Монтирани на подложки трансформаторни датчици, индикатори и вентили

 

Надеждната работа на трансформатор, монтиран на подложка, зависи от много повече от дизайна на сърцевината и производителността на намотката. Във всеки трансформаторен резервоар изолационното масло, температурните промени, колебанията в налягането и условията на натоварване непрекъснато се променят по време на работа. Без подходящи измервателни уреди на трансформатора, устройства за наблюдение и аксесоари за защита, малките аномалии могат постепенно да се превърнат в повреда на изолацията, изтичане на масло, неочаквани прекъсвания или дори катастрофална повреда на резервоара.

Ето защо трансформаторните датчици, индикатори и вентили са основни компоненти в модерните трансформатори, монтирани на подложки. Тези аксесоари осигуряват видимост на вътрешните работни условия, помагат на персонала по поддръжката да открива проблемите на ранен етап и поддържат дългосрочната-надеждност на трансформатора в комунални услуги, възобновяема енергия, търговски и индустриални приложения.

По-специално за подземни разпределителни системи, където трансформаторите често работят без надзор в продължение на години, аксесоарите за наблюдение и защита на трансформатора не са незадължителни добавки-те са част от цялостната стратегия за безопасност и надеждност на трансформатора.

В SCOTECH трансформаторите, монтирани на подложки, могат да бъдат конфигурирани с широка гама измервателни уреди за трансформатори, устройства за защита от налягане, аксесоари за наблюдение на маслото и дистанционни алармени системи съгласно IEEE, CSA, ANSI и-специфични изисквания за комунални услуги.

 

Защо измервателните уреди и вентили на трансформаторите имат значение в трансформаторите, монтирани на подложки

 

Трансформатор, монтиран на подложка, работи в запечатан резервоар, пълен с изолационна течност, обикновено минерално масло или течност FR3. Тази изолационна течност изпълнява две критични функции едновременно: електрическа изолация и разсейване на топлината.

Тъй като натоварването на трансформатора се увеличава, загубите в намотките генерират топлина, която се прехвърля в изолационното масло. Температурата на маслото се повишава, вътрешното налягане на резервоара се променя и обемът на течността се разширява или свива в зависимост от работните условия и температурата на околната среда. По време на условия на повреда може да възникне генериране на газ и бързо повишаване на налягането вътре в резервоара на трансформатора.

Без подходящи измервателни уреди на трансформатора и устройства за наблюдение тези вътрешни промени остават невидими отвън.

Ето защо модерният мониторинг на състоянието на трансформаторите все повече разчита на множество измервателни уреди, индикатори и защитни принадлежности, работещи заедно. Тези компоненти позволяват на операторите да наблюдават работното поведение на трансформатора в реално време, помагайки на комуналните услуги и операторите на съоръжения да идентифицират необичайни условия, преди те да се превърнат в големи повреди.

 

В съвременните разпределителни системи тези аксесоари служат за четири основни цели:

Разбирането на тази класификация прави измервателните уреди и аксесоарите на трансформаторите много по-лесни за оценка както от инженерна, така и от оперативна гледна точка.

 

Датчици за наблюдение: Разбиране на условията на работа на трансформатора

 

Датчиците за наблюдение осигуряват непрекъсната видимост на работното поведение на трансформатора. Те помагат на операторите да оценят условията на натоварване, топлинните характеристики, стабилността на състоянието на маслото и целостта на резервоара по време на обслужване.

Вместо да действат като устройства за аварийна защита, тези измервателни уреди за трансформатори функционират като инструменти за ранно предупреждение, които разкриват постепенни оперативни промени с течение на времето.

 

Манометър за температурата на маслото

Манометърът за температурата на трансформаторното масло показва горната температура на маслото в резервоара на трансформатора по време на работа.

С увеличаване на тока на натоварване загубите в намотките генерират топлина, която се прехвърля в изолационното масло. Прекомерната температура ускорява стареенето на изолацията и може значително да съкрати експлоатационния живот на трансформатора, особено в силно натоварени разпределителни системи или в райони с висока температура на околната среда.

Поради това мониторингът на температурата на трансформатора е един от най-важните аспекти на програмите за мониторинг на състоянието на трансформатора.

Чрез наблюдение на горната температура на маслото операторите могат да разберат по-добре термичните характеристики на трансформатора и да определят дали условията на натоварване остават в рамките на приемливите работни граници.

