變壓器壽命管理

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上變壓器壽命管理摘要二十世紀(jì)九十年代的事實(shí)已經(jīng)促使電力公司和其他電力變壓器的所有者們關(guān)注他們當(dāng)前資產(chǎn)的維護(hù)以及拓展其可能的使用壽命.因此,所有的用戶都在研究如何從他們當(dāng)前安裝的設(shè)備中榨取最后一滴性能.同時(shí),新的對(duì)不同維護(hù)方法的思考也已經(jīng)昭示,存在很多種新的方法,可花較少的錢來提高設(shè)備的可靠性.技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)提供了新的方法,并將分布式思想應(yīng)用到變壓器和其他設(shè)備中,不僅提供了有關(guān)運(yùn)行條件的數(shù)據(jù),而且現(xiàn)在也能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的診斷,從而為所有者提供關(guān)于這些受監(jiān)測的設(shè)備的重要信息,管理設(shè)備使用壽命的概念現(xiàn)在變成了現(xiàn)實(shí).引言:電力公共設(shè)施面臨的挑戰(zhàn)在過去數(shù)年內(nèi),電力公司面臨的挑戰(zhàn)概括為

2、一句話說就是"降低運(yùn)行費(fèi)用,提高發(fā)電及輸電設(shè)備的可用性,以及改善對(duì)客戶群的電力供應(yīng)和服務(wù)".同時(shí),在一個(gè)可用資源正在無情減少的環(huán)境中,來自股東和競爭的壓力正在不斷地上升.由于費(fèi)用以及對(duì)新資本的需求必須大幅消減,所有相關(guān)方面的聯(lián)合行動(dòng)肯定會(huì)影響收益論述和資產(chǎn)平穩(wěn)表中的內(nèi)容.重要的充油式電氣設(shè)備如變壓器,并聯(lián)電抗器,電流互感器和高壓套管,都是電力電源系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件.它們可靠連續(xù)地運(yùn)行對(duì)發(fā)電和輸電的贏利是至關(guān)重要的,其采集,更換,運(yùn)輸,安裝和維修方面的費(fèi)用在整個(gè)系統(tǒng)中也是最高的.它們?nèi)绻霈F(xiàn)失效并因而導(dǎo)致無法使用,將帶來收益上的損失.這些失效如果是災(zāi)難性的,將需要相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用,用

3、于外圍設(shè)備的破壞,環(huán)境破壞和非計(jì)劃的緊急使用人力資源以及替代電源等方面.對(duì)變壓器,并聯(lián)電抗器,電流互感器和高壓套管中初始故障的早期檢測將會(huì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)收益,產(chǎn)生可以預(yù)測的結(jié)果影響,該結(jié)果用于應(yīng)對(duì)面臨的挑戰(zhàn).一.變壓器監(jiān)控和管理的優(yōu)點(diǎn)概述1.能夠以最大的經(jīng)濟(jì)效益運(yùn)行變壓器監(jiān)測使得計(jì)劃性停電成為可能,也可以用于設(shè)備使用的管理.在一個(gè)沒有管制的環(huán)境中,對(duì)過負(fù)荷突發(fā)需求的快速反應(yīng)和市場機(jī)會(huì)的充分利用將會(huì)成為任何一個(gè)電力供應(yīng)商獲得成功的關(guān)鍵. 2.以高效的和經(jīng)濟(jì)的維護(hù)來管理和延長變壓器的使用壽命由于設(shè)備的維修按照既定的維修計(jì)劃進(jìn)行,常常是現(xiàn)場維修,并且多數(shù)是在保用期內(nèi),因此將會(huì)降低運(yùn)行費(fèi)用.當(dāng)故障以適度的可

4、預(yù)見的速度發(fā)展時(shí),設(shè)備可以一直處于運(yùn)行狀態(tài),有時(shí)處于減負(fù)荷狀態(tài).這種狀況可以避免收益受到損失,可提供時(shí)間用于有序的計(jì)劃設(shè)備的維修和更換.這些行動(dòng)常常在現(xiàn)場即可進(jìn)行,因?yàn)闀r(shí)間因素提高了必要資源的可用性.現(xiàn)場維修可以創(chuàng)造不菲的經(jīng)濟(jì)上的收益,不但對(duì)于變壓器的所有者,而且對(duì)于那些產(chǎn)品還處于保用期的制造商來說亦是如此.管理和延長電力設(shè)備的使用壽命需要可靠的和連續(xù)的監(jiān)控,因?yàn)樗扇〉膶?duì)變壓器使用壽命有影響的任何行動(dòng)的有效性都需要定期進(jìn)行測試.對(duì)電力設(shè)備使用壽命的成功的管理和延長可以產(chǎn)生資金上的收益,對(duì)資產(chǎn)平穩(wěn)表產(chǎn)生影響,從而可以將資本更多地投入到其它需要中去.3.能夠檢測到故障的最初跡象,監(jiān)視已出現(xiàn)的故障

