Комплекс мониторинга и диагностики состояния масла AM-S

Силовые трансформаторы являются ключевыми элементами электрических сетей. Их надежная работа критически важна для любой энергосистемы, а выход из строя может привести к значительным финансовым потерям и авариям. Неотъемлемыми компонентами распределительной электрической сети являются силовые трансформаторы класса 35/6(10) кВ. Большинство из них представляют собой маслонаполненные силовые трансформаторы, из которых 60% эксплуатируется с превышением ресурса, то есть более 25 лет. Помимо возраста существует проблема перегрева трансформаторов. По данным АО «Сетевая компания» (Казань), количество перегруженных трансформаторов составляет 13%, количество трансформаторов с превышением допустимого нагрева масла составляет 3,5%. Перегрев оказывает негативное влияние на состояние масла и изоляцию трансформатора. Старение парка трансформаторов в совокупности с перегревом ведет к росту количества аварий из-за преждевременной выработки технического ресурса (22% от общего количества аварий) (1). Все эти факторы выводят проблему своевременного отслеживания их состояния на первый план.

Основным фактором, непосредственно влияющим на ресурс трансформатора, является состояние изоляции, а именно трансформаторного масла и бумажной изоляции. Масло играет определяющую роль в изоляции узлов трансформатора, поскольку оно находится в постоянном контакте с окружающей средой и бумажной изоляцией. Все факторы, воздействующие на трансформатор во время его эксплуатации, так или иначе оказывают влияние на параметры масла – содержание воды (влажность), температуру, диэлектрическую проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь.

В соответствии с требованиями по объему и нормам испытаний электрооборудования периодичность испытания масла у трансформаторов напряжением до 35 кВ включительно составляет не реже одного раза в четыре года, трансформаторов 110 кВ – не реже одного раза в два года (2). Всё остальное время между осмотрами и испытаниями удалённые трансформаторы находятся без наблюдения, что не позволяет оперативно выявлять ухудшение состояния масла. Особенно это касается удаленных трансформаторов 6–10 кВ.

Таким образом, одной из важнейших задач диагностики трансформаторов является непрерывный мониторинг и диагностика состояния трансформаторного масла, который позволяет регистрировать изменения его свойств. Контроль параметров масла в режиме онлайн позволяет эксплуатационным службам отслеживать динамику изменения его состояния, прогнозировать развитие негативных процессов и заблаговременно принимать меры по восстановлению диэлектрических свойств масла.

Комплекс мониторинга и диагностики масла AM-S в режиме реального времени обеспечивает контроль и диагностику состояния масла по его основным параметрам.

Основными достоинствами комплекса являются разумная стоимость и низкие эксплуатационные расходы, гибкость реализации. Различные варианты конструктивного исполнения обеспечивают удобство монтажа и технического обслуживания. Один из вариантов представлен на рис. 1.

Концептуально комплекс представляет собой чувствительный датчик, размещенный в зоне, заполненной маслом. Данные с датчика передаются в измерительно-преобразовательный блок, в котором они анализируются и обрабатываются в соответствии с нормативами. Вывод данных реализован по типу «Светофор», где значения параметров представлены сочетаниями зелёного, красного и желтого цветов.

Благодаря автоматической корректировке заданных границ параметров в зависимости от измеряемой температуры масла комплекс показывает, в какой зоне пригодности по данному параметру находится контролируемое масло при любой температуре. Совокупное значение всех контролируемых параметров позволяет в режиме реального времени определять фактические состояние масла и его пригодность к дальнейшей эксплуатации. В комплексе с профилактическими мероприятиями это позволит продлить ресурс масла и твердой изоляции трансформаторов и сохранить их изоляционные свойства.

Возможная экономия в результате непрерывной диагностики трансформаторов и снижения количества ремонтов/замен на 40% может составить до 3,6 млрд руб/год на ремонтах и до 1,4 млрд руб/год на заменах (без учета простоев оборудования).

(1) По данным с официального сайта АО «Сетевая компания» (Казань) за 2023 г.
(2) СТО 34.01–23.1–001–2017 Объем и нормы испытаний электрооборудования