ناشئهای خرابی و استراتژی‌های عملیاتی نگهداری برای ترانسفورماتورهای مجموعه ژنراتور و ترانسفورماتورهای مزرعه بادی

1. ژنراتور ست کهربایی ترانسفورماتورها نقص

1.1 دمای غیرعادی بالا رفتن

دمای غیرعادی بالا رفتن مستقیماً سلامت ترانسفورماتور را منعکس می‌کند و به عنوان یک شاخص اصلی هشدار خرابی عمل می‌کند. در طول عملکرد، تبدیل انرژی الکترومغناطیسی باعث از دست دادن آهن و مس می‌شود که به گرما تبدیل می‌شوند. برای اطمینان از عملکرد عادی، ترانسفورماتورها از مکانیزم‌های پخش گرما مانند جریان روغن و تابش گرما برای حفظ تعادل دما داخلی استفاده می‌کنند.

ترمومترها و سیستم‌های تشخیص آنلاین تغییرات دما در روغن لایه بالایی و پیچش‌ها را مراقبت می‌کنند. زمانی که ترانسفورماتور خراب می‌شود، ریتم‌های پخش گرما مختل می‌شوند و باعث بالا رفتن غیرعادی دما می‌شوند. این نشان‌دهنده مشکلات احتمالی مانند بار زیاد، قدیمی شدن عایق یا خرابی سیستم خنک‌سازی است و به خطاها عمیق‌تر مکانیکی یا الکتریکی اشاره دارد.

1.2 ارتعاش و صدا غیرعادی

در عملکرد عادی، ترانسفورماتورها ارتعاش‌های ضعیف و صداهای قابل شنیدن ایجاد می‌کنند. جریان متناوب در پیچش‌ها باعث تغییرات دوره‌ای در میدان مغناطیسی هسته آهن می‌شود و باعث انقباض مغناطیسی در ورق‌های هسته می‌شود. تعاملات مغناطیسی نرم بین لایه‌ها و تنظیمات نیروی الکترومغناطیسی پویا در داخل سیم‌پیچ‌ها ارتعاش‌ها و صداهای منظم ایجاد می‌کنند - شبیه "پالس حیاتی" ترانسفورماتور، که فعالیت هماهنگ الکترومغناطیسی داخلی را منعکس می‌کند.

اگر این "پالس" انحراف پیدا کند (مثلاً افزایش ارتعاش، صدای غیرعادی یا صداهای ناهماهنگ، مانند شکل 1)، ممکن است خرابی‌های پنهان را نشان دهد. اجزای داخلی آزاد، کوتاه‌مداری پیچش‌ها یا کوتاه‌مداری هسته به زمین می‌توانند تبدیل انرژی را مختل کنند و باعث ایجاد تنش مکانیکی و اختلالات الکترومغناطیسی اضافی شوند. نظارت دقیق و تحلیل ارتعاش و صدا برای تشخیص و برنامه‌ریزی استراتژی نگهداری پیشگیرانه بسیار مهم است.

1.3 سطح غیرعادی روغن

روغن ترانسفورماتور، که به عنوان "خون حیات" برای اطمینان از عملکرد ایمن تجهیزات شناخته می‌شود، نقش‌های متعدد اساسی ایفا می‌کند به عنوان مedium پخش گرما، مانع عایق و عامل خاموش کننده قوس. کافی بودن حجم آن مستقیماً تعیین می‌کند که آیا ترانسفورماتور می‌تواند تحت شرایط کاری پیچیده عملکرد پایدار و کارآمدی داشته باشد یا خیر.

