Новости

Несмотря на разработку и внедрение энергоэффективного, энергосберегающего оборудования, в РФ эксплуатируются, и еще долго будут эксплуатироваться, сотни тысяч единиц силовых распределительных трансформаторов с «обычными» параметрами. А основная задача эксплуатации любого оборудования – обеспечить максимальный безаварийный срок службы, который должен быть равен установленному стандартом (для силовых распределительных трансформаторов – 30 лет по ГОСТ Р 52719-2007).
Сегодня наиболее распространена система эксплуатации с плановыми техническими обслуживаниями (регламентными работами) и планово-предупредительными ремонтами, с обязательной поставкой не только ЗИП, но и разного объема обменных фондов наиболее ответственных узлов сложного оборудования. Однако наиболее оптимальной с экономической точки зрения является система эксплуатации с обслуживанием по текущему техническому состоянию. Основная сложность практической реализации такой системы применительно к силовым распределительным трансформатором – необходимость разработки системы автоматизированного мониторинга технического состояния с учетом реальных условий эксплуатации.
В данной статье впервые представляется разработанный математический аппарат, методика и алгоритм автоматизированного мониторинга технического состояния распределительных трансформаторов I – III габарита.
Разработана математическая модель выработки технического ресурса силового трансформатора, учитывающая воздействие основных эксплуатационных факторов (теплового, механического и электрического) и текущие условия эксплуатации (температура окружающей среды). Данная математическая модель представляет собой функцию зависимости фактического выработанного ресурса от величины потребляемого тока, температуры окружающей среды, величины напряжения первичной обмотки трансформатора, а также объема наработки.
Математическая модель обладает следующими особенностями:
- позволяет определить выработанный технический ресурс силового трансформатора с учетом воздействия теплового, механического и электрического факторов, то есть определить техническое состояние трансформатора, на любом этапе эксплуатации;
- позволяет учитывать переходные тепловые процессы, имеющие место при колебаниях нагрузки и аварийных ситуаций;
- учитывает изменение температуры окружающей среды на каждом интервале наработки;
- учитывает влияние на ресурс силового трансформатора отклонений интенсивности и условий эксплуатации от номинальных;
- учитывает свойства электроизоляционных материалов и их стойкость к воздействиям эксплуатационных факторов;
- учитывает особенности конструкции и взаимного расположения обмоток;
- позволяет учитывать тип и особенности системы охлаждения трансформатора;
- позволяет определить выработанный технический ресурс на любом этапе эксплуатации по изменению токопотребления.
Основным элементом силовых трансформаторов, наиболее подверженным развитию старения является бумажная изоляция обмоток. Это подтверждает анализ неисправностей трансформаторов. Износ изоляции происходит значительно интенсивнее, чем износ токоведущих частей трансформатора. Очевидно, изоляция достигнет своего предельного состояния быстрее, чем обмотка, сердечник и другие части. Поэтому, без преувеличения можно сказать, что изоляция трансформатора определяет срок его службы. Поэтому при разработке математической модели оценки технического состояния силовых трансформаторов в качестве технического ресурса трансформатора был выбран технический ресурс его изоляционных конструкций, а в качестве основных факторов, воздействующих на изоляцию в ходе эксплуатации, - тепловой, электрический, механический факторы.
Для учета влияния указанных факторов в единой математической модели использован принцип суперпозиции. Суть его в следующем: пусть на трансформатор действует N эксплуатационных факторов. Причем, считается, что действие каждого из факторов условно не зависит от других. Тогда для определения фактического выработанного ресурса с учетом воздействия N эксплуатационных факторов можно воспользоваться выражением:

(1)



