

15

в

 

сравнении

 

с

 

функциями

которые

 

выполняет

 

СМСТ

 

на

 

базе

 

СВИ

.

Согласно

 

таблице

 1, 

не

-

которые

 

виды

 

периодическо

-

го

 

контроля

 

не

 

производятся

 

в

 

СМСТ

  (

речь

 

идет

 

исклю

-

чительно

 

о

 

функциях

 

СВИ

 

токов

 

и

 

напряжения

 

транс

-

форматора

а

 

не

 

о

 

комплекс

-

ной

 

системе

 

мониторинга

), 

с

 

другой

 

стороны

некоторые

 

виды

 

периодического

 

контро

-

ля

 

осуществляются

 

СМСТ

 

непрерывно

в

 

то

 

время

 

как

 

согласно

 

действующему

 

ре

-

гламенту

 

эти

 

виды

 

контроля

 

либо

 

не

 

производятся

 

в

 

про

-

цессе

 

эксплуатации

  (

произ

-

водятся

 

при

 

вводе

 

в

 

эксплу

-

атацию

при

 

капитальных

 

ремонтах

 

трансформатора

 

либо

 

по

 

решению

 

техниче

-

ского

 

руководителя

либо

 

производятся

 

в

 

установлен

-

ные

 

регламентные

 

сроки

 

с

 

пе

-

риодичностью

 

от

 

нескольких

 

месяцев

 

до

 

нескольких

 

лет

.

Исходя

 

из

 

положений

 

СТО

 34.01-23.1-001-2017, 

большая

 

часть

 

испытаний

 

как

 

периодических

так

 

и

 

непе

-

риодических

производится

 

либо

 

в

 

период

 

пуска

 

силового

 

трансформатора

 

в

 

эксплуатацию

либо

 

при

 

его

 

ремонтах

В

 

период

 

эксплуатации

 

силового

 

трансформатора

как

 

видно

 

из

 

таблицы

 1, 

периодический

 

контроль

 

состояния

 

силового

 

трансформатора

 

осуществляется

 

достаточно

 

редко

так

 

как

 

не

 

обеспечиваются

 

необходимые

 

усло

-

вия

 

для

 

проведения

 

испытаний

Кроме

 

того

многие

 

из

 

испытаний

 

в

 

период

 

эксплуатации

 

трансформатора

 

про

-

изводятся

 

по

 

решению