V tomto článku probereme speciální aspekty hodnocení diagnostiky transformátorů a zaměříme se na online monitorovací systémy transformátorů. Přítomnost takových systémů dělá servis transformátorů jednodušší, pohodlnější a cenově výhodnější.

Přístupy ke klasifikaci metod monitorování stavu transformátorů

Existují různé přístupy ke klasifikaci metod monitorování stavu transformátoru, které jsou určeny atributem, který je základem klasifikace. Zdůrazňujeme přímé a nepřímé, stejně jako offline a online diagnostické metody hodnocení.

Přímé metody jsou aplikovány na součástku transformátoru, jejíž stav musí být diagnostikován. Například, aby bylo možné zjistit stav izolace vinutí, měří se izolační odpor pomocí megaohmmetru. Metody nepřímého diagnostického vyhodnocování využívají mezisoučástky transformátoru nebo mezilehlé informační médium. Jako informační médium se obvykle používá izolační olej. V tomto případě nejprve vyhodnocení diagnostiky transformátorového oleje a poté se na základě jejich výsledků vyvodí závěr o přítomnosti určitých defektů v transformátoru.

Metody vyhodnocování diagnostiky online jsou implementovány pomocí přístrojů a zařízení připojených přímo k transformátoru, „čtení“ informací a jejich přenos ke koncovému uživateli. Offline metody jsou implementovány pomocí laboratorních přístrojů, které zpracovávají dříve odebrané vzorky izolačního oleje nebo jiné vzorky (kusy papírové izolace apod.).

Chromatografická analýza transformátorového oleje

Chromatografická analýza je jednou z nejčastěji používaných metod pro diagnostické hodnocení stavu transformátoru. Ropa je v tomto případě nositelem užitečné informace představované koncentracemi rozpuštěných plynů, které se začínají vyvíjet s rozvojem defektů. Pro diagnostické hodnocení se používají koncentrace vodíku, acetylenu, etylenu, metanu, ethanu, oxidu uhelnatého a oxidu.

Existuje mnoho technik pro interpretaci výsledků měření a detekce defektů, které jsou implementovány buď výpočtem a analýzou nebo pomocí grafiky. V prvním případě jsou nalezeny číselné poměry různých plynových párů a je učiněn závěr o přítomnosti a typu defektu v závislosti na získaných hodnotách. Klasickou grafickou technikou je Duvalův trojúhelník, podle kterého se nejprve sestrojí trojúhelník; dále je rozdělena do několika sektorů a typ závady je určen sektorem, do kterého se bod zakreslený na základě naměřených koncentrací plynu dostane.

Chromatografická analýza rozpuštěných plynů je výkonná diagnostická vyhodnocovací technika, ale její implementace vyžaduje speciální laboratorní vybavení, které umožňuje extrakci plynů z ropy (analyzátory).

Monitorování transformátorového oleje na základě výsledků laboratorních analýz

Kromě informační funkce plní olej v transformátoru dvě další systémotvorné funkce; mezi ně patří odvod tepla z topných částí a izolace prvků vedoucích proud. Proto je také důležité sledovat stav oleje. Nejčastěji se k tomu používají laboratorní metody.

Nejprve se z transformátoru odeberou vzorky oleje; dále jsou vzorky doručeny do laboratoře, kde jsou testovány pomocí speciálních přístrojů. Pro pochopení stavu oleje se zjišťuje jeho průrazné napětí, tangens dielektrické ztráty, číslo kyselosti, mezipovrchové napětí, obsah vlhkosti a mechanických nečistot, barva a další parametry.

Hlavní nevýhodou laboratorních metod je, že výsledky se dostavují dlouho. U moderních transformátorů může dojít k vážnému poškození během několika dnů nebo hodin; proto po obdržení zprávy o laboratorní analýze je možné provést požadovanou údržbu transformátoru ne v každém případě. Neosvědčuje se ani princip periodického vzorkování, kdy se analýzy provádějí bez ohledu na stav oleje. Každého majitele to zajímá levná údržba transformátoru asnížení nákladů na analýzu transformátorového oleje; proto je vhodné věnovat pozornost online diagnostickým vyhodnocovacím systémům.

Monitorovací systémy transformátoru TOR-5

Online monitorování transformátoru je vynikající alternativou k dlouhodobému transformátorovému oleji analýza. Výhody tohoto typu monitorování jsou zřejmé:

• úplnější vhled do stavu transformátoru, který je obtížné získat pouze pomocí laboratorních testů;
• není vyžadováno odebírání vzorků, což snižuje manuální práci;
• úspora peněz na objednávkách analýz u soukromých laboratoří.

GlobeCore vyvinul Systém TOR-5 pro online sledování stavu výkonového transformátoru. Slouží k provádění monitorování transformátorů u speciálních (trakčních, důlních, námořních, elektrických pecí, větrných turbín a dalších) transformátorů a také u transformátorů s dlouhou životností.

GlobeCore Systém TOR-5 plní následující funkce:

1. Online analýza transformátorového oleje.
2. Pohodlné informování uživatelů o aktuálním stavu transformátoru prostřednictvím webového rozhraní.
3. Sušení transformátorového oleje, když obsah vlhkosti překročí stanovené limity.

Systém TOR-5 zůstává v blízkosti transformátoru a je k němu připojen pomocí potrubí. Všechny důležité součásti systému včetně senzorů jsou umístěny uvnitř krytu; IP krytí krytu umožňuje provoz online monitorovací zařízení transformátoru venku.