Выражение (1) справедливо для условно независимых друг от друга эксплуатационных факторов. Согласно принципу детерминизма, неприемлемо однозначно утверждать, что один эксплуатационный фактор не зависит от другого. Поэтому следует в качестве используемых эксплуатационных факторов выбирать те, для которых изменение одного приводит к незначительному изменению другого, которое, в свою очередь, оказывает незначительное влияние на изменение фактического сработанного ресурса. Такие факторы условно можно считать независимыми. При этом степень незначительности влияния учитываемых факторов определяется в зависимости от требуемой точности и достоверности расчета фактического выработанного ресурса.
Факторы, воздействующие на изоляцию трансформатора, можно считать условно независимыми, поскольку температура наиболее нагретой точки обмотки трансформатора (тепловой фактор), механическое напряжение в изоляции   (механический фактор) и напряженность электрического поля   (электрический фактор, определяемый величиной Uвн) мало зависят друг от друга.
Относительные значения выработанного ресурса при воздействии каждого фактора в отдельности в «свернутом» виде определяются по формулам:



Выражение (5) позволяет определить фактический выработанный ресурс силового трансформатора с учетом воздействия основных эксплуатационных факторов (теплового, механического, электрического) за наработку в объеме нормативного ресурса  . При этом величины  , входящие в (5), могут быть определены, как параметры, характеризующие интенсивность эксплуатации и текущие условия эксплуатации.
Если в ходе эксплуатации в объеме некоторой наработки значения параметров, характеризующих интенсивность и условия эксплуатации  , изменялись, тогда фактический выработанный ресурс R в объеме данной наработки может быть определен по выражению:




Подставив в (6) зависимость температуры наиболее нагретой точки от величины потребляемого тока, а также зависимость напряжения сжатия от осевых усилий от при к.з., можно получить формулу, позволяющую рассчитать технический ресурс, вырабатываемый силовым трансформатором в процессе эксплуатации при воздействии основных эксплуатационных факторов. (Ввиду громоздкости, данная формула не приводится).
Структурно-формализованная схема методики автоматизированного мониторинга технического состояния силовых трансформаторов с учетом интенсивности эксплуатации представлена на рисунке 1.


РИС 1 Структурно-формализованная схема методики автоматизированного мониторинга технического состояния силовых трансформаторов с учетом интенсивности эксплуатации (на схеме ясно видны этапы методики)



Для реализации методики было разработано специальное устройство управления эксплуатацией силовых трансформаторов. Оно состоит из датчика температуры, аналого-цифрового преобразователя, электронного ключа, формирователя временных интервалов, постоянного запоминающего устройства, вычислительного устройства, блока памяти, устройства сравнения, задатчика значений нормативных ресурсов, логического устройства, цифро-аналогового преобразователя, устройства формирования выходного сигнала и устройства управления.
Принцип работы устройства следующий. Датчик температуры осуществляет непрерывное измерение температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора. Пока электронный ключ находится в закрытом состоянии, сигнал с датчика температуры, преобразованный в аналого-цифровом преобразователе, не поступает в постоянное запоминающее устройство. Формирователь временных интервалов формирует импульс, поступающий на электронный ключ, открывая его. Таким образом, формирователь временных интервалов формирует шаг измерений температуры за единицу времени. Сигнал, соответствующий измеренной температуре, с аналого-цифрового преобразователя поступает в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). В ПЗУ записаны значения температур наиболее нагретой точки обмотки трансформатора (в диапазоне от 273 до 523 К) и соответствующие им значения фактического выработанного ресурса рассчитанные по формуле (6).
Значение фактического выработанного ресурса трансформатора при измеренной температуре наиболее нагретой точки обмотки трансформатора поступает в вычислительное устройство. Одновременно туда же из блока памяти поступает значение выработанного фактического ресурса трансформатора, рассчитанное за предыдущий шаг измерений. При этом память обнуляется, а суммированное значение фактического сработанного ресурса трансформатора записывается в блок памяти. С блока памяти это значение поступает в устройство сравнения, где сравнивается со значениями выработанных ресурсов, соответствующих наработке до проведения технических обслуживаний и ремонта при эксплуатации трансформатора в нормативных условиях.
Таким образом, устройство позволит контролировать техническое состояние трансформатора путем осуществления непрерывного расчета выработанного ресурса с учетом интенсивности эксплуатации (изменение температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора). Это дает возможность своевременно принимать решения на проведение того или иного вида обслуживания по фактическому техническому состоянию, а главное отслеживать момент, в который оборудование необходимо снять с эксплуатации и отправить в ремонт, предотвращая возникновения аварийных ситуаций. В настоящее время «Корпорация «Русский трансформатор» разрабатывает конструкторскую документацию на устройство управления эксплуатацией силовых трансформаторов.
Безусловно, широкое внедрение систем автоматизированного мониторинга технического состояния силовых распределительных трансформаторов с учетом интенсивности эксплуатации в самых различных электросетевых хозяйствах обеспечит существенный экономический эффект в масштабах электроэнергетической системы страны.


