Комплексный подход к мониторингу технического состояния оборудования энергетических предприятий

1. Комплексный подход к мониторингу технического состоянияоборудования энергетических предприятий ПВФ «Вибро-Центр», г. Пермь Русов Валерий Александрович www.vibrocenter.ru

2. Общая система мониторинга высоковольтного оборудования обычно состоит из трех основных частей: - Технологический мониторинг и управление режимами работы. Это основная функция диспетчерского управления в системе, обычно не связанная с текущим техническим состоянием оборудования. - Функция защиты оборудования. Эта важная функция реализуется набором систем РЗА и предназначена для снижения ущерба от аварийных и предаварийных режимов работы. - Диагностический мониторинг - система оперативной оценки технического состояния оборудования. Предназначен для предотвращения аварийных режимов работы оборудования. Первая и вторая функции систем мониторинга, в той или иной мере, реализованы на практике достаточно давно. Наиболее важной задачей в совершенствовании управлением в/в оборудованием в настоящее время является создание систем диагностического мониторинга. Три составные части комплексной системы мониторинга высоковольтного оборудования SDD- 0.2.

3. Основные требования к системам диагностического мониторинга можно сформулировать в несколько пунктов. - Такая система является желательной, но не обязательной, поэтому она должна строится по принципу минимальной достаточности. - Параметры состояния, определяемые методами «on-line» диагностики практически всегда уникальны, и не соответствуют заводским параметрам. Приходится использовать «синтезированные», дополнительные параметры состояния. - Оперативная (автоматизированная) экспертная диагностика обычно многократно эффективнее «отложенной» диагностики, пусть даже выполняемой лучшими экспертами. - Результаты работы систем диагностического мониторинга наиболее важны на уровне предприятия. Чем дальше информация передается по системе АСУ, тем выше ее цена и ниже актуальность. Там она нужна для более отдаленного планирования. - Мониторинг без диагностики – «деньги на ветер». Требования к системам диагностического мониторинга высоковольтного оборудования SDD- 0.3.

4. «OVM» «MDR-M» «MDR» «REMM» «PGU-DM» «ОПН- Монитор» «CT-Relay» «CCM-6» «CDM-9» «OVM» «CB-Relay» «SG-Relay» «TIM-3» «TIM-9» «TDM» «UHF-PD» «UHF-Loc» Для мониторинга технического состояния 8 типов основного высоковольтного оборудования фирмой «Вибро-Центр» разработаны, и уже производится сериями, или опытными экземплярами, 15 марок защитных диагностических реле и систем мониторинга. «SDD» - набор диагностического оборудования производства фирмы «Вибро-Центр» SDD- 0.5.

5. CFP Vibro PD Для контроля технического состояния мощных высоковольтных электродвигателей и небольших генераторов в составе системы «SDD» используется защитное реле «MDR» (Motor Diagnostics Relay). Защитное реле «MDR» для мониторинга состояния генераторов и высоковольтных электродвигателей В защитном реле «MDR» реализованы три метода мониторинга и диагностики: - Измерение и анализ частичных разрядов (PD), при помощи которого контролируется состояние изоляции обмотки статора. - Измерение вибрации стали статора (Vibro), для контроля крепления обмотки в лобовых частях и в пазу, а также распушенность стали статора. - Анализ спектров потребляемых токов и мощности (CFP – Current Finger Print), для контроля электромагнитной несимметрии мотора. Для двигателей мощностью до 10 МВт выпускается упрощенная версия прибора «MDR-M», где контролируется только уровень ЧР. SDD- 1.1.

6. Данная система реализует комплексный подход к контролю изоляции энергоблока станции как к единому устройству. Контролируется состояние генератора, соединительного кабеля или шинопровода, и состояние блочного трансформатора. Система «PGU-DM» для мониторинга состояния изоляции энергоблока Дополнительно контролируется температурный режим и состояние маслонасосов системы охлаждения трансформатора. В генераторе дополнительно контролируется состояние изоляции обмотки статора и величина воздушного зазора. SDD- 6.3.

7. ABC IBΥ PD I TTANK abc Для мониторинга технического состояния понижающих силовых трансформаторов используется защитное реле «TIM-3». Защитное реле «TIM-3» для мониторинга состояния трансформаторов 110 – 330 кВ Для оценки технического состояния трансформатора контролируются: - Токи проводимости трех высоковольтных вводов трансформатора (IBY). - Частичные разряды во вводах и главной изоляции трансформатора (PD). - Нагрузка трансформатора (I). - Температура бака трансформатора и окружающей среды (TTANK). Защитное реле «TIM-3», дополненное прибором контроля растворенных газов и влажности масла (Calisto, Nydran, Minitrans), представляет собой экономически наиболее эффективную систему мониторинга силовых трансформаторов. SDD- 2.1.