5、的發(fā)展.一旦探測出一個(gè)故障并且對(duì)其發(fā)展進(jìn)行跟蹤監(jiān)視,那么就可以對(duì)該故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)估,從而可依據(jù)監(jiān)視做出行動(dòng)決定.檢測出早期故障并且及時(shí)采取行動(dòng),可限制其對(duì)設(shè)備的損害.早期檢測可以限制臨近損害的數(shù)量,確定需要進(jìn)行維修和維護(hù)的區(qū)域.4.減少和盡可能的避免非計(jì)劃停電和故障變壓器內(nèi)部初始故障的早期檢測可以大大減少非計(jì)劃性停電,提高電力和服務(wù)的可靠性.故障狀態(tài)常常會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性事故.其早期檢測可以限制這種事件的產(chǎn)生,提高變電站人員的安全性.監(jiān)視一個(gè)快速發(fā)展的故障并評(píng)估其發(fā)展,可提供必要的信息來配置所有基本的資源及時(shí)做出反應(yīng),減少其整體的損害.二.變壓器監(jiān)測和管理充油式變壓器對(duì)于所有業(yè)主來說都是其資產(chǎn)

6、的重要部分,其意外故障或者停電帶來嚴(yán)重的后果占有巨大的比例.電力變壓器在正常的運(yùn)行中是可靠的,其總的故障率為12%.自二戰(zhàn)以后在電力事業(yè)有著巨大投資,這種情況持續(xù)到二十世紀(jì)七十年代初期,那時(shí)形成的一定數(shù)量的變壓器群體,理論上已經(jīng)接近了其使用壽命的末期.變壓器壽命的終結(jié)通常定義為繞組內(nèi)固體絕緣的機(jī)械強(qiáng)度的喪失.隨著絕緣系統(tǒng)(油和紙)測試技術(shù)的進(jìn)步,依靠檢測絕緣系統(tǒng)退化的早期信號(hào),通過連續(xù)的在線監(jiān)測,可以延長某些設(shè)備的使用壽命.通過對(duì)變壓器運(yùn)行主要指示信號(hào)或者參數(shù)進(jìn)行連續(xù)的在線監(jiān)測(如油中溶解的氣體),可以實(shí)施對(duì)此運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行行業(yè)認(rèn)可的診斷,確定該裝置的狀況.在電力變壓器中出現(xiàn)的熱和電氣故障總是伴

7、隨著油中溶解的氣體的形成.對(duì)這些氣體進(jìn)行分析是對(duì)于早期故障的探測,故障類型的識(shí)別以及監(jiān)視其隨著時(shí)間的發(fā)展的一個(gè)受到普遍認(rèn)同的方法.這種方法的靈敏度相當(dāng)高,在問題變得嚴(yán)重到足以從瓦斯繼電器中產(chǎn)生報(bào)警之前,發(fā)展中的故障即可被探測出來.這種早期報(bào)警可以讓所有者在出現(xiàn)以外故障之前即可做一些提前的計(jì)劃,對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修或者更換.傳統(tǒng)方法,SCADA,集中數(shù)據(jù)采集和分析集中數(shù)據(jù)采集和管理起源于SCADA應(yīng)用程序.迄今為止,很多用戶已經(jīng)使用了SCADA技術(shù)在變電站中對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和傳輸.按一定的周期采集信號(hào)(通常420mA,或者RTD測量),然后每小時(shí)或者每天進(jìn)行傳送.這種概念需要大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力,很

8、少或者沒有數(shù)據(jù)處理或者建模.其重點(diǎn)是數(shù)據(jù)向中心點(diǎn)(通常是控制室內(nèi))傳送中達(dá)到預(yù)設(shè)的門限值時(shí)產(chǎn)生報(bào)警.SCADA系統(tǒng)只是一個(gè)"數(shù)字"的累積系統(tǒng).如果對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何的處理或者建模,則常常需要人工的干預(yù)和建模,或者進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析.而大多數(shù)的工程師已經(jīng)沒有這個(gè)時(shí)間了.不僅如此,關(guān)一個(gè)存放特定變壓器信息(不同的數(shù)據(jù)庫)位置的數(shù)量是大量和復(fù)雜的.通常很難找到所需要的數(shù)據(jù).對(duì)測試結(jié)果的診斷可以通過目前提供的多種商業(yè)軟件來實(shí)現(xiàn).但這需要進(jìn)入公司內(nèi)的其它數(shù)據(jù)庫,以及要進(jìn)入其它的您最需要而無法找到的信息的位置.這些測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫通常沒有與SCADA系統(tǒng)聯(lián)系在一起.因此,測試結(jié)果數(shù)據(jù)的操作與