В.В. Лозовский, адъюнкт РВИ РВ им. маршала артиллерии М.И. Неделина (Ростов-на-Дону)
Р.Н. Карамутдинов, Начальник Управления технического развития ОАО «МРСК Сибири» (Красноярск)
Ю.М. Савинцев, кандидат технических наук, генеральный директор ЗАО «Корпорация «Русский трансформатор» (Москва)

Ссылки по теме:
Инновационные технические решения в трансформаторостроении
Кризис их не замочит
Рынок трансформаторов: итоги 2009 г., прогноз 2010 г.

13:09, 20 Мая 26 СГК запускает проект рекультивации земель на территории Барнаульской ТЭЦ-2 дальше..		12:46, 20 Мая 26 «Росатом» формирует отраслевую модель промышленной автоматизации дальше..
12:44, 20 Мая 26 В Томском политехническом университете введен в эксплуатацию тренажер энергоблока ВВЭР-1200 дальше..		12:26, 20 Мая 26 Гидроэнергетики Загорской ГАЭС сдали 8,5 л донорской крови дальше..
11:20, 20 Мая 26 В Казахстане создан учебно-производственный полигон для подготовки будущих нефтяников дальше..		11:17, 20 Мая 26 «Омский каучук» обновляет лабораторную базу дальше..
11:16, 20 Мая 26 «Якутскэнерго» построит переход ЛЭП «Хандыга — Крест-Хальджай» через реку Томпо дальше..		11:12, 20 Мая 26 Вынгапуровский ГПЗ повышает эффективность переработки ПНГ дальше..
11:07, 20 Мая 26 В России внедряют модульный принцип электрификации спецтехники дальше..		10:59, 20 Мая 26 «Россети Юг» направили на ремонты 1,9 млрд рублей в I квартале 2026 года дальше..
10:52, 20 Мая 26 ЦЭС «Якутскэнерго» электрифицировали более 900 объектов дальше..		10:43, 20 Мая 26 «РТ-Техприемка» создаст программно-аппаратные комплексы для энергетики и промышленности дальше..
10:41, 20 Мая 26 «Транснефть – Верхняя Волга» открывает целевой набор студентов на 2026 год дальше..		10:38, 20 Мая 26 ВТИ представил эффективное решение для улавливания масляного аэрозоля в системах газовых турбин дальше..
10:35, 20 Мая 26 ЧерМК замещает твердое топливо природным газом в доменных печах дальше..		09:20, 20 Мая 26 На Тенгизском месторождении в Казахстане возводится газосепарационный комплекс дальше..
09:16, 20 Мая 26 «ЭлектроОптима» обеспечила энергоснабжение логистического центра имени Дэн Сяопина в ОЭЗ «Алабуга» дальше..		09:12, 20 Мая 26 Ростех показал на ЦИПР программный комплекс для контроля ИТ-оборудования дальше..
09:10, 20 Мая 26 «Чувашэнерго» выдало 39 технических условий на размещение и эксплуатацию ВОЛС на энергообъектах дальше..		08:39, 20 Мая 26 Больше 70 человек приняли участие в традиционных соревнованиях по плаванию «Восточного Порта» дальше..
08:10, 20 Мая 26 Хабаровский край три года подряд обновляет максимумы энергопотребления дальше..		08:09, 20 Мая 26 РусГидро внедряет российское ИТ-оборудование дальше..
