Трансформаторы - один из наиболее распространенных и важных активов в системах передачи электроэнергии. Должны ли все они быть заменены, чтобы соответствовать требованиям современной сети?
Электроэнергетические компании тратят сотни миллионов долларов в год на замену устаревшей инфраструктуры, так как сетевые активы выходят из строя; растет потребность в большей надежности и отказоустойчивости; появляются цели, связанные с более высокой эффективностью системы; растет потребность в гибкой производительности и в более сложной сетевой среде.
Трансформаторы являются одним из наиболее распространенных и важных активов в системах передачи и распределения электроэнергии. Должны ли они все быть заменены, чтобы соответствовать требованиям современной сети? Что ждет миллионы трансформаторов, у которых заканчивается срок службы, и когда наступит время их замены?
Research and Markets недавно сообщили, что мировой рынок силовых трансформаторов достигнет среднегодового темпа роста (CAGR) в 1,4% к 2023 году. Это не так уж впечатляет, хотя уровень расходов в 2023 году прогнозируется на уровне 12,84 млрд. долларов в год. Другое исследование, представленное Market Research Future, прогнозирует, что рынок интеллектуальных трансформаторов достигнет CAGR 11,5% к 2023 году. Учитывая схожий географический охват и временные рамки, в этих отчетах подразумевается рост предпочтений в отношении интеллектуальных трансформаторов.
Интеллектуальные трансформаторы имеют встроенные компоненты интеллектуального электронного устройства (IED) и датчики, которые облегчают сбор, хранение, анализ и передачу ключевых параметров трансформатора. Встроенная связь может быть проводной Ethernet, сотовой связью или Wi-Fi с шифрованием для обеспечения кибербезопасности.
Коммунальные службы контролируют работу силовых трансформаторов, но интеллектуальные трансформаторы могут сделать гораздо больше с точки зрения мониторинга и самодиагностики. Например, системные операторы могут удаленно контролировать критически важные компоненты в режиме реального времени, включая сердечник, устройства РПН, втулки, обмотки и масло. АББ даже предоставляет встроенное моделирование, которое рассчитывает температуру в соответствии со стандартами IEC и IEEE и моделирует тепловое поведение.
Расширенные возможности также могут быть встроены в распределительные трансформаторы. Модернизация коммунальных предприятий сталкивается с рядом потенциальных проблем на уровне распределения: более высокий процент устаревшей инфраструктуры; более высокие потери в сети; растущее число распределенных энергетических ресурсов (МЭД), которые изменяют схемы проектирования. Умные распределительные трансформаторы могут контролировать свое состояние в условиях большей изменчивости нагрузки и обеспечивать динамический контроль реальной и реактивной мощности. В результате повышается эффективность, улучшается качество электроэнергии и увеличивается срок службы оборудования.
Несмотря на ожидаемый рост развертывания интеллектуальных трансформаторов, реальность такова, что большинству коммунальных служб, вероятно, потребуются годы или даже десятилетия, чтобы заменить устаревшие трансформаторы современными «умными» трансформаторами, особенно на стороне передачи и распределения. Существует ряд промежуточных путей к повышению осведомленности об активах и производительности, которые не будут влиять на бюджет. Одним из таких подходов является покупка дополнительных компонентов с цифровыми выходами для ключевых трансформаторов, включая электронные индикаторы уровня масла, устройства сброса давления, реле Бухгольца и самоочищающиеся воздушные сапуны. Это оборудование может быть подключено к развивающейся интеллектуальной сети предприятия или интегрировано в единую систему с помощью центрального модуля управления.
Коммунальные предприятия, которые не оборудованы для добавления большого количества (потенциально 1000) дополнительных потоков данных от новых IED-преобразователей и датчиков в SCADA или другие операционные сети, могут использовать инновационные программы управления данными инфраструктуры открытого доступа. Например, система PI OSIsoft может быть настроена на сбор, анализ и представление данных от нескольких ключевых преобразователей или всего предприятия коммунальной службы. Согласно OSIsoft, одна утилита использовала PI System для реализации программы управления активами на основе обслуживания (CBM) для своей организации.
Другой пример компании, ориентированной на обеспечение высокой видимости в реальном времени по всему ее парку трансформаторов, был освещен в статье «Terna Transforms Its Maintenance Strategy», которая появилась в декабрьском выпуске T & D World за 2019 год. Terna - итальянский оператор передающей системы - разработал высоковольтную систему контроля для непрерывного отслеживания утечки тока (TFC) на высоковольтных трансформаторах и обнаружил, что измерение TFC и их влияние на оборудование выводит программу технического обслуживания, основанную на состоянии, на новый уровень.
Коммунальные предприятия, желающие увеличить срок эксплуатации существующего парка трансформаторов, как во время, так и после перехода на интеллектуальные трансформаторы, могут использовать другой вариант: комплексную, предварительно упакованную систему управления исправностью активов предприятия (AHM). Terna потребовались годы для разработки программы мониторинга трансформаторов. Системы AHM могут ускорить этот процесс, предоставляя программное обеспечение и инструменты для объединения исторических записей активов с текущими данными датчиков и других интеллектуальных данных сети для создания комплексной программы управления.
Операционная программа AHM обеспечивает оперативную информацию и анализ производительности активов; а также моделирование и аналитику для принятия решений о ремонте и замене; управлении условиями, которые могут повлиять на операции; определять, какое обслуживание необходимо выполнить и приоритет работ. Системы AHM также могут быть настроены на генерацию заказов, на инвентаризацию, выполнение документов и разработку отчетов в соответствии с нормативными требованиями.
Трансформаторы являются одними из самых важных и дорогостоящих активов в системах обучения и разработок. Поскольку функциональность сетей, становится более сложной, предпочтение отдается интеллектуальным трансформаторам, когда наступает время для их обновления или замены. Тем не менее, коммунальные предприятия имеют возможность получить многие преимущества, связанные с интеллектуальными трансформаторами, в ходе потенциально десятилетнего процесса по модернизации парка трансформаторов. Датчики, дополнительные устройства IED, программы мониторинга и системы AHM могут помочь коммунальным предприятиям продлить срок службы трансформаторов, повысить производительность, эксплуатацию и управление, сократить количество незапланированных отключений, повысить производительность / надежность энергосистемы и добиться экономии средств.
Да, стоит покупать более интеллектуальные трансформаторы, но есть и другие «умные» решения.