Uporaba brezodpravnih preduvnikov transformatorjev v postajah

Trenutno so široko uporabljene prenaporne ventilacije v transformatorjih. Vodilna sposobnost silika gelov je še vedno ocenjevana z vizualnim opazovanjem spremembe barve perl silika gela operativnimi in vzdrževalnimi osebji. Subjektivna ocena osebja igra odločilno vlogo. Čeprav je jasno določeno, da naj bi silika gel v ventilacijah transformatorjev bil zamenjan, ko se spremeni več kot dve tretjini njegove barve, ni še natančne kvantitativne metode za določitev, kako se adsorpcijska sposobnost zmanjša na določenih stopnjah spremembe barve.

Prav tako se razlikujejo ravni znanja operativnih in vzdrževalnih oseb, kar vodi do velikih razlik v vizualni identifikaciji. Nekateri proizvajalci in posamezniki so izvedli povezana raziskovanja, kot so merjenja vlažnosti zraka po filtriranju s silika gelom ali stvarnočasno tehtanje silika gela. Vgrajeni računalniki se uporabljajo za nadzor, detekcijo in prenos podatkov, da se samodejno nadzira segrevanje in odstranitev vlage iz silika gela.

1. Analiza trenutnega tehničnega stanja
1.1 Raziskovanje ventilacij transformatorjev tujimi institucijami
V zadnjih letih, temelječe na akademskih raziskavah in praktičnih aplikacijah v tujini, je merjenje vlažnosti zraka po absorpciji s silika gelom bilo smatrano za najbolj pogosto, široko uporabljeno in učinkovito metodo za ocenjevanje stopnje nasitosti silika gela. Vendar ta metoda še vedno ne more neposredno kvantificirati vlažne nasitosti silika gela; le kvalitativno kaže - preko neposrednih sredstev - da je adsorpcijska sposobnost upadla in potrebna je dehidracija.

Podjetje MR trenutno ponuja podoben izdelek, ki rešuje ta problem, uporablja principi vlagomerja za ocenjevanje vlage silika gela, uporablja bel silika gel (ne-pokazovalna vrsta). Njegovi pomanjkljivosti vključujejo: vlagomeri imajo tendenco, da odpovedo ob izpostavljenosti nasitni vlažnosti (kondenzacija v kapljice), bel silika gel ne omogoča uporabnikom vizualne potrditve učinka absorbiranja vlage, proces dehidracije/regeneracije pa ni mogoče preveriti.

ABB ponuja tudi podobno rešitev z dvotokovno strukturo. Med delovanjem se en tok preko elektromagnetskega ventila poveže s preduhovno kanalom disanja, medtem ko drugi prehaja skozi dehidracijo in regeneracijo. Vendar zaradi svoje velikosti, teže in visoke cene ni primeren za nadgradnjo obstoječih konvencionalnih ventilacij na mestu.

1.2 Raziskovanje ventilacij transformatorjev domačimi institucijami
Nekatera domača podjetja so razvila brezvodne ventilacije. Te naprave uporabljajo tehtanje na spletu za izgradnjo modelov nasitnosti vlage silika gela in časovno segrevanje za dehidracijo. S uporabo teorije mehkega logičnega nadzora dosežejo idealno sušenje zraka in znanstveno dehidracijo. Za zagotovitev, da se dodatki ventilacije ujemajo s življenjskim časom transformatorja, se uporabljajo odporne vojaške mikroprocesorje in operacijski sistem VxWorks, skupaj z visoko stabilnimi senzorskimi in aktivacijskimi komponentami. To resnično omogoča brezvodno delovanje ventilacij transformatorjev, značilno izboljšuje učinkovitost in varnost dela na mestu ter povečuje zanesljivost sistemov oskrbe z energijo.

1.3 Dve obstoječi stališči glede zamenjave tradicionalnih ventilacij
Trenutno ni enotnega soglasja v industriji električne energije glede vpliva zamenjave silika gela v glavnih ventilacijah transformatorjev na zaščito Buchholza (plin). Čeprav je splošno sprejeto, da mora biti zaščita za težke pline med zamenjavo silika gela preklopljena iz "prekinitve" v "alarm", obstajajo velike razlike glede tega, kako ponovno konfigurirati zaščito po zamenjavi.

Ena stališča je, da lahko zamenjava silika gela v ventilaciji povzroči lažne prekinitev zaščite plinov; zato po zamenjavi mora transformator preiti 24-urno preskusno delovanje (s zaščito za težke pline nastavljeno na alarm) preden se preklopi nazaj na način prekinitve.

Drugo stališče trdi, da po dokončani zamenjavi silika gela ni več vpliv na zaščito za težke pline, zato naj bi zaščita takoj bila obnovljena na način prekinitve.

Trenutno uporablja določena električna podjetja naslednji postopek: pred zamenjavo prosijo za odobritev popisa za preklop zaščite za težke pline iz načina prekinitve na signalni način; po zaključku ponovno prosijo za odobritev popisa za obnovitev na način prekinitve. Preverijo, da en konec vezave zaščite za težke pline nosi –110V, medtem ko je drug konec brez napetosti, preden vezavo ponovno vključijo.

1.4 Trenutno uporabniško stanje ventilacij transformatorjev
Električna podjetja trenutno uporabljata dva tipa ventilacij: odlepne posode iz organskega stekla in neodlepne posode. Za odlepne ventilacije zahteva postopek zamenjave visoko točnost od operatorjev glede postopkov in vretenca vrat; sicer se lahko lako poškoduje organsko steklo. Celoten postopek je časovno zahteven, in ponavljajoče se zamenjave pogosto vodijo do slabe zaprtosti pri priključkih, kar omogoča vstop nefiltriranega vlagega zraka v preduho in možno vstop vlage v olje transformatorja.