نظارت بر سطح روغن از طریق یک نشانگر سطح روغن طراحی شده با دقت انجام می‌شود که مانند یک "بارومتر مایع" برای ترانسفورماتور عمل می‌کند و تغییرات زنده سطح روغن داخلی را منعکس می‌کند. هنگامی که نشانگر سطح روغن نشان‌دهنده ناهماهنگی‌ها است - به ویژه زمانی که سطح روغن زیر خط استاندارد بیفتاده است - این فقط کاهش ساده حجم روغن نیست بلکه یک سیگنال هشدار دهنده خطرات جدی پتانسیلی است: کاهش سطح روغن کارایی خنک‌سازی را به شدت کاهش می‌دهد، باعث تجمع گرما و افزایش شدید دما در داخل ترانسفورماتور می‌شود و سنگین‌تر کردن عایق‌ها را تسریع می‌کند.

همچنین، کمبود روغن محافظت عایق از اجزای داخلی را ضعیف می‌کند و خطر قوس‌های برق را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد که می‌تواند خرابی‌های فاجعه‌بار مانند کوتاه‌مداری را برانگیزد و عملکرد ایمن سیستم برق کلی را تهدید کند.

2. استراتژی‌های عملیاتی و نگهداری ترانسفورماتورهای توربین‌های بادی در مزارع بادی
2.1 بازرسی عمومی ترانسفورماتورها

ترانسفورماتورهای قدرت از طریق تنظیم ولتاژ، انتقال ولتاژ بالا و تأمین توان 220V پایدار در سمت کاربر انجام می‌شود و عملکرد و نگهداری آن‌ها برای پایداری سیستم برق بسیار مهم است. یک مزرعه بادی بزرگ، با توجه به تعداد زیاد ترانسفورماتورهای پراکنده، از مدل ترکیبی نظارت از راه دور و بازرسی محلی استفاده می‌کند: نظارت از راه دور از سیستم‌های آنلاین برای نظارت بر پارامترهای عملیاتی استفاده می‌کند، با بازرسی‌های روزانه معمولی و نظارت تقویت شده در دوره‌های اوج برای ثبت داده‌هایی مانند بار و ولتاژ و رسیدگی به موقع به ناهماهنگی‌ها؛ بازرسی‌های محلی شامل ساختارهای خارجی، مهر و موم روغن، اتصالات خط و وضعیت رله‌های بوخولتس، با بازرسی‌های هدفمند در شرایط هواشناسی خاص. پس از اجرای این استراتژی، نرخ میانگین خرابی ترانسفورماتورها از 3٪ به زیر 1٪ کاهش یافت.

2.2 بهبود عملکرد سیستم هوشمند

سیستم‌های عملیاتی و نگهداری هوشمند به همکاری تجهیزات و قابلیت‌های پردازش داده‌ها نیاز دارند. تکنولوژی‌های موجود تقریباً نمی‌توانند نیازهای سناریوهای پیچیده مانند تامین توان سمت ولتاژ بالا را برآورده کنند و نیاز به ساخت مدل‌های جدید دارد. تحقیق و توسعه از طریق فرآیند "مفهوم نظری - آزمایشگاهی - کاربرد عملی"، با ترکیب تکنولوژی‌هایی مانند محاسبات ابری، معماری‌های ماژولار را توسعه می‌دهد که پس از آزمایش در پلتفرم‌های مجازی نصب می‌شوند. پس از سه ماه تنظیم سیستم، نرخ خرابی ترانسفورماتورها در ماه اول عملیات 30٪ کاهش یافت و امکان هشدار قبلی از خرابی‌های پنهان را فراهم کرد.

2.3 تقویت کار پیشگیرانه

نگهداری پیشگیرانه یک استراتژی اصلی است که هدف آن از بین بردن خطرات پنهان از طریق بازرسی‌های فعال است. مزرعه بادی از سیستم‌های آنلاین برای نظارت بر پارامترهایی مانند دمای روغن استفاده می‌کند، تحلیل نمونه روغن ربع سالیانه را برای ارزیابی وضعیت عایق انجام می‌دهد و سیستم‌های مدیریتی را بهینه‌سازی می‌کند تا مسئولیت‌های پستی را مشخص کند. نگهداری ترانسفورماتورهای خشک شامل تمیز کردن هسته آهن، بازرسی پوشش و پیچش‌ها و نگهداری سطوح تماس باس است. پس از اجرای این استراتژی، توقف غیرمنتظره از 240 ساعت به 40 ساعت کاهش یافت، زیان‌های اقتصادی از 5 میلیون یوان به 800000 یوان کاهش یافت و میانگین زمان بین خرابی‌ها (MTBF) از 2000 ساعت به 4500 ساعت افزایش یافت.