8. Для оперативной оценки технического состояния силовых двух и трех обмоточных трансформаторов используется защитное реле «TIM-9».Основным отличием этого устройства от реле «TIM-3» является возможность контроля состояния 9 вводов одного трансформатора. Важным отличием реле «TIM-9»является возможность его использования как с трансформаторами в одном баке, так и с групповыми трансформаторами. В соответствии с этим количество входных сигналов для реле «TIM-9» значительно выросло. При помощи реле «TIM-9» дополнительно контролируются: - Состояние РПН трех фаз группового трансформатора. - Токи проводимости вводов и частичные разряды в изоляции всех трех обмоток контролируемого трансформатора. - Нагрузка обмоток трансформатора (I). - Температура бака трансформатора и окружающей среды (TTANK). Защитное реле «TIM-9» для мониторинга состояния трансформаторов до 500 кВ SDD- 2.2.

9. ABC IBΥ PD PDLOC LTC Cooling FR abc Для контроля состояния наиболее мощных и ответственных трансформаторов используется система мониторинга «TDM». Она выполнена в виде набора функциональных модулей и, по сравнению с защитным реле «TIM-3» дополнена: - Модулем акустической локации места дефекта изоляции (PDLOC). - Модулем контроля и управления РПН трансформатора (LTC). - Модулем контроля состояния и управления системой охлаждения (Cooling). - Регистратором аварийных и переходных процессов (FR). Система «TDM» для мониторинга и диагностики состояния силовых трансформаторов Система «TDM» может быть использована с многообмоточными трансформаторами, с групповыми, имеющими шесть и более высоковольтных вводов. SDD- 2.3.

10. Для контроля состояния изоляции обмоток и вводов силовых трансформаторов может быть использована современная, компактная система мониторинга марки «UHF-PD». В бак трансформатора вставляется антенна, рассчитанная на регистрацию высокочастотных импульсов в диапазоне 0,1 – 2,0 ГГц. Антенна подключается к регистрирующему реле «UHF-PD», монтируемому рядом, прямо на баке трансформатора. В процессе работы проводится автоматическое сканирование электромагнитных излучений внутри бака трансформатора во всем измерительном диапазоне. Выбирается диапазон частот, в котором высокочастотное излучение минимально, т. е. нет наведенных извне высокочастотных импульсов. Именно в этом диапазоне частот, далее, проводится мониторинг излучений, возникающих от частичных разрядов в изоляции. Системы такого типа достаточно просты, т. к. легко отстраиваются от всех внешних помех. Система «UHF-PD» для мониторинга состояния изоляции силовых трансформаторов SDD- 2.4.

11. Для контроля состояния изоляции оборудования открытой подстанции используется система «UHF-Loc», являющаяся наиболее дешевым диагностическим решением. На территории подстанции устанавливаются два, или три, прибора марки «UHF-Loc», оснащенные вращающимися направленными антеннами. Рабочий диапазон регистрируемых излучений 1,0 – 2,0 ГГц, что полностью исключает вредное излучение от коронных разрядов. Дополнительно каждая антенна оснащена устройствами контроля направления и угла наклона. В процессе работы системы постоянно проводится автоматическое пространственное сканирование электромагнитных излучений на территории подстанции, учитывающее положение высоковольтного оборудования. На основании совместного анализа информации от всех приборов, геометрическим способом, решается вопрос о месте расположения источника частичных разрядов. Система «UHF-Loc» для мониторинга состояния изоляции открытой подстанции SDD- 2.4.

12. IA IB IC IW Vibro UW Для мониторинга состояния высоковольтных выключателей используется защитное реле «CB-Relay» (Circuit Breaker Relay). Для оценки текущего состояния выключателя используются сигналы от первичных датчиков, от 6 для выключателя в общем корпусе, и от 10 для выключателя с раздельными фазами. Защитное реле «CB-Relay» для мониторинга состояния высоковольтных выключателей Для уточнения технического состояния к системе «CB-Relay» могут быть подключены до 5 дополнительных датчиков контроля температуры и технологических параметров состояния выключателя. Система «CB-Relay» контролирует каждую коммутацию выключателя, определяет текущие временные, вибрационные и динамические характеристики. Для оценки остаточного коммутационного ресурса выключателя системой «CB-Relay» определяется и суммируется мощность, отключенная каждой фазой за все время работы выключателя. SDD- 3.1.