9、變壓器上的基本信息之間的關(guān)聯(lián)將耗費(fèi)大量的時(shí)間.分布式概念與集中式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析每一臺(tái)變壓器都有其不同之處,這一點(diǎn)就象人一樣,有其特殊的屬性和運(yùn)行特點(diǎn).即使變壓器采用同樣的設(shè)計(jì),在同一個(gè)工廠內(nèi)于相同的時(shí)間制造,或者以同樣的方式進(jìn)行測試,它們?nèi)匀挥衅洫?dú)特性.這是由在工廠內(nèi)所允許的變壓器的制造誤差所引起的.比如,每個(gè)單元都有不同的"空載荷"和"載荷損失"數(shù)值.這些數(shù)值在一臺(tái)變壓器的載荷能力中占很小的部分.有一個(gè)能夠充分利用帶有實(shí)時(shí)輸入的PC機(jī)的運(yùn)算能力以及變壓器工程測試數(shù)據(jù)的系統(tǒng),這就是FARADAYTM Transformer Monitoring &

10、; Management System(FARADAYTM 變壓器檢測和管理系統(tǒng),FARADAYTM TMMSTM),由Pointe Claire QC的GE Syprotec Inc.公司生產(chǎn).FARADAYTM TMMSTM是一個(gè)動(dòng)態(tài)的,適應(yīng)智能的,交互的集成系統(tǒng),用來監(jiān)測和管理變壓器的性能.FARADAYTMTMMSTM的設(shè)計(jì)用來采集和處理重要的運(yùn)行數(shù)據(jù),解釋性能和進(jìn)行診斷,從而為變壓器所有者提供決策依據(jù).FARADAYTM TMMSTM的設(shè)計(jì)為永久性安裝在變壓器上,對(duì)變壓器的使用壽命進(jìn)行監(jiān)視和管理.實(shí)時(shí)運(yùn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如型號(hào),加載向?qū)У?都集中在該設(shè)備以及其獨(dú)特的特征和從變壓器各種傳感器

11、發(fā)來的實(shí)時(shí)信號(hào)輸入上.結(jié)合實(shí)時(shí)輸入和存儲(chǔ)在FARADAY TM TMMS TM上的測試數(shù)據(jù)(測試結(jié)果等),可連續(xù)的計(jì)算變壓器的性能,如果有任何情況超出預(yù)先設(shè)定的范圍,則會(huì)產(chǎn)生警報(bào).這樣將省掉對(duì)昂貴的數(shù)據(jù)傳輸費(fèi)用的需求,以及不需要將不容易建模的信息向中央數(shù)據(jù)庫填充.測量數(shù)值隨著時(shí)間(每隔一定的時(shí)間間隔即進(jìn)行一次測試)可以輸入至每個(gè)單元的FARADAYTM TMMSTM中.結(jié)果駐留在數(shù)據(jù)庫中,可以通過訪問數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,也可以觀察出測試值的發(fā)展趨勢,從而進(jìn)行診斷.如果一個(gè)通信連接被中斷或者切除,那么集中的數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)也被斷開而無法運(yùn)行.FARADAYTMTMMSTM 的設(shè)計(jì)為自主運(yùn)行.

12、即使沒有通信連接,它仍將繼續(xù)采集數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)分析成為信息并進(jìn)行建模.變壓器也繼續(xù)受到監(jiān)測.FARADAYTMTMMSTM的設(shè)計(jì)為變壓器壽命歷史的"電子信息庫".系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以使公司的所有人都知道到哪里可以獲取信息,測試結(jié)果(通過診斷),并在具體的變壓器上實(shí)施維護(hù)行動(dòng).這種信息庫與變壓器安裝在一起,其數(shù)據(jù)庫中存有下列信息:運(yùn)行壽命,負(fù)載,溫度,油中溶解的氣體.測試結(jié)果(DGA,油的物理測試等).測試結(jié)果的解釋和診斷.變壓器老化的計(jì)算.變壓器的負(fù)載能力.冷卻系統(tǒng)(風(fēng)扇和泵)的故障排除.高級(jí)OLTC監(jiān)控的平臺(tái).FARADAYTMTMMSTM的典型輸入三.變壓器監(jiān)視和管理分布式概念

