Badania diagnostyczne w eksploatacji transformatorów

fot. vaxomatic/CC/Flickr

Niezawodność systemów elektroenergetycznych ma we współczesnym świecie priorytetowe znaczenie i w ciągu ostatnich dziesięcioleci znacznie wzrosła. Elementy tej infrastruktury również od wielu lat służą uprzemysłowieniu i wzrostowi gospodarczemu świata. Jednak praca w trudnych warunkach - zarówno elektrycznych jak i środowiskowych powoduje, że ulegają one naturalnym procesom starzenia. Mimo tego oczekuje się, że do momentu całkowitego zużycia będą w stanie sprostać stawianym im wymaganiom eksploatacyjnym. Powszechnie bowiem wiadomo, że zakłady energetyczne szukając oszczędności, maksymalnie wykorzystują istniejący majątek.

W takich warunkach prawidłowa praca wszystkich elementów systemu możliwa jest, gdy objęte są one szczególną opieką, która powinna przekładać się na szeroko pojętą profilaktykę. Z pomocą przychodzą tu nowoczesne techniki pomiarowe i diagnostyczne, a także systemy monitoringu pracujące w czasie rzeczywistym On­line. Na podstawie odpowiednich kryteriów mają potwierdzić, w jakim stanie urządzenie się znajduje oraz określić jego dalszą przydatność eksploatacyjną.

Transformator ze względu na swoją skomplikowaną pod wzglę­dem technicznym budowę oraz jako jeden z głównych i istotnych elementów systemu elektroenergetycznego powinien być właściwie diagnozowany, co w efekcie może przełożyć się na jego bezawaryj­ną pracę a dodatkowo na wydłużenie czasu jego funkcjonowania - nawet o kilkanaście lat. Obecnie diagnostyka transformatorów będących w eksploatacji, staje się coraz ważniejsza dla właścicie­la majątku, ponieważ większy odsetek tych urządzeń przekroczył przewidziany przez konstruktorów czas eksploatacji. Zarówno w krajowej jak i światowej energetyce znaczna część jednostek pracuje już ponad 30 lat i pomimo braku uszkodzeń wewnętrznych zbliża się do kresu swojej żywotności, natomiast o dalszym utrzy­mywaniu ich w eksploatacji będzie decydować stan techniczny i rachunek ekonomiczny. W artykule zostaną przedstawione wyniki specjalistycznych badań diagnostycznych przeprowadzonych na ośmiu transformatorach mocy, zainstalowanych w stacjach o gór­nym napięciu 110 kV oraz wnioski wynikające z tych badań.

Rys. 3. Wyniki specjalistycznych badań przeprowadzonych na stacji 110 kV -  nr 2 TR-1
(pomiar odpowiedzi częstotliwościowej SFRA)

Rys. 9. Wyniki specjalistycznych badań przeprowadzonych na stacji 110 kV - nr 4 TR-1 
(pomiar odpowiedzi częstotliwościowej SFRA)

Wnioski 

Aktualnie nie ma normy dotyczącej badań diagnostycznych transformatorów. Istnieją natomiast instrukcje opracowane przez instytucje naukowo-techniczne i przedsiębiorstwa energetyczne, które określają zakres i częstość wykonywania badań, sposób interpretacji wyników oraz zawierają wskazówki dotyczące po­dejmowania działań w zależności od wyników badań. W Polsce istotną rolę w tym zakresie odgrywa ramowa instrukcja eksploata­cji transformatorów (wydanie z 2012 r.) [1], która kładzie nacisk m.in. na nowoczesne techniki pomiarów oraz systemy monitoringu pracy transformatora działające w czasie rzeczywistym (on-line).

Również w miarę możliwości i środków staramy się przeprowa­dzać badania wyładowań niezupełnych w wytypowanych jednost­kach. Skupiliśmy się na metodzie UHF, gdyż można ją stosować w czasie normalnej eksploatacji transformatora bez konieczności jego wyłączania, dobrze sprawdza się w warunkach zakłóceń elek­tromagnetycznych - jest metodą mało wrażliwą oraz stosunkowo bezpieczną dla obsługi i prostą w przeprowadzeniu.