Много уреди за измерване на температурата на трансформатора също включват червена стрелка за максимален индикатор. За разлика от указателя на температурата на живо, този вторичен маркер записва най-високата температура, достигната по време на работа. Тъй като температурата на трансформатора постоянно се променя в зависимост от натоварването и метеорологичните условия, максималния индикатор помага на персонала по поддръжката да идентифицира историческите пикови работни температури и да определи дали трансформаторът е бил изложен на прекомерен термичен стрес.

В приложения за комунални услуги и възобновяеми енергийни източници уредът за измерване на температурата на трансформаторното масло често е интегриран с алармени контакти за дистанционно наблюдение или автоматични системи за управление на вентилатора.

 

Указател за нивото на маслото

Theнивомер на маслотов трансформаторни системи показва нивото на изолационната течност вътре в резервоара на трансформатора.

Поддържането на подходящо ниво на маслото е от решаващо значение, тъй като изолационната течност е отговорна както за диелектричната изолация, така и за преноса на топлина. Ако обемът на маслото стане недостатъчен, компонентите под напрежение могат да се оголят, намалявайки ефективността на охлаждане и надеждността на изолацията.

Манометърът за ниво на маслото в трансформаторни приложения помага на операторите да идентифицират няколко общи оперативни проблема, включително изтичане на масло, проблеми с уплътнението, неправилно пълнене с масло или необичайно поведение при топлинно разширение.

Повечето уреди за ниво на маслото използват вътрешен поплавъчен механизъм, който се издига и пада с повърхността на маслото. Лицето на манометъра обикновено включва високи и ниски референтни маркировки, както и стандартна референтна точка от 25 градуса, тъй като обемът на маслото естествено се променя с температурата на околната среда.

Например, по-ниско отчитане на маслото по време на студено време не винаги означава теч. Маслото се свива с понижаване на температурата, което води до леко спадане на нивото на поплавъка при ниски околни условия.

При трансформатори, монтирани на запечатан резервоар, условията на стабилно ниво на маслото са особено важни, тъй като предотвратяването на навлизане на влага зависи в голяма степен от поддържането на целостта на резервоара при дългосрочна -работа.

 

Вакуум манометър

Трансформаторният манометър, наричан още вакуум манометър, измерва вътрешните промени в налягането в резервоара, причинени от промяната на температурата на маслото и условията на натоварване на трансформатора.

При нормални работни условия повишаването на температурата на маслото повишава вътрешното налягане, докато условията на охлаждане могат да създадат частичен вакуум в запечатания резервоар на трансформатора.

Следователно манометърът на трансформатора се движи непрекъснато между диапазоните на положителното и отрицателното налягане, тъй като температурата на трансформатора се променя през деня.

За повечето запечатани разпределителни трансформатори нормалното работно налягане обикновено се поддържа между приблизително 2 и 5 psi. Въпреки това показанията на налягането естествено варират в зависимост от условията на околната среда и натоварването на трансформатора.

Отчитането на слаб вакуум не винаги е необичайно. Много трансформатори се пълнят с вакуум-по време на производството и след фабрично херметизиране температурите на охлаждащото масло могат постепенно да преместят стрелката на манометъра по-близо до нулата или в условия на слабо отрицателно налягане.

След като се захранва и работи под товар, налягането обикновено се връща в положителния диапазон.

 

Въпреки това необичайното поведение на манометъра на трансформатора може да показва по-сериозни състояния, включително:

• Вътрешно генериране на газ
• Проблеми с уплътнението на резервоара
• Изтичане на масло
• Прекомерно прегряване
• Дефектни габарити

 

Манометърът на трансформатора, показващ постоянно нула, може да бъде особено обезпокоителен, тъй като може да показва загуба на налягане в резервоара, причинена от течове, повреда при транспортиране или компрометирана цялост на уплътнението.

За операторите на комунални услуги поддържането на стабилно налягане в резервоара на трансформатора е важна част от-дългосрочната надеждност на трансформатора и наблюдението на състоянието му.

 

Клапан Шрейдер

В допълнение към устройствата за наблюдение и защита на налягането, някои трансформатори, монтирани на подложки, могат също да бъдат оборудвани с вентил на Schrader като интерфейс за обслужване на налягането и газ.

Вентилът на Schrader е пружинен-самоуплътняващ се{1}}вентил, който обикновено се използва за зареждане с газ, регулиране на налягането и изпитване на налягането в запечатани системи на трансформаторни резервоари. Позволява контролирано свързване към външно оборудване, без да се нарушава целостта на уплътнението на резервоара.

