Показники відмов та стратегії експлуатаційного обслуговування трансформаторів генераторних установок та вітрових ферм

1. Появи відмов трансформаторів генераторних установок

1.1 Аномальний підвищення температури

Аномальний підвищення температури безпосередньо відображає стан здоров'я трансформатора і є ключовим індикатором аварійного стану. В процесі роботи перетворення електромагнітної енергії спричиняє зниження на жалезі та міді, які перетворюються на тепло. Для забезпечення нормальної роботи трансформатори використовують механізми відведення тепла, такі як циркуляція олії та радіація тепла, для підтримки внутрішнього термічного балансу.

Термометри та системи онлайн-моніторингу контролюють зміни температури верхнього шару олії та обмоток. Коли трансформатор несправний, ритми відведення тепла порушуються, що призводить до аномального підвищення температури. Це свідчить про можливі проблеми, такі як перевантаження, старіння ізоляції або відмова системи охолодження, що вказує на глибші механічні або електричні дефекти.

1.2 Аномальні вібрації та шуми

При нормальній роботі трансформатори випускають слабкі вібрації та чутні звуки. Зміна періодичного магнітного поля в жалезному сердечнику через чергування струму у обмотках викликає магнетострикцію в листах сердечника. Субтльне взаємодія між пластинами та динамічні регулювання електромагнітних сил всередині котушок генерують регулярні вібрації та звуки - подібні до "пульсу" трансформатора, що відображає гармонійну внутрішню електромагнітну активність.

Якщо цей "пульс" відхиляється (наприклад, збільшення вібрацій, аномальний звук або нетипові шуми, як показано на рис. 1), це може виявити приховані дефекти. Вільні внутрішні деталі, короткозамкнення обмоток або короткозамкнення сердечника на землю можуть порушити перетворення енергії, викликавши додатковий механічний стрес та електромагнітні завади. Точне моніторинг та аналіз вібрацій та шумів є критичними для діагностики та розробки стратегій передбіжчого підтримки.

1.3 Аномальний рівень олії

Олія трансформатора, яку називають "кров'ю", що забезпечує безпечну роботу обладнання, виконує кілька ключових ролей як середовище відведення тепла, бар'єр ізоляції та засіб гашення дуг. Достатність її обсягу безпосередньо визначає, чи зможе трансформатор підтримувати стабільну та ефективну роботу в складних умовах.

Моніторинг рівня олії здійснюється за допомогою точно розробленого індикатора рівня олії, який працює як "рідинний барометр" для трансформатора, відображаючи реальні зміни внутрішнього обсягу олії. Якщо індикатор рівня олії показує аномалії, особливо коли рівень олії опускається нижче стандартної лінії, це не просто зменшення обсягу олії, а сигнал тривоги, що вказує на потенційні серйозні ризики: зниження рівня олії значно знизить ефективність охолодження, призводячи до накопичення тепла та інтенсивного підвищення температури всередині трансформатора, що прискорює старіння матеріалів ізоляції.

Водночас, недостатність олії послабить ізоляційну захисту внутрішніх компонентів, значно збільшуючи ризик відключення дуги, що може спричинити катастрофічні аварії, такі як короткозамкнення, та загрожувати безпечній роботі всієї енергетичної системи.

2. Стратегії експлуатації та підтримки трансформаторів вітрильних турбін на вітроелектростанціях
2.1 Загальний огляд трансформаторів

Електроенергетичні трансформатори забезпечують високовольтні передачі та стабільне надходження електроенергії напругою 220 В на стороні споживача через регулювання напруги, і їх експлуатація та підтримка є ключовими для стабільності енергетичної системи. Велика вітроелектростанція, яка стикається з великою кількістю широко розподілених трансформаторів, використовує комбінований режим віддаленого моніторингу та на місцевій перевірки: віддалений моніторинг використовує онлайн-системи для контролю параметрів роботи, з щоденними рутинними перевірками та посиленним контролем під час пікових періодів, для запису даних, таких як навантаження та напруга, з своєчасним вилученням аномалій; на місцеві перевірки покривають зовнішні конструкції, маслоуплотніння, з'єднання ліній та стан реле Бухолца, з ціловитими перевірками в особливих погодних умовах. Після впровадження середній річний показник аварійності трансформаторів знизився з 3% до менше 1%.