Możliwość wykrywania i mierzenia aktywności wyładowań niezupełnych oraz monitorowania innych, istotnych parametrów w urządzeniach - bez konieczności ich odłączania - jest bardzo dobrą techniką wskazywania uszkodzeń we wczesnym stadium ich powsta­wania, zanim jeszcze spowodują awarię i odłączenie odbiorców.

Największą komercyjną zaletą pomiarów jest możliwość użycia dokładnych danych liczbowych w ocenie stanu urządzeń, które mają fundamentalny wpływ na metodę zarządzania nimi. Po­miary, zwłaszcza te wykonywane w czasie rzeczywistym on-line, powodują że zamiast okresowej analizy przeprowadzonych badań zasoby mogą być zarządzane wydajniej na podstawie ich aktual­nej kondycji. Wynikiem tego jest zmniejszenie inwazyjnej obsługi, zmniejszenie liczby wyłączeń, polepszenie współczynników jakoś­ciowych, potencjalnie zwiększona żywotność urządzeń, zwiększone bezpieczeństwo i niższe koszty użytkowania. Dostępność danych o kondycji każdego urządzenia prowadzi do podejmowania trafniej­szych decyzji o wymianie i remoncie tychże urządzeń.

Reasumując, warto trafnie diagnozować tak ważne dla systemu elektroenergetycznego urządzenia, jakimi są transformatory. Szcze­gólną uwagę należy poświęcić wypracowaniu nowych metod badań w wyniku, których zostaną podjęte skuteczne działania zapobiegaw­cze. Każdy gospodarz majątku zdaje, a przynajmniej powinien zda­wać sobie sprawę, że awaria jest przecież nie tylko poważną stratą finansową, ale również może być przyczyną zagrożenia zdrowia i życia ludzkiego oraz skażenia środowiska. Dlatego kompleksowa, rzetelna ocena stanu technicznego transformatorów powinna być niezbędnym elementem procesu decyzyjnego w zarządzaniu mająt­kiem transformatorowym.

Składające się na kompleksową ocenę transformatorów badania i  próby należą do nowoczesnych, zaawansowanych metod diagno­stycznych. Część z nich jest w fazie intensywnego rozwoju (np. meto­da SFRA). Dlatego koniecznym warunkiem rzetelnej oceny są wysokie kwalifikacje kadry, zespołu ekspertów oraz odpowiednia aparatura.

LITERATURA:

[1] Ramowa instrukcja eksploatacji transformatorów. Energopomiar-Elektryka, Gliwice 2012

[2] Buchacz T., Olech W., Olejniczak H.: Aktualne problemy dotyczące zagrożenia izo­lacji olejowo-papierowej transformatorów. Międzynarodowa Konferencja Trans­formatorowa, Toruń 2009

[3] Szrot M., Subocz J., Płowucha J.: Ekonomiczne aspekty oceny stanu technicznego transformatorów, http://www.energo-complex.pl/badania,transformatory-mocy,ocena-stanu-tcchniczncgo.php

[4] Laboratorium z inżynierii wysokonapięciowej. Cz. I. Zakład Wysokich Napięć In­stytutu Elektroenergetyki Politechniki Łódzkiej

[5] Szczepański Z.: Wyładowania niezupełne w izolacji urządzeń elektrycznych. WNT, Warszawa 1973

[6] Malewski R. i in.: Podstawy oceny opłacalności modernizacji transformatorów. Energetyka 2006 nr 12

[7] Wierzbicki J.: Ocena stanu transformatorów mocy metodą analizy funkcji przeno­szenia (charakterystyki odpowiedzi częstotliwościowej). Energetyka 2007 nr XI

[8] http://www.mldt.pl/index.html