В трансформаторни приложения вентилите Schrader обикновено се използват за зареждане с азот, повишаване на-налягането и изпитване на налягане във фабрика или на място. Те също така осигуряват удобна точка за достъп за проверка на условията на налягането в резервоара с помощта на външни манометри или диагностично оборудване.

По време на поддръжката или пускането в експлоатация вентилът Schrader помага на техниците да гарантират, че резервоарът на трансформатора поддържа необходимото ниво на положително налягане, особено при конструкции на разпределителни трансформатори с-азотно покритие или запечатани.

Въпреки че не функционира като защитно устройство като предпазния клапан, вентилът на Schrader играе важна поддържаща роля за поддържане на стабилни условия на вътрешно налягане и осигуряване на правилно уплътняване през целия експлоатационен живот на трансформатора.

 

Предпазен клапан

Датчиците за наблюдение помагат на операторите да наблюдават състоянието на трансформатора, но защитните устройства са проектирани да реагират автоматично при възникване на опасни условия.

Сред всички защитни аксесоари, използвани в трансформатор, монтиран на подложка, предпазният клапан на трансформаторните системи е едно от най-важните устройства за безопасност.

По време на тежки вътрешни повреди бързото генериране на газ и внезапното разширяване на маслото могат драстично да повишат вътрешното налягане в резервоара за много кратък период от време.

Ако това налягане не може да бъде освободено безопасно, резервоарът на трансформатора може да се деформира, спука или да претърпи структурна повреда.

Вентилът за освобождаване на налягането на трансформаторните системи се отваря автоматично, когато вътрешното налягане надвиши предварително зададен праг, позволявайки на излишното налягане да излезе, преди да се развие опасно механично напрежение вътре в резервоара.

По-малките разпределителни трансформатори обикновено използват предпазни-вентили за налягане, монтирани на стена, докато по-големите трансформатори с по-голям обем масло могат да използват по-големи предпазни-устройства, монтирани на капака.

 

Предпазният клапан играе важна роля в:

• Предотвратяване на разкъсване на резервоара
• Намаляване на механичното напрежение
• Подобряване на оперативната безопасност
• Поддържа възможност за ограничаване на грешки

За IEEE и CSA съвместими трансформатори, монтирани на подложка, предпазният клапан в системите за защита на трансформатора обикновено се определя като част от стандартните изисквания за безопасност.

 

Аксесоари за поддръжка и мониторинг на състоянието на трансформатора

 

Надеждната работа на трансформатора зависи не само от конструкцията на сърцевината и изолационната система, но и от ефективната поддръжка и мониторинг на състоянието на маслото. Аксесоарите за поддръжка са предназначени да опростят обслужването на място, като същевременно позволяват точна оценка на изправността на трансформатора през целия му експлоатационен живот.

 

Клапан за дренаж и вземане на проби

 

Вентилът за източване и вземане на проби е комбиниран аксесоар за поддръжка, монтиран на пълни с течност-трансформатори, обикновено разположен в долната част на резервоара.

Този клапан изпълнява две основни функции в рамките на един интегриран дизайн:

Позволява контролирано изтичане на изолационното масло по време на дейности по поддръжката като смяна на масло, вътрешна проверка, филтриране или подготовка за транспортиране. Конструкцията с регулиран поток помага да се осигури безопасно и ефективно боравене с трансформаторно масло в полеви условия.

В същото време вентилът е оборудван с порт за вземане на проби, което позволява на операторите безопасно да събират проби от масло, без да отварят резервоара на трансформатора или да излагат вътрешните компоненти.

Вземането на проби от масло играе критична роля при наблюдението на състоянието на трансформатора. Лабораторният анализ на изолационното масло осигурява ключови диагностични данни, включително съдържание на влага, диелектрична якост, замърсяване с частици, индикатори за стареене на изолацията и състав на разтворения газ.

Анализът на разтворения газ (DGA) е широко признат като един от най-ефективните диагностични методи за ранно откриване на неизправности, позволяващ на операторите да идентифицират потенциални проблеми като прегряване, частичен разряд или влошаване на изолацията, преди те да се превърнат в сериозни повреди.

Чрез интегриране на функциите за дренаж и вземане на проби в един вентилен възел, ефективността на поддръжката се подобрява, като същевременно се намалява оперативният риск по време на обслужване на място. Този дизайн е особено ценен за разпределителни трансформатори, промишлени подстанции и комунални мрежи, където рутинното наблюдение на състоянието е част от дългосрочните-стратегии за управление на активи.