13. Для мониторинга состояния высоковольтного КРУ (6÷10 кВ) используется защитное реле марки «SG-Relay» (Switch-Gear Relay). Оно включает в себя функции мониторинга выключателей, и регистрации частичных разрядов в кабельных линиях и шинопроводах. При помощи одного реле «SG-Relay» контролируется техническое состояние фидерного, секционного выключателей, а также состояние до 12 ячеек КРУ. Защитное реле «SG-Relay» для мониторинга состояния изоляции КРУ При помощи реле «SG-Relay» определяется: - Коммутационный ресурс 14 выключателей. - Техническое состояние привода всех выключателей. - Состояние изоляции шин КРУ. - Состояние изоляции всех подходящих и отходящих кабельных линий. SDD- 3.2.

14. A B C IBΥ PD Для мониторинга технического состояния измерительных трансформаторов тока используется защитное реле «CT-Relay» (Measure Current Transformer Relay). Защитное реле «CT-Relay» для мониторинга измерительных трансформаторов тока В реле «CT-Relay» используются два метода контроля состояния трансформаторов тока: - Контроль суммы токов проводимости через полу экраны трех фаз (IBY). - Измерение и анализ частичных разрядов в изоляции ТТ (PD). На ТТ каждой фазы монтируется по одному универсальному датчику, в выходном сигнале которого есть токи проводимости и импульсы от частичных разрядов. Реле «CT-Relay» может быть использовано для контроля состояния измерительных ТТ различных типов и классов напряжения. SDD- 4.1.

15. IA F1 F3 F5 Q Для мониторинга состояния высоковольтных ограничителей грозовых и коммутационных перенапряжений используется защитное реле «SA-Relay» (Surge Arrestor Relay). Защитное реле «ОПН-Монитор» для мониторинга состояния ограничителей перенапряжений На проводе заземления каждого варистора монтируется датчик. При помощи информации от этого датчика Контролируются следующие параметры ограничителей: - Активный ток проводимости варисторов (IA), величина которого составляет единицы mA. - Амплитуда нечетных гармоник в активном токе (F1, F3 и F5). - Энергию всех импульсов перенапряжений (Q), поглощенную каждым ограничителем за весь срок службы. SDD- 5.1.

16. Ref PD Для мониторинга технического состояния высоковольтных кабельных линий используются прибор «CCM-6» (Cables Condition Monitor), и «CDM-9» (Cables Diagnostics Monitor). Системы «CCM-6» и «CDM-9» для мониторинга и диагностики состояния кабельных линий Они позволяют контролировать состояние изоляции до 6 (9) линий. Основной диагностический метод, использованный в приборе «CCM-6» – регистрация и анализ частичных разрядов. Дополнительной возможностью прибора «CDM-9» является наличие встроенной экспертной системы, определяющей тип дефекта в изоляции кабельной линии. Оба прибора реализуют метод локализации места развивающегося дефекта на работающей кабельной линии. В качестве зондирующих импульсов во встроенном в прибор рефлектометре используются импульсы от частичных разрядов. SDD- 6.1.

17. На двух концах контролируемой ЛЭП монтируются два датчика S1 и S2 для регистрации импульсов частичных разрядов. Внутренние часы датчиков с высокой точностью синхронизируются при помощи GPS приемников. Система «OVM» для мониторинга состояния изоляции кабельных линий Датчики синхронно запускаются на регистрацию. Собранная датчиками информация по каналам связи пересылается в прибор, где анализируется специальным программным обеспечением. По интенсивности коронных разрядов определяется состояние изоляции линии, а по разнице времени прихода импульсов к датчикам определяется место возникновения дефекта в изоляции линии. SDD- 6.3.

18. На двух концах контролируемой ЛЭП монтируются два прибора марки «OVM». В качестве датчиков для регистрации частичных разрядов используются три конденсатора связи, сигналы с которых суммируются. Система «OVM» для мониторинга состояния воздушных линий 6 – 35 кВ Приборы синхронно запускаются на регистрацию по импульсам системы GPS. Собранная датчиками информация по каналам связи пересылается в прибор, где анализируется специальным программным обеспечением. SDD- 6.3.

19. На двух концах контролируемой ЛЭП монтируются приборы марки «OVM». В качестве датчиков частичных разрядов используются ПИН вводов, на которых монтируются устройства присоединения «DB». Для синхронизации приборов используются сигналы системы GPS. Система «OVM» для мониторинга состояния воздушных линий 110 – 500 кВ При помощи такой системы контролируется состояние опорной изоляции ЛЭП с точностью «до опоры». Система позволяет регистрировать грозовые и коммутационные воздействия на линию, а также выявлять места возникновения замыканий, включая временные. SDD- 6.3.