变压器寿命管理

变压器寿命管理

摘要

二十世纪九十年代的事实已经促使电力公司和其他电力变压器的所有者们关注他们当前资产的维护以及拓展其可能的使用寿命.因此,所有的用户都在研究如何从他们当前安装的设备中榨取最后一滴性能.

同时,新的对不同维护方法的思考也已经昭示,存在很多种新的方法,可花较少的钱来提高设备的可靠性.技术的进步已经提供了新的方法,并将分布式思想应用到变压器和其他设备中,不仅提供了有关运行条件的数据,而且现在也能够进行实时的诊断,从而为所有者提供关于这些受监测的设备的重要信息,管理设备使用寿命的概念现在变成了现实.

引言:电力公共设施面临的挑战

在过去数年内,电力公司面临的挑战概括为一句话说就是"降低运行费用,提高发电及输电设备的可用性,以及改善对客户群的电力供应和服务".同时,在一个可用资源正在无情减少的环境中,来自股东和竞争的压力正在不断地上升.

由于费用以及对新资本的需求必须大幅消减,所有相关方面的联合行动肯定会影响收益论述和资产平稳表中的内容.

重要的充油式电气设备如变压器,并联电抗器,电流互感器和高压套管,都是电力电源系统中的关键部件.它们可靠连续地运行对发电和输电的赢利是至关重要的,其采集,更换,运输,安装和维修方面的费用在整个系统中也是最高的.它们如果出现失效并因而导致无法使用,将带来收益上的损失.这些失效如果是灾难性的,将需要相当的费用,用于外围设备的破坏,环境破坏和非计划的紧急使用人力资源以及替代电源等方面.

对变压器,并联电抗器,电流互感器和高压套管中初始故障的早期检测将会创造经济收益,产生可以预测的结果影响,该结果用于应对面临的挑战.

一.变压器监控和管理的优点概述

1.能够以最大的经济效益运行变压器

监测使得计划性停电成为可能,也可以用于设备使用的管理.

在一个没有管制的环境中,对过负荷突发需求的快速反应和市场机会的充分利用将会成为任何一个电力供应商获得成功的关键.

2.以高效的和经济的维护来管理和延长变压器的使用寿命

由于设备的维修按照既定的维修计划进行,常常是现场维修,并且多数是在保用期内,因此将会降低运行费用.

当故障以适度的可预见的速度发展时,设备可以一直处于运行状态,有时处于减负荷状态.这种状况可以避免收益受到损失,可提供时间用于有序的计划设备的维修和更换.这些行动常常在现场即可进行,因为时间因素提高了必要资源的可用性.现场维修可以创造不菲的经济上的收益,不但对于变压器的所有者,而且对于那些产品还处于保用期的制造商来说亦是如此.

管理和延长电力设备的使用寿命需要可靠的和连续的监控,因为所采取的对变压器使用寿命有影响的任何行动的有效性都需要定期进行测试.对电力设备使用寿命的成功的管理和延长可以产生资金上的收益,对资产平稳表产生影响,从而可以将资本更多地投入到其它需要中去.

3.能够检测到故障的最初迹象,监视已出现的故障的发展.

一旦探测出一个故障并且对其发展进行跟踪监视,那么就可以对该故障的严重程度进行评估,从而可依据监视做出行动决定.

检测出早期故障并且及时采取行动,可限制其对设备的损害.早期检测可以限制临近损害的数量,确定需要进行维修和维护的区域.

4.减少和尽可能的避免非计划停电和故障

变压器内部初始故障的早期检测可以大大减少非计划性停电,提高电力和服务的可靠性.

故障状态常常会导致灾难性事故.其早期检测可以限制这种事件的产生,提高变电站人员的安全性.

监视一个快速发展的故障并评估其发展,可提供必要的信息来配置所有基本的资源及时做出反应,减少其整体的损害.

二.变压器监测和管理

充油式变压器对于所有业主来说都是其资产的重要部分,其意外故障或者停电带来严重的后果占有巨大的比例.

电力变压器在正常的运行中是可靠的,其总的故障率为1~2%.自二战以后在电力事业有着巨大投资,这种情况持续到二十世纪七十年代初期,那时形成的一定数量的变压器群体,理论上已经接近了其使用寿命的末期.变压器寿命的终结通常定义为绕组内固体绝缘的机械强度的丧失.

随着绝缘系统(油和纸)测试技术的进步,依靠检测绝缘系统退化的早期信号,通过连续的在线监测,可以延长某些设备的使用寿命.

通过对变压器运行主要指示信号或者参数进行连续的在线监测(如油中溶解的气体),可以实施对此运行数据进行行业认可的诊断,确定该装置的状况.

在电力变压器中出现的热和电气故障总是伴随着油中溶解的气体的形成.对这些气体进行分析是对于早期故障的探测,故障类型的识别以及监视其随着时间的发展的一个受到普遍认同的方法.这种方法的灵敏度相当高,在问题变得严重到足以从瓦斯继电器中产生报警之前,发展中的故障即可被探测出来.这种早期报警可以让所有者在出现以外故障之前即可做一些提前的计划,对设备进行维修或者更换.

传统方法,SCADA,集中数据采集和分析

集中数据采集和管理起源于SCADA应用程序.迄今为止,很多用户已经使用了SCADA技术在变电站中对设备进行数据的采集和传输.按一定的周期采集信号(通常4~20mA,或者RTD 测量),然后每小时或者每天进行传送.

这种概念需要大量数据的存储能力,很少或者没有数据处理或者建模.其重点是数据向中心点(通常是控制室内)传送中达到预设的门限值时产生报警.

SCADA系统只是一个"数字"的累积系统.如果对数据进行任何的处理或者建模,则常常需要人工的干预和建模,或者进行数据的统计分析.而大多数的工程师已经没有这个时间了.

不仅如此,关一个存放特定变压器信息(不同的数据库)位置的数量是大量和复杂的.通常很难找到所需要的数据.

对测试结果的诊断可以通过目前提供的多种商业软件来实现.但这需要进入公司内的其它数据库,以及要进入其它的您最需要而无法找到的信息的位置.

这些测试结果数据库通常没有与SCADA系统联系在一起.因此,测试结果数据的操作与变压器上的基本信息之间的关联将耗费大量的时间.

分布式概念与集中式数据存储和分析

每一台变压器都有其不同之处,这一点就象人一样,有其特殊的属性和运行特点.即使变压器采用同样的设计,在同一个工厂内于相同的时间制造,或者以同样的方式进行测试,它们仍然有其独特性.

这是由在工厂内所允许的变压器的制造误差所引起的.比如,每个单元都有不同的"空载荷"和"载荷损失"数值.这些数值在一台变压器的载荷能力中占很小的部分.

有一个能够充分利用带有实时输入的PC机的运算能力以及变压器工程测试数据的系统,这就是FARADAYTM Transformer Monitoring & Management System(FARADAYTM 变压器检测和管理系统,FARADAYTM TMMSTM),由Pointe Claire QC的GE Syprotec Inc.公司生产. FARADAYTM TMMSTM是一个动态的,适应智能的,交互的集成系统,用来监测和管理变压