 

Манометър с алармени контакти

 

В съвременните северноамерикански трансформатори, монтирани-на подложки, измервателните уреди с алармени контакти (ниво на маслото, вакуум под налягане и температура) се използват широко за дистанционно наблюдение и работа без надзор.

Тези устройства преобразуват работните условия в сигнали за сух контакт, което позволява интегриране със SCADA, RTU или системи за управление за аларма, контрол на охлаждането и ранно предупреждение за повреда.

Типични приложения

 

Слънчеви фотоволтаични и BESS системи
2000–3000 kVA повишаващи-трансформатори (12,47–13,2 kV / 0,6 kV) с циклично топлинно натоварване, изискващи непрекъснат мониторинг на температурата и налягането.

Utility Loop-Feed Networks
2500 kVA 23,9 kV / 0,48 kV монтирани на подложка трансформатори, използвани в подземни пръстеновидни системи, където непрекъснатостта на системата и отдалечената индикация за повреда са критични.

Индустриални и търговски системи
1000–2500 kVA разпределителни трансформатори (12,47 kV / 0,48–0,6 kV), работещи при високо натоварване и условия на пиково потребление.

 

Инженерна логика за избор

Използването на алармени контактни габарити не се определя само от мощността на трансформатора, но и от системните изисквания, като работа без надзор, променливост на натоварването и критични-решетъчни приложения.

Те се превърнаха в стандартна конфигурация в съвременните комунални, възобновяеми и промишлени трансформаторни системи, подобрявайки видимостта на мониторинга и надеждността на работа.

 

Какво могат да показват необичайни показания на измервателния уред на трансформатора

Трансформаторните измервателни уреди стават най-ценни, когато операторите разберат какво всъщност могат да означават необичайни показания в реални работни условия.

Въпреки че показанията на манометъра винаги трябва да се оценяват заедно с натоварването на трансформатора и условията на околната среда, някои модели често показват потенциални оперативни проблеми.

Разбирането на тези взаимоотношения помага на екипите за поддръжка да подобрят мониторинга на здравето на трансформатора, да реагират по-рано и да намалят риска от неочаквани повреди на трансформатора.

 

Изборът на аксесоари зависи от изискванията за приложение

 

Не всички трансформатори, монтирани на подложки, изискват една и съща конфигурация на аксесоарите.

Необходимите трансформаторни измервателни уреди, индикатори, клапани и защитни устройства зависят в голяма степен от номиналната стойност на трансформатора, стандартите за комунални услуги, условията на околната среда, работния режим и приложението в мрежата.

Например захранващите трансформатори на електрическата верига често изискват подобрени мерки за защита от налягане, за да се подобри оперативната безопасност и непрекъснатостта на обслужването. Трансформаторите за възобновяема енергия може да изискват допълнително наблюдение на температурата на трансформатора и интегриране на отдалечена аларма поради отдалечени места за инсталиране. Индустриалните съоръжения често изискват разширени възможности за наблюдение на състоянието на трансформатора за критични натоварвания на процеса.

 

Типичните тенденции в приложението включват:

Персонализиращите се аксесоари позволяват на дизайна на трансформатора да съответства по-добре на действителните работни среди и стратегии за поддръжка.

 

Заключение

 

Трансформаторните датчици, индикатори и вентили са основни компоненти в безопасната работа на модерни трансформатори, монтирани на подложки. Въпреки че са по-малки от основните трансформаторни компоненти, тези аксесоари осигуряват съществена видимост на работните условия на трансформатора, като същевременно поддържат защита от повреди, превантивна поддръжка и дългосрочна-надеждност.

От уреда за измерване на температурата на трансформаторното масло и индикатора за нивото на маслото в трансформаторните системи до манометъра на трансформатора и предпазния клапан на трансформаторните защитни устройства, правилно подбраните аксесоари помагат на комуналните услуги и операторите на съоръжения да подобрят мониторинга на трансформатора, да намалят оперативния риск и да подобрят ефективността на поддръжката.

Тъй като модерните енергийни системи продължават да се развиват към по-интелигентна и по-надеждна{0}}фокусирана инфраструктура, мониторингът на трансформаторите, мониторингът на състоянието на трансформаторите и интелигентните аксесоари за защита стават все по-важни-не само за предотвратяване на повреди, но и за дългосрочно-управление на активи и устойчивост на мрежата.