Применение на поддръжката без трансформаторни дихатели в електроустановки

В момента широко се използват традиционни типове дишачи в трансформаторите. Въгната способност на силикагела да поглъща влага все още се прецени от персонала по експлоатация и поддръжка чрез визуално наблюдение на промяната в цвета на гранулите силикагел. Субективното преценяване от страна на персонала играе решаваща роля. Въпреки че е ясно определено, че силикагелът в дишачите на трансформаторите трябва да бъде заменен, когато повече от две трети от него промени цвета, все още няма точен количествен метод за определяне на степента на намалена адсорбционна способност при конкретни фази на промяна на цвета.

Освен това нивата на уменията на персонала по експлоатация и поддръжка варира значително, което води до големи разлики в визуалното идентифициране. Някои производители и индивиди са провели свързани изследвания, като детектиране на съдържанието на влага във въздуха след филтриране с силикагел или реално време мониторинг на теглото на силикагела. Използват се вградени компютри за контрол, детекция и передаване на данни, за автоматично контролиране на нагреването и премахване на влагата от силикагела.

1. Анализ на текущия технически статус
1.1 Изследвания на дишачите на трансформатори от чуждестранни институции
През много години, основавайки се на академични изследвания и практически приложения в чужбина, детектирането на съдържанието на влага във въздуха след абсорбиране от силикагел е считано за най-общи, широкоразпространени и ефективни методи за оценка на степента на насищане на силикагела. Обачно, този метод все още не може директно да количествено определи насищането на влага в силикагела; само качествено показва – чрез косвени средства – че адсорбционната способност е намалена и е необходима дехидратация.

Фирмата MR в момента предлага подобен продукт, решаващ този проблем, използвайки принципи на хумидитетна сензорика за оценка на нивото на влага в силикагела, използвайки бял силикагел (без указателен тип). Неговите недостатъци включват: хумидитетните сензори се повреждат, когато са изложени на насищен хумидитет (кондензиране в капки вода), бял силикагел не позволява потребителите да визуално потвърдят ефекта му за поглъщане на влага, и процесът на дехидратация/регенерация не може да бъде верифициран.

ABB също предлага подобно решение с двойна цилиндрична структура. По време на операция, електромагнитен клапан свързва един цилиндър с дихателния канал на резервоара, докато другият подлежи на дехидратация и регенерация. Но поради големите размери, тегло и висока цена, то не е подходящо за модернизация на съществуващи традиционни дишачи на място.

1.2 Изследвания на дишачите на трансформатори от домакински институции
Някои местни предприятия са разработили безподдръжкови дишачи. Тези устройства използват онлайн измерване на теглото, за да създадат модели на насищането на силикагела с влага и временна нагревна дехидратация. Прилагайки теорията на нечеткия контрол, те постигат идеално изсушаване на въздуха и научна дехидратация. За да се гарантира, че принадлежностите на дишачите съответстват на продължителността на служба на трансформатора, се използват устойчиви военни микропроцесори и операционна система VxWorks, както и високо стабилни сензорни и активни компоненти. Това наистина осъществява безподдръжкова работа на дишачите на трансформаторите, значително подобрява ефективността и безопасността на работата на място, и увеличава надеждността на системите за доставка на електроенергия.

1.3 Две съществуващи гледища относно замяната на традиционните дишачи
В момента няма единодушие в електроенергийната индустрия относно влиянието на замяната на силикагела в главните дишачи на трансформаторите върху защитата Бухолц (газова). Макар че общо се приема, че при замяна на силикагела, тежката газова защита трябва да бъде превключена от режим "трип" към режим "алармен", има значително разногласие относно как да се конфигурира защитата след замяна.

Едно мнение е, че замяната на силикагела в дишача може да причини лъжлив трип на газовата защита; затова след замяна, трансформаторът трябва да работи 24 часа на пробен режим (с тежка газова защита в режим "алармен"), преди да се върне към режим "трип".

Друго мнение е, че след завършване на замяната на силикагела, няма допълнително влияние върху тежката газова защита, затова защитата трябва веднага да бъде възстановена в режим "трип".

В момента, определена електроенергийна компания прилага следния процедура: преди замяна, те искат одобрение от диспечерството, за да превключат връзката на тежката газова защита от режим "трип" към режим "сигнал"; след завършване, те отново искат одобрение от диспечерството, за да я възстановят в режим "трип". Те проверяват, че единият край на връзката на тежката газова защита носи –110V, докато другият е без напрежение, преди да я включат отново.

1.4 Текущ статус на приложението на дишачите на трансформатори
Електроенергийната компания в момента използва два типа дишачи: демонтируеми органични стъклени канести и недемонтируеми канести. За демонтируемите дишачи, процесът на замяна изисква висока точност от операторите относно процедурите и момента на винтовете; в противен случай, органичното стъкло лесно се поврежда. Целият процес е времепотребителски, и многократните замени често водят до слабо запечатване на съединенията, което позволява невъздушни, влажни пари да влязат в резервоара и потенциално да причинят влага в трансформаторното масло.