13、的應(yīng)用由于DGA的重要性非常突出,許多業(yè)者都決定應(yīng)用在線的油中氣體監(jiān)測,作為報(bào)警系統(tǒng)的"第一道防線",為設(shè)備內(nèi)潛在發(fā)展的破壞性故障提供報(bào)警.當(dāng)一個(gè)設(shè)備發(fā)出報(bào)警時(shí),可以進(jìn)行進(jìn)一步的DGA測試,來確定故障的根源和嚴(yán)重程度.Manitoba Hydro已經(jīng)在他們的充油式高壓直流設(shè)備中安裝了HYDRAN 201 Incipient Fault Monitors(HYDRAN 201 早期故障監(jiān)測儀).最近,他們?cè)谧儔浩鹘?jīng)受了一次逆弧以后(溶解氣體以很大的速率突然增加引起),在高壓直流轉(zhuǎn)換變壓器上的HYDRAN 201Ti上發(fā)出一連串的報(bào)警.他們進(jìn)行了三次內(nèi)部檢測,全面了解了故障產(chǎn)生

14、的原因.HVDC整流器用變壓器上Manitoba Hydro HYDRAN 201Ri 的故障探測第二次檢測第一次檢測HYDRAN 201R i 讀數(shù)(單位為PPM)97年2月19日 97年3月5日 97年3月19日 97年4月2日 97年4月16日 在第一次內(nèi)部檢測中發(fā)現(xiàn)很小的過熱點(diǎn),在頂部夾鉗上帶有燃弧痕跡.對(duì)其進(jìn)行了維修,但是這個(gè)過熱點(diǎn)并不能說明有大量氣體產(chǎn)生.返回投運(yùn)后,HYDRAN 立即探測到氣體又開始生成,表示問題還沒有發(fā)現(xiàn).氣體超過允許水平以后,又進(jìn)行了第二次的內(nèi)部檢測.發(fā)現(xiàn)在底部夾鉗的很多螺栓上都在燃弧并且過熱.更換了這些螺栓,并用銅帶對(duì)這些連接進(jìn)行了改進(jìn).返回使用后幾天又開始

15、生成氣體.第三次的內(nèi)部檢測集中在對(duì)鐵心部件的檢查上,發(fā)現(xiàn)鐵心疊片上的四個(gè)部分在油通道內(nèi)的有些地方被短路.另外有兩個(gè)部分發(fā)現(xiàn)在1000V側(cè)油間隙發(fā)出火花.此火花解釋了高氫氣含量以及乙炔含量升高的原因.于是得出了最后的結(jié)論,由于鐵心疊片被短路和燃弧導(dǎo)致出現(xiàn)核心循環(huán)電流,鉗位環(huán)流通過了底部夾鉗上的接線螺栓.由于沒有備用單元來更換這個(gè)單相變壓器,于是決定讓其繼續(xù)運(yùn)行,但同時(shí)對(duì)其進(jìn)行密切監(jiān)視.安裝GE Syprotec Inc.公司生產(chǎn)的連續(xù)在線氣體監(jiān)視系統(tǒng)FARADAYTM Transformer Nursing Unit(變壓器護(hù)理單元)和一個(gè)便攜式在線脫氣裝置.這種組合使Manitoba Hydr

16、o中的常駐專家可以對(duì)各種氣體產(chǎn)生和集中的速率進(jìn)行監(jiān)視,確定何時(shí)啟動(dòng)在線的脫氣裝置來去除油中的氣體.最初一段時(shí)間過后,脫氣裝置投入連續(xù)運(yùn)行.如果不應(yīng)用這種技術(shù),那么可能每周七天,每天兩次要進(jìn)行取樣和DGA分析,才能保證能夠避免嚴(yán)重情況的出現(xiàn).現(xiàn)在這種工作的巨額費(fèi)用被節(jié)省了.另一個(gè)選擇是停止此變壓器的運(yùn)行,等待幾個(gè)月替換新變壓器.這樣會(huì)給所有者帶來很大的損失.由于這項(xiàng)技術(shù)在氣體測量方面的可靠性和可重復(fù)性已經(jīng)得到證實(shí),此變壓器從1997年6月至今天都一直保持運(yùn)行.這臺(tái)變壓器已經(jīng)計(jì)劃退出服役,更換為新的變壓器.FARADAY TNU 的安裝(1)取樣頭組合件.(2)現(xiàn)有的HYDRAN 201Ti上圖詳細(xì)顯示出了在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下帶有脫氣裝置的T21A實(shí)際的氣體產(chǎn)生歷史紀(jì)錄.氣體的增加可以表示出變壓器的過負(fù)荷,并顯示了氣體產(chǎn)生的速率如何超過脫氣裝置的容量的詳細(xì)信息.氣體的"下降"可以表示出變壓器為低負(fù)荷,脫氣裝置將生產(chǎn)的氣體