2.2 Вдосконалення роботи інтелектуальних систем

Інтелектуальні системи експлуатації та підтримки потребують как співпраці обладнання, так і здатностей обробки даних. Існуючі технології важко задовольняють потреби складних сценаріїв, таких як живлення з боку високого напруги, що вимагає побудови нових моделей. Розвиток проводиться за процесом "теоретичного концептування - лабораторного підтвердження - практичного застосування", поєднуючи технології, такі як обчислювання в хмарі, для розробки модульних архітектур, які розгортаються після тестування на віртуальних платформах. Після три місяців налагодження системи частка аварій трансформаторів знизилася на 30% за перший місяць роботи, що дозволило раннє попередження про потенційні дефекти.

2.3 Посилення профілактичної роботи

Профілактична підтримка є ключовою стратегією, метою якої є усунення потенційних небезпек через активні перевірки. Вітроелектростанція використовує онлайн-системи для моніторингу параметрів, таких як температура олії, проводить квартальні аналізи проб олії для оцінки стану ізоляції, та оптимізує системи управління, щоб уточнити обов'язки. Обслуговування сухих трансформаторів включає очищення жалезя, перевірку корпусу та обмоток, а також підтримку поверхонь контактів шин. Після впровадження неплановані простої знизилися з 240 годин до 40 годин, економічні втрати знизились з 5 мільйонів юанів до 800 тисяч юанів, а середній час між аваріями (MTBF) збільшився з 2000 годин до 4500 годин.

2.4 Обслуговування та управління олією

У вітроенергетиці, трансформатори вітроелектростанцій - центральне обладнання для перетворення енергії, безпосередньо впливають на загальну ефективність та економічну вигоду. При прагненні до ефективної роботи, вітроелектростанції повинні виконувати соціальні обов'язки, продовжуючи практики зеленої підтримки. Як ключова частина управління життєвим циклом трансформаторів, обслуговування олії не тільки забезпечує довготривалу надійність, але й підтримує сталі операції.

Олія трансформатора, "кров'я" трансформатора, є критично важливою для відведення тепла; її якість визначає електричну продуктивність та строк служби. Регулярне тестування є важливим, зосереджуючись на двох аспектах: 1) фізичні та хімічні властивості (діелектрична міцність, кислотність, вологість, забруднення частинками); 2) аналіз розчинених газів (DGA), який виявляє водень, ацетилен, етилен тощо, для раннього попередження внутрішніх дефектів (частковий розряд, перегрівання, дуга) та підтримки профілактичної підтримки.

Очищення та заміна олії є ключовими для підтримки. З часом олія втрачає свою якість через нагрівання, окислення та накопичення забруднень. Ефективне онлайн/офлайн-фільтрування видаляє вологу, забруднення та вільний вуглець, відновлюючи ізоляцію та теплопередачу. Вчасна заміна олії, на основі строгого аналізу якості та економічних факторів при появи старіння, максимізує ефективність витрат.

Правильна температура олії оптимізує продуктивність та продовжує строк служби компонентів. Регулярні перевірки систем охолодження - очищення радіаторів, перевірка вентиляторів/насосів - запобігають перегріванню через погане відведення тепла. Усі дані випробувань, записи обслуговування та журнал заміни повинні бути деталізовані, цифрові та аналізовані, формуючи профілі здоров'я, що дозволяє планувати обслуговування на основі даних, з точністю та деталізацією.

3 Висновки

Експлуатація та підтримка трансформаторів на вітроелектростанціях поєднує технічну точність з інтелектуальним управлінням та сталістю. Інтеграція передових систем моніторингу, алгоритмів штучного інтелекту та традиційного досвіду поліпшує прогнозування дефектів, оптимізує цикли обслуговування, забезпечує надійність поставок електроенергії та максимальне використання вітрових ресурсів. Це дослідження, аналізуючи характеристики роботи, пропонуючи оптимізацію обслуговування та прогнозуючи тенденції, надає цінні висновки для інженерів вітроенергетики та приймачів рішень.