Neodlepne ventilacije izogibajo temu problemu, vendar prinašajo drug: majhen polniliški otvor povzroča iztekanje silika gela med zamenjavo, s čimer onesnažuje okolje.

Med 64 podstanicami podjetja je silika gel bil zamenjan 178-krat leta 2015, skupaj 541 kg. Frekvenca zamenjave se znatno poveča med dežurno sezono zaradi visoke vlage, kar zahteva veliko človeških in materialnih virov. V gorovju tudi tveganja, kot so propade cest in skalne padavine med dežurno sezono, povečujejo tveganja pri prevozu.

2. Delovanje brezvodnih ventilacij transformatorjev
Serija brezvodnih ventilacij JY-MXS je nameščena na preduhu masnega transformatorja. Ko se masno olje transformatorja razširi ali stisne zaradi obremenitve ali sprememb okoljske temperature, gre plin v preduhu skozi sušilno sredstvo znotraj brezvodne ventilacije, ki odstrani prah in vlago iz zraka, da ohrani izolacijsko trdoto masnega olja transformatorja.

Po dolgem uporabljanju, ko sušilna sredstva postane vlaga, dihanje samodejno aktivira svojo segrevanje funkcijo za odstranitev vlage. Sistem se glavno sestoji iz filtra posode, steklenega cevja, glavnega valja, tehtnice (težnostnega senzorja), senzorjev temperature/vlage, segrevalnega elementa, nadzorne plošče in silikagela.

Ko hranilnik vdihne zrak, gre najprej skozi pečeno metalno filtrirno mrežo, ki odstrani prah. Filtriran zrak nato teče skozi sušilni prostor, kjer ga sušilna sredstva popolnoma absorbirajo.

Raven nasititve silikagela meri tehtnica, nameščena znotraj dihanja. Ko preseže prednastavljen prag, se v sušilnem prostoru aktivirajo ogljikovlakenski segrevalni elementi, da osušejo sušilna sredstva. Ustvarjeni par se razprši ven konvekcijo, poteka skozi metalno mrežo, kondenzira na steklenem cevju in teče navzdol do metalne flange na dnu, kjer zapusti dihanje.

Če senzor vlage odpade, časovnik znotraj nadzorne škatle zagotavlja redno segrevanje v prednastavljenih intervalih, kar omogoča resnično brezvodno delovanje.

3. Uporaba brezvodnih dihanj za transformatorje
Elektrarna je namestila serijo JY-MXS brezvodnih dihanj na napetostnih tap changernih (OLTC) in glavnih telesih No. 1 glavnih transformatorjev v dveh geografsko ločenih 110 kV podstanicah (Podstanica A in Podstanica B).

Po več kot enem letu delovanja:

• V Podstanici A ni bilo potrebno nobenega zamenjavanja silikagela za OLTC in glavno telo dihanja No. 1 glavnega transformatorja. V nasprotju s tem je bil No. 2 glavni transformator opremljen z 5 zamenjavami glavnega tela dihanja (skupaj 15 kg) in 6 zamenjavami OLTC dihanja (skupaj 6 kg).

• V Podstanici B ni bilo potrebno nobenega zamenjavanja za No. 1 glavni transformator. No. 2 glavni transformator je imel 3 zamenjave glavnega tela (9 kg) in 5 zamenjav OLTC (5 kg).

Operativni podatki in kontrolni pregledi kažejo, da so vse funkcije brezvodnih dihanj delovale normalno. Ko je silikagel dosegel določeno raven nasititve, se segrevalni element hitro aktiviral glede na signale senzorjev, da osuši kroglice. Poleg tega je s šestmesečnimi historičnimi težnostnimi podatki nadzornik ustanovil vzorec absorpcije vlage in implementiral hibridno strategijo, ki kombinira nadzor po težnosti in časovni nadzor, kar je zmanjšalo delovno breme osebja, izboljšalo avtomatizacijo in prineslo ekonomskih in družbenih koristi.

4. Zaključek
V zaključku lahko namestitev brezvodnih dihanj na napetostnih tap changernih in glavnih telesih transformatorjev v podstanicah omogoči:

• Segrevanje, pogojeno s senzorji, za sušenje nasitjenega silikagela,

• Oddaljeno real-time spremljanje preko komunikacijskih funkcij,

• Samodiagnostične zmogljivosti za lažje vzdrževanje.

Te značilnosti kažejo, da lahko brezvodna dihanja popolnoma nadomestijo tradicionalne sisteme, učinkovito rešijo potrebe transformatorjev po absorpciji vlage in dosežejo resnično brezvodno delovanje. Poleg tega, ker je zamenjava silikagela odstranjena, je rešen dolgotrajan spor o nastavitvah zaščite proti težkim plinom po zamenjavi.

Uporaba brezvodnih dihanj omogoča elektrarni, da spremlja stanje pripomočkov online, pridobi trenutno stanje opreme in implementira preventivne ukrepe, preden pride do odpovedi, kar preprečuje delovanje transformatorjev pod polnim obremenitvijo, medtem ko obstajajo skrite tveganja. To izpolnjuje vrzel, ki jo ne morejo pokriti tradicionalna dihanja, ki ne podpirajo online spremljanja.

Dodatno drastično zmanjša stroške dela in rednih pregledov, spodbuja recikliranje odpadkov in zmanjša tveganje za velike nesreče, povzročene manjšimi odpovedmi pripomočkov. To omogoča bolj učinkovito in znanstveno planiranje vzdrževalnih dejavnosti, odpravlja nepotrebnih stroškov, zagotavlja trajnostno in varno delovanje transformatorjev ter končno dosega cilje večjega produktivnosti, učinkovitosti, varnosti in okoljske zaščite.