Parametry transformátoru monitorované systémem TOR-5

Pomocí senzorů měří systém TOR-5 jednou za minutu následující parametry:

• teplota oleje nahoře a dole transformátoru;
• aktivní voda v horním a spodním oleji transformátoru;
• relativní vlhkost oleje nahoře a dole transformátoru;
•  teplota okolního vzduchu;
• relativní vlhkost okolního vzduchu.

Zdá se, že měření vlhkosti je přijímáno jako základní parametr. Je to spojeno s tím, že prevence mokrého transformátoruje jedním z hlavních úkolů v servisu.

Parametry vyhodnocovány systémem TOR-5

Všechna naměřená data jsou přenášena přes internet na cloudový server, kde jsou počítány další parametry:

• obsah vody v oleji nahoře a dole transformátoru;
• obsah vody v pevné izolaci v horní a spodní části transformátoru;
• průrazné napětí oleje;
• index kvality oleje.

Množství informačních parametrů dostupných v systému TOR-5 je tedy díky použití výpočtových algoritmů větší než množství instalovaných senzorů.

Index kvality oleje je komplexní ukazatel, který charakterizuje celkový stav transformátorového oleje. Tento indikátor dobře koreluje se stupněm stárnutí oleje; lze jej tedy považovat za alternativa k online měření kyselosti. Index kvality oleje se pohybuje od nuly do jedné. Hodnota rozsahu 0,8–1 odpovídá dobrému stavu transformátorového oleje a hodnota rozsahu 0–0,2 odpovídá špatnému, starému oleji.

Vlastnosti webového rozhraní systému TOR-5

Veškeré výsledky měření a výpočtů jsou zobrazeny na webové stránce, která je přístupná heslem a počet uživatelů s přístupem je neomezený. Systém je navíc chráněn proti hackingu šifrováním, takže je zabráněno přijímání informací třetími stranami.

Vizualizace dat byla uživatelsky přívětivá: webová stránka zobrazuje seznam rozvoden a transformátorů každé rozvodny. Součástí programu je i zobrazení transformátorů na mapě se znázorněním měření a výpočtů ve formě grafů a tabulek. Po výběru objektu lze získat kompletní informace o stavu oleje po celou dobu po instalaci systému TOR-5 v blízkosti transformátoru nebo po zvolenou dobu.

Ředitel elektroenergetického závodu nebo zaměstnanec servisního úseku se může i na dovolené přihlásit do systému z libovolného pracoviště a seznámit se se stavem transformátorového parku, aniž by čekal na laboratorní výsledek a odjížděl na místo provozu zařízení. Díky průběžnému sběru dat lze hodnotit dynamiku změny stavu transformátoru, což činí systém TOR-5 informativnějším ve srovnání s periodickými laboratorními analýzami. A i když z nějakého důvodu není připojení k internetu, neztratí se ani jedno měření: všechna data se uloží a po obnovení připojení se přenesou na server v dávkovém režimu.

Transformátor online sušení pomocí systému TOR-5

Když vlhkost oleje dosáhne zadané hodnoty, systém TOR-5 se automaticky přepne z diagnostického vyhodnocení do režimu zpracování oleje.

Zpracování ropy zahrnuje:

• filtrace — je instalován filtr s jemností filtrace 10 mikronů;
• sušení oleje — voda je absorbována sorbentem, zatímco olej je postupně čerpán přes adsorbéry.

Po obnovení parametrů se jednotka TOR-5 automaticky přepne mezi režimy zpracování oleje a diagnostického vyhodnocení.

Zpracování ropy čerpáním oleje přes adsorbéry naplněné sorbentem lze považovat za alternativní sušení transformátoru. V tomto případě je olej odebírán systémem TOR-5 ze spodního bodu a vysušený se vrací do horního bodu transformátoru. Vzhledem k tomu, že transformátorová voda neustále migruje z oleje do papírové izolace a naopak, cirkulace oleje přes adsorbéry umožňuje odstranění vody nejen z oleje, ale i z papírové izolace. Tím pádem, kontinuální sušení transformátoru je dosaženo. Systém TOR-5 udržuje transformátor v suchu po celou dobu jeho životnosti.

Další vlastnosti — analyzátor plynného proudu vodíku

Na rozdíl od tepelného vakuového sušení neovlivňuje sušení na bázi sorbentu složení a množství rozpuštěného plynu v oleji. Proto senzory, které se používají k určení např, obsah vodíku v oleji lze volitelně přidat k systému TOR-5.

Průběžná online analýza plynu umožní rozšířit možnosti systému TOR-5 a učinit diagnostické vyhodnocení stavu transformátoru kompletnější a informativnější.

Výhody použití systému TOR-5

• prodloužená životnost transformátorů díky nepřetržitému sledování důležitých parametrů a včasnému zpracování oleje online;
• zvýšené načasování mezi údržbovými službami pro transformátory díky pravidelnému zpracování oleje v automatickém režimu;
• ušetřené peníze díky ukončení používání laboratorních rozborů;
• snížení nákladů na pojištění transformátorů;
• snížený počet zapojených kvalifikovaných pracovníků;
• ochrana životního prostředí kvůli předcházení haváriím transformátoru spojeným s stříkáním izolačního oleje.

Máte-li jakékoli dotazy týkající se používání a provozu systému TOR-5, zašlete je prosím na náš e-mail uvedený v příslušné webové sekci.