Údržba založená na stavu a diagnostika poruch elektrického zařízení: Strategie a technologie

Funkční stav elektrického zařízení přímo ovlivňuje kvalitu dodávky elektrické energie energetickými společnostmi. Pravidelná údržba elektrického zařízení může snížit riziko poruch; nicméně stále existující výzvy v oblasti údržby založené na stavu (CBM) vedou k významnému spotřebě lidských a materiálních zdrojů. Implementací CBM mohou energetické společnosti získat aktuální informace o stavu zařízení, což umožňuje okamžité detekování a odstranění poruch. To značně zlepšuje spolehlivost dodávky elektrické energie a celkové zdraví elektrických sítí, poskytujíc tak pevnou základnu pro rozvoj energetických podniků.

1. Role údržby založené na stavu (CBM) pro elektrické zařízení

1.1 Zlepšení spolehlivosti distribuční sítě
Vytváření a provoz distribuční sítě vyžaduje nejen racionální konstrukční návrh a ekonomickou efektivitu, ale také vysokou spolehlivost a pokročilé technologie. Pouze zajištění rovnováhy ve všech těchto oblastech může vést k vytvoření robustní distribuční sítě, která splní rostoucí poptávku po elektrické energii. Efektivní zlepšení spolehlivosti distribuční sítě vyžaduje strategické implementace monitorování stavu zařízení v podsystémech. CBM je jedním z nejúčinnějších přístupů. Kombinací CBM s moderními technologiemi lze detekovat a řešit poruchy zařízení okamžitě, zabránit bezpečnostním incidentům a minimalizovat ekonomické ztráty.

1.2 Podpora standardizovaného a detailního řízení v energetických společnostech
Pro dosažení standardizovaného a detailního řízení musí energetické společnosti opustit tradiční, hrubé modely řízení. Je nutné implementovat jasné, kvantifikovatelné standardy a pokročilé vědecké principy řízení všech řídicích procesů. CBM efektivně standardizuje detailní řízení, umožňuje větší návratnost s nižšími investicemi a podporuje další rozvoj energetických podniků.

2. Běžné poruchy elektrického zařízení v elektroenergetických systémech

2.1 Mechanické poruchy
Mechanické poruchy vznikají především z nedostatečné údržby. Pokud údržbáři neprovádějí pravidelné servisní práce, mechanické části fungují nepřetržitě dlouhou dobu, což vede k opotřebení, unavení a jiným anomáliím, které mohou skončit vážnou mechanickou poruchou. Výzkum ukazuje, že motory v těchto zařízeních často fungují samostatně, což komplikuje diagnostiku poruch a odkládá jejich časné odhalení a řešení. V těchto případech potřebují údržbáři nejen široké zkušenosti, ale také pokročilé diagnostické přístroje k nalezení a řešení bodů poruchy.

2.2 Poruchy izolace
Porucha izolace je nejčastější poruchou během provozu elektrického zařízení. Elektrické jednotky s vysokým napětím, které fungují dlouhou dobu, jsou zranitelné vůči externím faktorům, jako je vysoké napětí a silné elektrické pole, což ohrožuje bezpečný provoz povrchové izolace a vede k problémům. Pokud tyto problémy nejsou odhaleny během inspekce, mohou se zhoršit a vyústit v velké poruchy zařízení. Studie ukazují, že poruchy izolace často vznikají v komponentech, jako jsou transformátory a proudové transformátory. Hlavní příčiny zahrnují inerentní omezení návrhu, špatné utěsnění a externí erozi nebo korozi drátů. Kromě toho může být i narušení utěsnění externích materiálů způsobem poruchy izolace.

2.3 Poruchy přetopení
Elektrické zařízení přirozeně generuje a přenáší teplo během provozu. Anomalie v tomto procesu, jako jsou krátké spoje, mohou způsobit rychlý nárůst proudu a tepla, což může vést k náhlému nárůstu teploty. To může způsobit vážné poškození komponent a rušení provozu zařízení. Teplotní anomálie v součástkách obvodů jsou relativně snadno detekovatelné během hlídek, proto musí údržbáři okamžitě reagovat, až budou objeveny.

3. Výzkum technologií údržby založené na stavu pro elektrické zařízení

3.1 Přijetí pokročilých technologií údržby
CBM by měla následovat princip: "Opravte, co potřebuje opravu, a ujistěte se, že opravy jsou provedeny správně." Během implementace by nové technologie měly být integrovány s dědictvím systémy, aby byla vylepšena modernizace elektroenergetických systémů. S postupem technologií musí postupovat i techniky údržby. Běžné technologie CBM zahrnují monitorování stavu, predikci stavu a hodnocení stavu. Nejprve je stav zařízení monitorován pomocí parametrů. Poté se aplikují metody predikce, jako je analýza časových řad nebo umělá neuronová síť, v závislosti na typu zařízení. Nakonec poskytuje hodnocení výsledků kontroly spolehlivé zprávy o stavu, které podporují proces CBM.

3.2 Aplikace v podsystémech
Podsystémy jsou základní infrastrukturou v elektroenergetických systémech, odpovědné za přenos a distribuci energie. Tradiční údržba podsystémů se spoléhá na ochranná relé. Když je detekována anomálie, personál musí cestovat na místo pro inspekci a opravu, což vede k nízké efektivitě. S postupem automatizace by integrace CBM s technologiemi automatizace významně zlepšila efektivitu údržby. Dálkové monitorování umožňuje personálu sledovat provozní parametry prostřednictvím počítače, shromažďovat a analyzovat data o spotřebě energie v regionu, identifikovat anomálie a předpovědět potenciální poruchy na základě historických dat – umožňuje cílenou a efektivní údržbu a zajišťuje stabilní provoz podsystémů. Elektroenergetické systémy jsou složité; selhání jedné komponenty může vyvolat kaskádové selhání. Proto je CBM pro oddělovače klíčová. Tyto přepínače mohou selhat kvůli přetopení, což lze detekovat sledováním povrchové teploty a okamžitě řešit. I když některé společnosti nasadily software a hardware pro CBM, stále používají tradiční metody řízení, což omezuje efektivitu nových technologií. Proto je klíčové zlepšit kompetence manažerů a technického personálu, aby bylo možné plně využít CBM. Jako nová technologie vyžaduje CBM neustálé učení personálu, aby bylo možné realizovat jeho plný potenciál.

3.3 Vytvoření systému hodnocení CBM
Běžná údržba v energetických společnostech zahrnuje kontroly transformátorů, elektrických linek, spínacích přepínačů atd. Přestože se záznamy o údržbě uchovávají pro referenci během předávání, formální systém hodnocení často chybí. Pro zlepšení efektivity údržby by měl být zaveden komplexní systém hodnocení CBM. Data shromážděná během údržby by měla být zaznamenána a kompilována do detailních zpráv o stavu, tvoříc robustní rámec hodnocení. Toto poskytuje cenná historická data pro budoucí plánování údržby a rozhodování.

Závěr
Dnešní společnost je informačně a inteligentně orientovaná. Všechny odvětví integrují automatizaci a inteligentní technologie. Vzhledem k rozsáhlé infrastruktuře elektrické sítě a rozšiřujícím se oblastem služeb v Číně je CBM základem pro udržení stability elektroenergetických systémů. Proto musí energetické společnosti posílit praktiky údržby, aby zajistily spolehlivost sítě a stabilitu provozu.