08:05, 20 Мая 26 «Кубаньэнерго» укрепило опоры ЛЭП на реке Шахе в Лазаревском районе Сочи дальше..		07:59, 20 Мая 26 «Россети» повышают производительность труда за счёт ИИ, роботизации и оптимизации управления дальше..
07:55, 20 Мая 26 В НИУ «МЭИ» дан старт Лиге молодых специалистов СНГ и БРИКС+ инженерного чемпионата «Case-In» дальше..		07:51, 20 Мая 26 «Екатеринбурггаз» напомнил школьникам о правилах безопасного пользования газом дальше..
07:45, 20 Мая 26 «Росатом» построит в России 9 энергоблоков на базе реакторов на быстрых нейтронах дальше..		07:41, 20 Мая 26 Частный сектор Красноярска переходит на современные виды отопления дальше..
07:36, 20 Мая 26 В Пекине открылась международная конференция МАГАТЭ по быстрым реакторам и замкнутому ядерному топливному циклу дальше..		07:31, 20 Мая 26 Горнорудный дивизион «Росатома» внедрит 200 робототехнических комплексов до 2035 года дальше..
07:29, 20 Мая 26 СИБУР и «Галактика» импортозаместят ERP-системы с применением искусственного интеллекта дальше..		07:22, 20 Мая 26 «НОВАТЭК-Челябинск» обновил книжный фонд библиотеки для слабовидящих дальше..
06:17, 20 Мая 26 НИЯУ МИФИ разрабатывает по заказу «Северстали» рентгеновский профилемер дальше..		06:04, 20 Мая 26 «Зеленые» инвестиции «Роснефти» в 2025 году достигли 77 млрд рублей дальше..
05:57, 20 Мая 26 РусГидро переходит с SAP на 1С дальше..		05:52, 20 Мая 26 ДРСК строит в Приамурье современный центр управления сетями дальше..
05:50, 20 Мая 26 В деревне Шихово Кировской области газифицирован дом многодетной семьи дальше..		05:43, 20 Мая 26 В городе-спутнике Смоленской АЭС появились арт-объекты «Хранители атомграда» дальше..
05:39, 20 Мая 26 Износ теплосетей в Канске за 5 лет снизился с 80% до 38% дальше..		05:29, 20 Мая 26 Мощность Нижегородской ГЭС вырастет до 580 МВт дальше..
05:24, 20 Мая 26 Курская АЭС с опережением графика отремонтировала энергоблок №3 РБМК-1000 дальше..		05:22, 20 Мая 26 Перспективные профессии в сфере ТЭК дальше..
05:17, 20 Мая 26 Россия и Экваториальная Гвинея договорились о сотрудничестве в области использования атомной энергии дальше..		04:58, 20 Мая 26 Райчихинская ГРЭС знакомит студентов-сварщиков с реальным производством дальше..
04:49, 20 Мая 26 В 2025 году электробусы Мосгортранса отработали на чистой низкоуглеродной энергии Калининской АЭС дальше..		04:46, 20 Мая 26 ЗапСибНефтехим внедрил отечественную каталитическую систему для производства полиэтилена дальше..
04:41, 20 Мая 26 Новочеркасская ГРЭС заменит участок магистральной теплотрассы в микрорайоне Донской дальше..		04:35, 20 Мая 26 Волонтёры «Роснефти» высадили более 144 тысяч деревьев в рамках акции «Сад памяти» дальше..
04:25, 20 Мая 26 «Газпром трансгаз Саратов» использует новую методику обследования подводных переходов газопроводов дальше..