диагностика трансформаторного оборудованияВ последнее  десятилетие  за  рубежом  все  более активно  разрабатываются  и  внедряются  средства непрерывного контроля (мониторинга) и диагностики трансформаторного оборудования. Основные  причины    экономические.  Аварийный  выход из  строя  крупного  трансформатора,  стоимость  которого может достигать 10 млн долл., грозит энергокомпаниям убытками в сотни млн долл. из-за перерывов в энергоснабжении.

Поэтому естественно стремление  контролировать  состояние  трансформаторного оборудования, выявлять развивающиеся дефекты и аномальные режимы работы и своевременно  формировать  необходимые  рекомендации персоналу. Успешному  развитию  этого  направления  электроэнергетики  в  большой  степени  способствовали успехи в области промышленных средств вычислительной  техники,  информационных  технологий  и появление  на  рынке  широкого  спектра  первичных датчиков.

 Для  электроэнергетики  России  использование систем мониторинга и диагностики является тем более актуальным, что примерно 50 % эксплуатируемых в  ЕЭС  трансформаторов  и  реакторов  выработали свой ресурс, и продление их срока службы без внедрения  современных  средств  контроля  практически невозможно.  Отметим  также,  что  реализация  своевременных и амбициозных проектов ОАО «ФСК ЕЭС» полной  автоматизации  подстанций  и  дальнейшего перевода  их  в  необслуживаемый  режим  однозначно требует оснащения всего (в том числе трансформаторного)  оборудования  системами  мониторинга  и диагностики.

 Система управления мониторинга и диагностики трансформаторного оборудования 1В настоящее  время  на  отечественном  рынке  потребителям  предлагают  свои  системы  управления, мониторинга и диагностики трансформаторного оборудования  фирмы  Sterling  Group,  Alstom,  Siemens, General Electrik. Ниже  рассматривается  отечественная  система управления, мониторинга  и диагностики трансформаторного оборудования, разработанная при непосредственном  участии  авторов  в  ГУП  ВЭИ  и  ОАО «Энергосетьпроект».  По  своим  техническим  характеристикам и выполняемым функциям система превосходит представленные в России зарубежные образцы, при этом ее стоимость в полтора раза меньше, чем у аналогов. 

 Система  сертифицирована  Госстандартом России, сдана межведомственной комиссии, созданной ОАО ФСК, и освоена в серийном производстве. В представляемую систему входят:

 • шкаф  (шкафы)  управления  и  мониторинга  типа ШУМТ-М (рис. 1);

 • датчики  температуры  масла  в    верхних  слоях  и  на выходе системы охлаждения;

• датчики температуры масла в баке РПН;

• датчики температуры окружающего воздуха;

• датчики тока нагрузки:

• бесконтактные датчики положения РПН;

• датчик влажности масла;

• датчик концентрации газов, растворенных в масле; 

• каналообразующая аппаратура и кабельная продукция;

 • АРМ  обслуживающего  и  оперативного  персонала для  подстанций,  не  оснащенных  АСУ  ТП  или  программно-техническими  средствами  интеграции  в АСУ ТП;

• программное  обеспечение  АРМ  для  управления, конфигурирования,  параметризации,  визуализации, документирования и архивирования. Центральным  ядром  системы  является  шкаф ШУМТ-М, выполняющий следующие функции:

• сбор  и  первичная  обработка  информации  от  первичных датчиков;

• управление  и  контроль  состояния  системы  охлаждения трансформатора;

• определение  энергопотребления  системы  охлаждения;

• контроль исправности первичных датчиков;

• самодиагностику всех элементов системы;

• контроль состояния газового реле;

• контроль питания и состояния отсечных клапанов;

• контроль исправности шин 0,4 кВ силового питания (основных и резервных);

• связь с АСУ ТП или с  АРМ. Технические  характеристики  ШУМТ-М  представлены в таблице.

По требованию заказчика допускается увеличение числа входных аналоговых и дискретных сигналов. Конфигурация  системы  управления  и  мониторинга определяется на стадии разработки проекта привязки  системы  к  конкретному  трансформатору. В проекте задаются тип и основные технические характеристики каждой единицы трансформаторного оборудования,  номенклатура,  места  установки  и количество  подключаемых  датчиков.  Для  реализации различных вариантов рабочих проектов ШУМТ-М выполнен  как  «открытый»  программно-аппаратный комплекс, позволяющий принимать информацию от датчиков  с  аналоговым,  дискретным  выходом  или оснащенных последовательным интерфейсом стандарта  RS-485.

 При  этом  параметризация  ШУМТ-М под  требования  конкретного  проекта  осуществляется  дистанционно  с  помощью  программных средств АРМ.

 Основные задачи, выполняемые системой

 1. Управление системой охлаждения и обеспечение  оптимального  соотношения  между  температурой  масла  и  энергопотреблением.  Примененные технические и программные средства обеспечивают плавное  включение  электродвигателей  маслонасосов и вентиляторов обдува, снижая в 3-5 раз броски пусковых токов. При возникновении неполнофазных режимов, заклинивании подшипников и других неисправностях  включение  электродвигателей  блокируется.  Реализована  возможность  включения  такого количества  маслонасосов  и  вентиляторов,  которое обеспечивает равенство температуры верхних слоев масла заданной уставке.

Система управления мониторинга и диагностики трансформаторного оборудования tabl1

2. Контроль состояния охладителей и эффективности  системы  охлаждения.  Оценка  производится путем  контроля  токов  всех  двигателей  маслонасосов  и  вентиляторов  обдува,  а  также  по  разности температур на входе и выходе системы охлаждения.

3. Контроль температуры верхних слоев масла методом прямого измерения.

4. Контроль температуры масла в баке РПН.

5.  Контроль  загрузки  трансформатора  методом прямого измерения фазных токов первичной обмотки.

6.  Расчет  температуры  обмотки  по  измеренным значениям  токовой  нагрузки  и  температуры  верхних слоев масла.

7. Контроль текущего номера ответвления РПН.

8. Контроль тока привода РПН.

9. Контроль состояния привода РПН и выявление отказов  типа  «самоход»,  «отказ  в  переключении», «застревание», «потеря синхронизма».

10. Контроль влажности масла. 11. Контроль концентрации горючих газов, растворенных в масле.

 Полученная информация передается в АСУ ТП или на АРМ оперативного персонала энергопредприятия. На  рис.  2  приведены  экранные  формы  отображения информации для одного из типоисполнений системы.

Система управления мониторинга и диагностики трансформаторного оборудования 2

 Система внедрена в эксплуатацию на Выборгском предприятии Магистральных электрических сетей Се веро-Запада на шести однофазных трансформаторах 135 МВА и на двух сглаживающих реакторах в составе АСУ ТП подстанции.

 Автор: Валуйских А.О., Мордкович А.Г., канд. техн. наук, Цфасман Г.М., канд. техн. наук, ГУП ВЭИ им. В.И. Ленина