從發(fā)電到用電，電力變壓器繼續(xù)發(fā)揮著將能量從較高電壓降壓到較低電壓的重要作用。無論是位于輸電還是配電級(jí)變電站，一臺(tái)變壓器都可以滿足數(shù)千個(gè)客戶的需求，也可以專用于大型工業(yè)廠房、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院或其他關(guān)鍵操作。
我們對(duì)變壓器的依賴意味著任何故障都可能對(duì)企業(yè)和家庭造成嚴(yán)重破壞，并影響安全。它不僅可以代表重大停電，就像最近影響堪薩斯城10，000名客戶的那次停電一樣，而且變壓器故障也可能導(dǎo)致火災(zāi)，就像去年安大略省溫莎市那樣。火災(zāi)往往對(duì)人類安全構(gòu)成威脅。最近在泰國曼谷發(fā)生的變壓器爆炸引發(fā)的一場(chǎng)大火造成兩人死亡，多人受傷。爆炸發(fā)生在當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)公司訪問現(xiàn)場(chǎng)30分鐘后，這一事實(shí)表明，變壓器常規(guī)檢查不足以防止災(zāi)難。
為什么評(píng)估變壓器健康狀況是一個(gè)日益嚴(yán)重的問題？
變壓器是長壽命的資產(chǎn)，故障率在大約30年后顯著增加。美國配電變壓器的平均年齡為42年，而70%的輸電線路和電力變壓器為25年或以上。由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的當(dāng)前成本和復(fù)雜性，目前對(duì)電網(wǎng)中變壓器資產(chǎn)的監(jiān)測(cè)很少，除了最大的資產(chǎn)。這導(dǎo)致缺乏對(duì)變壓器健康狀況和穩(wěn)健性的可見性，這反過來又推動(dòng)了保守的資產(chǎn)管理。如果沒有及時(shí)、有效的評(píng)估變壓器健康狀況，就需要保守的管理和大量的投資來避免災(zāi)難性的失敗。
這種保守的行為包括提前停用網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)，以便放心地避免故障。這種策略鼓勵(lì)超支，因?yàn)樘崆案鼡Q可能還有多年使用壽命的變壓器資產(chǎn)。
但是，現(xiàn)在面臨著巨大的商業(yè)等壓力，他們需要在不影響業(yè)務(wù)連續(xù)性和客戶服務(wù)的情況下降低成本并提高基礎(chǔ)架構(gòu)利用率。現(xiàn)在是時(shí)候考慮一種更積極的管理方法，通過延長使用壽命來節(jié)省資本支出。
公用事業(yè)公司現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到更智能的變電站和其他資產(chǎn)的潛在好處，許多公用事業(yè)公司已經(jīng)在進(jìn)行此類投資以改善網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營。IDC預(yù)測(cè)，到2020年，四分之一的公用事業(yè)公司將集成新的傳感器數(shù)據(jù)和認(rèn)知功能，以提高其資產(chǎn)效率并降低維護(hù)成本。
作為這一智能變電站戰(zhàn)略的一部分，監(jiān)控和維護(hù)變壓器的健康狀況從未如此重要。然而，在過去，準(zhǔn)確評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)因素一直是一個(gè)復(fù)雜的問題。讓我們來看看為什么會(huì)這樣。
變壓器可靠性面臨的最大風(fēng)險(xiǎn)是什么？
簡(jiǎn)短的答案是熱量和水分。這些因素會(huì)加速變壓器老化。具體而言，高溫會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部的紙張絕緣失效。發(fā)生這種情況時(shí)，變壓器承受正常工作應(yīng)力的能力較差。
水分會(huì)加劇這種老化效果。在80oF下運(yùn)行的完全干燥的牛皮紙應(yīng)該可以使用20年以上。但是添加2%的水分，壽命就會(huì)縮短到只有三年。
評(píng)估變壓器健康狀況的挑戰(zhàn)
使用變送器溫控器測(cè)量變壓器溫度相對(duì)容易，使用變壓器繞組中的傳感器或測(cè)量頂部油溫。測(cè)量水分更難。當(dāng)變壓器運(yùn)行時(shí)，測(cè)量紙張的水分含量(95%的水分將在那里)是不可能的，并且測(cè)量油的水分含量容易出錯(cuò)。
紙張和油的水分含量之間存在復(fù)雜的關(guān)系，可以說，當(dāng)兩者處于“平衡”狀態(tài)時(shí)，它們之間存在直接關(guān)系。然而，在有源變壓器中很少發(fā)生平衡。水分測(cè)量因油的性質(zhì)(年齡、污染物等)、紙張質(zhì)量、熱量對(duì)紙張與油的不同影響、水分在紙張層中的移動(dòng)等因素而變得更加復(fù)雜。
由于所有這些動(dòng)態(tài)活動(dòng)，試圖通過單次油測(cè)試來了解變壓器的狀態(tài)就像試圖通過僅測(cè)量單個(gè)點(diǎn)來了解整個(gè)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)狀態(tài)一樣 - 它根本不全面或準(zhǔn)確。
準(zhǔn)確性的關(guān)鍵：變壓器在線監(jiān)測(cè)
連續(xù)監(jiān)測(cè)可以幫助平均由上述動(dòng)態(tài)條件引起的不準(zhǔn)確。一個(gè)可以連續(xù)測(cè)量最高油溫以及“相對(duì)飽和度或水活度”的系統(tǒng)，可以更準(zhǔn)確地估計(jì)紙張的含水量，從而計(jì)算紙張的年齡和剩余壽命。
然而，由于老化紙的含水特性，完全準(zhǔn)確的評(píng)估需要在變壓器的頂部、底部和熱點(diǎn)處進(jìn)行年齡分析。執(zhí)行這些復(fù)雜的計(jì)算需要高級(jí)算法。
使用智能分析預(yù)測(cè)變壓器壽命
智能分析系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)變壓器紙張中的含水量進(jìn)行復(fù)雜的分析，同時(shí)考慮到上述要求。系統(tǒng)使用變壓器傳感器的數(shù)據(jù)，這是一種低成本設(shè)備，可測(cè)量指示局部放電的多種溫度，水活動(dòng)，振動(dòng)和RF信號(hào)。
準(zhǔn)確的分析可以根據(jù)當(dāng)前負(fù)載曲線預(yù)測(cè)紙張老化和剩余壽命。然后，儀表板允許用戶根據(jù)所選的負(fù)載配置文件對(duì)老化的其他預(yù)測(cè)進(jìn)行建模。
智能分析系統(tǒng)的易用性和能力可以簡(jiǎn)化這些復(fù)雜的分析，可以幫助資產(chǎn)管理者：
◆評(píng)估和預(yù)測(cè)整個(gè)變壓器機(jī)組的運(yùn)行狀況和壽命
◆根據(jù)變壓器風(fēng)險(xiǎn)排名，而不是根據(jù)資產(chǎn)的年齡，采用昂貴、保守的資產(chǎn)退役方法，做出有關(guān)維護(hù)和更換的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型決策。
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