Недемонтируемите дишачи избягват тези проблеми, но представят друг: малкото отвор за зареждане причинява разлитане на силикагела по време на замяна, загрязнявайки околната среда.

Сред 64 подстанции на компаниите, силикагелът е бил заменен 178 пъти през 2015 година, общо 541 кг. Честотата на замяна значително се увеличава по време на дъждовния сезон поради високата влажност, изисквайки значителни човешки и материални ресурси. В планински райони, рискове като обвали на пътищата и скални сътресения по време на дъждовния сезон допълнително увеличават опасностите от транспортиране.

2. Работен принцип на безподдръжковите дишачи на трансформатори
Сериите JY-MXS безподдръжкови дишачи се инсталират на резервоара на маслените трансформатори. Когато трансформаторното масло се разширява или се съкращава поради промени в товара или температурата на околната среда, газът в резервоара минава през съхранителната въгна в безподдръжковия дишач, премахвайки прах и влага от въздуха, за да се поддържа изолационната сила на трансформаторното масло.

След продължителна употреба, когато влагопоглъщащият материал стане влажен, дишалката автоматично активира своята нагревателна функция, за да премахне влагата. Системата се състои основно от филтърна канистра, стъклена тръба, главна ос, тегловен датчик (сензор за тегло), температурни/влажностни сензори, нагревателен елемент, контролна плата и силокагел.

Когато кондензаторът вдиша въздух, той първо минава през сито от спечен метал, което премахва праха. Филтрираният въздух след това протича през сушната камера, където влагата е напълно абсорбирана от влагопоглъщащия материал.

Наситеният ниво на влагата в силокагела се измерва от тегловен датчик, инсталиран в дишалката. Когато наситението надхвърли предварително зададен праг, въглеродни влакна нагревателни елементи в сушната камера се активират, за да изсушат влагопоглъщащия материал. Резултатът пар се разпространява навън чрез конвекция, минава през металното сите, кондензира върху стъклената тръба и тече надолу до метална фланга в долната част, излизайки от дишалката.

Ако сензорът за влажност се повреди, контролер с таймер в контролния кутия осигурява периодично нагряване на предварително зададени интервали, постигайки истинска безподдръжково управление.

3. Приложение на безподдръжкови дишалки за трансформатори
Електроенергийната компания инсталира серия JY-MXS безподдръжкови дишалки на подвижните контакти при натоварен трансформатор (OLTC) и основните тела на No. 1 главни трансформатори в две географски различни 110 kV подстанции (Подстанция A и Подстанция B).

След повече от една година работа:

• В Подстанция A, No. 1 главен трансформатор не изисква никакви замени на силокагел както за OLTC, така и за основните тела на дишалките. В сравнение, No. 2 главен трансформатор претърпя 5 замени на основните тела (общо 15 кг) и 6 замени на OLTC (общо 6 кг).

• В Подстанция B, No. 1 главен трансформатор също не изисква никакви замени. No. 2 главен трансформатор има 3 замени на основните тела (9 кг) и 5 замени на OLTC (5 кг).

Оперативните данни и случайни проверки показват, че всички функции на безподдръжковите дишалки работят нормално. Когато силокагел достигне определен ниво на наситеност, нагревателят бързо се активира на основа на сигнали от сензорите, за да изсуши гранулите. Освен това, анализирайки шестмесечни исторически данни за тегло, контролерът установява модел на абсорбция на влага и прилага хибридна стратегия, комбинираща контрол на теглото и времеви контрол, намаляващ работната тежест, засилва автоматизацията и доставя икономически и социални ползи.

4. Заключение
За да се обобщи, инсталацията на безподдръжкови дишалки както на подвижните контакти, така и на основните тела на трансформаторите в подстанциите позволява:

• Датчици, които активират нагреване, за да изсушат наситения силокагел,

• Удалено реално време наблюдение чрез комуникационни функции,

• Самодиагностика, за лесна поддръжка.

Тези характеристики демонстрират, че безподдръжковите дишалки могат напълно да заместят традиционните системи, ефективно решавайки нуждите от абсорбция на влага в трансформаторите и постигайки истинска безподдръжкова операция. Освен това, тъй като замяната на силокагела е елиминирана, давният спор относно настройките на защитата от тежък газ след замяна е разрешен.

Използването на безподдръжкови дишалки позволява на електроенергийната компания да наблюдава онлайн условията на аксесоарите, да получава реално време състояние на оборудването и да прилага профилактични мерки преди да се случат повреди - предотвратявайки трансформаторите да работят под пълна натовареност, докато съществуват скрити рискове. Това запълва празнотата, оставена от невъзможността на традиционните дишалки да подкрепят онлайн наблюдение.

Освен това, това значително намалява трудовите разходи и разходите за редовна инспекция, насърчава повторна употреба на отпадъци и намалява риска от големи аварии, причинени от малки повреди на аксесоари. Това позволява по-ефективно, научно планиране на дейностите по поддръжка, елиминира ненужни разходи, гарантира устойчиво и безопасно функциониране на трансформаторите и в крайна сметка постига цели за увеличаване на производителността, ефективността, безопасността и защитата на околната среда.