2.4 نگهداری و مدیریت روغن

در تولید برق از باد، ترانسفورماتورهای مزرعه بادی - تجهیزات اصلی تبدیل انرژی - به طور مستقیم بر کارایی کلی و بازدهی اقتصادی تأثیر می‌گذارند. در حالی که مزرعه بادی به دنبال عملیات کارآمد است، باید مسئولیت‌های اجتماعی خود را با پیشبرد نگهداری سبز ایفا کند. نگهداری روغن به عنوان یک بخش اصلی مدیریت چرخه عمر ترانسفورماتور، نه تنها قابلیت اطمینان بلندمدت را تضمین می‌کند بلکه عملکرد پایدار را نیز حمایت می‌کند.

روغن ترانسفورماتور، "خون حیات" ترانسفورماتورها، برای پخش گرما بسیار مهم است؛ کیفیت آن عملکرد الکتریکی و عمر مفید را تعیین می‌کند. تست‌های منظم بنابراین حیاتی است، با تمرکز بر دو جنبه: 1) ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی (مقاومت عایق، مقدار اسید، رطوبت، آلودگی ذرات)؛ 2) تجزیه گازهای حل شده (DGA) که هیدروژن، اتیلن، اتیلن و غیره را تشخیص می‌دهد تا خرابی‌های داخلی (انتشار بخشی، گرم شدن بیش از حد، قوس الکتریکی) را هشدار دهد و نگهداری پیشگیرانه را حمایت کند.

پالایش و جایگزینی روغن کلیدی در نگهداری است. با گذشت زمان، روغن به دلیل گرما، اکسیداسیون و تجمع آلاینده‌ها تخریب می‌شود. فیلتراسیون آنلاین/آفلاین کارآمد رطوبت، آلودگی‌ها و کربن آزاد را حذف می‌کند و عایق و انتقال گرما را بازیابی می‌کند. جایگزینی به موقع روغن، بر اساس تحلیل دقیق کیفیت و اقتصادی زمانی که تخریب می‌شود، باعث بهینه‌سازی هزینه-موثر می‌شود.

دما مناسب روغن عملکرد را بهینه می‌کند و عمر مؤلفه‌ها را افزایش می‌دهد. بازرسی‌های منظم سیستم خنک‌سازی - تمیز کردن رادیاتورها، بازرسی موتورهای مراوح/پمپ‌ها - از گرم شدن بیش از حد به دلیل پخش گرما ضعیف جلوگیری می‌کند. تمام داده‌های تست، یادداشت‌های نگهداری و یادداشت‌های جایگزینی باید جزئی، دیجیتال و تحلیل شوند تا پروفایل‌های سلامتی را تشکیل دهند و برنامه‌ریزی نگهداری دقیق و پویا را امکان‌پذیر کنند.

3 نتیجه‌گیری

عملیات و نگهداری ترانسفورماتورها در مزارع بادی ترکیبی از دقت فنی، مدیریت هوشمند و پایداری است. یکپارچه‌سازی نظارت پیشرفته، الگوریتم‌های هوش مصنوعی و تجربه‌های سنتی باعث بهبود پیش‌بینی خرابی، بهینه‌سازی چرخه‌های نگهداری، تضمین قابلیت اطمینان تأمین توان و بهینه‌سازی استفاده از منابع باد می‌شود. این مطالعه، با تحلیل ویژگی‌های عملکردی، پیشنهاد بهینه‌سازی‌های نگهداری و پیش‌بینی روندها، بینش‌های ارزشمندی برای مهندسان و تصمیم‌گیرندگان برق بادی ارائه می‌دهد.