TDM-10 — система для мониторинга маслонаполненных трансформаторов 6-10 кВ

Назначение системы для мониторинга маслонаполненных трансформаторов 6-10 кВ TDM-10:

Система мониторинга TDM-10 предназначена для оперативного контроля и диагностики маслонаполненных силовых трансформаторов с рабочим напряжением 6÷10 кВ. При помощи этой системы осуществляется контроль технического состояния трансформаторов, оценивается остаточный ресурс.

TDM-10 в режиме мониторинга контролирует 6 основных параметров силового трансформатора:

• Температура масла в баке трансформатора. На основании этого важного эксплуатационного параметра в системе мониторинга определяется нагрузочная способность трансформатора, рассчитывается остаточный ресурс изоляции;
• Влагосодержание в масле бака. Этот параметр во многом определяет электрическую прочность масла, влияет на возможность работы трансформатора при низких температурах;
• Уровень масла в баке – параметр эксплуатационной защиты;
• Разрядная активность внутри бака, которая возникает при наличии проблем в изоляционной системе трансформатора;
• Вибрация в баке трансформатора - это параметр, который связан с техническим состоянием механических элементов конструкции трансформатора;
• Давление внутри бака трансформатора.

Достоинства применения системы для мониторинга маслонаполненных трансформаторов 6-10 кВ TDM-10:

• Система TDM-10 является максимально эффективным и сравнительно дешевым решением для мониторинга силовых распределительных трансформаторов 6-35 кВ;
• Использование в TDM-10 беспроводного канала позволяет оперативно собирать информацию в систему АСУ-ТП при помощи стандартного приемника WDM или периодически контролировать техническое состояние трансформатора во время обходов оборудования при помощи обычного смартфона.

Описание системы для мониторинга маслонаполненных трансформаторов 6-10 кВ TDM-10:

Первичная и итоговая информация о техническом состоянии трансформатора из системы TDM-10 оперативно передается в единую систему АСУ-ТП предприятия, которая осуществляет мониторинг всего высоковольтного электротехнического оборудования, управляет работой ремонтных и сервисных служб предприятия.

Для передачи информации о техническом состоянии трансформатора в общую АСУ-ТП предприятия в системе мониторинга TDM-10 предусмотрены три стандартных интерфейса передачи данных:

• Проводной гальванически изолированный интерфейс связи RS-485. При помощи этого интерфейса можно передавать информацию в АСУ-ТП, проводить настройку режимов работы TDM-10, проводить специализированные разовые измерения параметров работы трансформатора. Интерфейс применяется при создании комплексной системы контроля высоковольтного оборудования подстанции;
• Беспроводной интерфейс связи марки Bluetooth, предназначенный для передачи данных на смартфон, планшет, переносной компьютер, для управления режимами работы системы TDM-10. Дальность работы такого беспроводного интерфейса составляет десятки метров. Этот интерфейс обычно используется при автономном монтаже системы мониторинга, когда информация о состоянии трансформатора периодически считывается из прибора в смартфон с дополнительным программным обеспечением при периодических обходах оборудования эксплуатационным персоналом;
• Беспроводной интерфейс связи марки LoRa (LoRaWan). При помощи этого интерфейса информация может передаваться на большие расстояния, достигающие нескольких километров. Вторым достоинством интерфейса LoRa является использование в нем двойного шифрования информации. Самым существенным недостатком интерфейса LoRa является его низкая пропускная способность: одна посылка информации может содержать в себе только несколько десятков байт. Обычно это может быть только интегральная информация о техническом состоянии контролируемого трансформатора.

В минимальной конфигурации прибор всегда оснащается беспроводным интерфейсом Bluetooth. При необходимости в приборе могут быть установлены технические средства для дополнительных интерфейсов: проводного RS-485 и беспроводного LoRa.

При заказе системы TDM-10 пользователю необходимо заранее определиться с необходимым для АСУ-ТП предприятия набором дополнительных интерфейсов связи. В приборе системы мониторинга могут быть установлены проводной интерфейс RS-485 и дополнительно беспроводной интерфейс LoRa. В этом случае интерфейс Bluetooth будет доступен только при открытой крышке прибора (или только на очень близком расстоянии, несколько метров), так как на металлическом корпусе прибора предусмотрено место для антенны только одного беспроводного интерфейса.

Конструктивно прибор системы мониторинга TDM-10 представляет собой единый металлический корпус, показанный на рисунке. В верхней части в отдельном герметичном металлическом корпусе располагается электронная часть всей системы мониторинга. Снизу в корпус вводятся кабель питания и кабель проводного интерфейса связи RS-485. В третьем (пластиковом) кабельном вводе в корпусе располагается антенна выбранного пользователем интерфейса беспроводной связи.

В нижней цилиндрической части корпуса прибора из нержавеющей стали, которая вводится внутрь бака трансформатора, находятся все первичные датчики, предназначенные для контроля параметров трансформатора. Длина цилиндрической части корпуса зависит от конструкции герметизирующего узла и особенностей посадочного места на крышке трансформатора.

Прибор системы мониторинга TDM-10 монтируется непосредственно на верхней крышке бака трансформатора. Для этих целей может использоваться или штатная горловина для заливки масла с посадочным узлом, или специальный переходной фланец с герметизирующим узлом, устанавливаемый на любой технологической крышке на баке. Конструкция переходного узла для монтажа прибора на крышке бака зависит от особенностей конструкции трансформатора, пример конструкции приведен на рисунке.

Установка переходного узла на верней крышке бака трансформатора 10 кВ обычно производится без слива масла на отключенном трансформаторе. Любой монтаж и демонтаж измерительного прибора TDM-10 в переходный узел производится оперативно также без слива масла за счет использования шарового крана и уплотняющего узла в верхней части монтажного узла.

После монтажа прибора подключение и включение в работу системы мониторинга TDM-10 осуществляется просто и оперативно. Поскольку все первичные датчики системы мониторинга находятся в цилиндрической части корпуса прибора, введены в масло бака трансформатора и уже подключены к измерительной схеме, необходимо только подать питание на прибор. Для этого нужно подключить два провода к выводам вторичной обмотки трансформатора: к фазе и нейтральной точке вторичной обмотки. Включение и выключение системы мониторинга в этом случае будет происходить автоматически при включении и отключении контролируемого трансформатора.

Если работа системы TDM-10 предполагается в автономном режиме с использованием только беспроводных интерфейсов связи, то необходимо подключить только кабель питания. Если предполагается подключение TDM-10 к системе АСУ-ТП при помощи проводного интерфейса RS-485, то необходимо подключить информационный кабель.

Для расширения диагностических функций и возможностей системы мониторинга марки TDM-10 на контролируемый трансформатор может быть смонтирован дополнительный модуль расширения TDM-10/U. Этот модуль предназначен для контроля и мониторинга токов нагрузки и напряжений вторичной обмотки трансформатора и в базовую поставку системы мониторинга не входит.

Дополнительный измерительный модуль TDM-10/U монтируется на крышке бака трансформатора рядом с выводами обмотки низкого напряжения. Питается модуль от измеряемого трехфазного напряжения вторичной обмотки трансформатора. Для измерения токов нагрузки трансформатора используются катушки Роговского, которые монтируются вокруг изоляторов выводов вторичной обмотки трансформатора.

Информацию о зарегистрированных параметрах работы трансформатора дополнительный модуль передает в основной модуль мониторинга по радиоинтерфейсу Bluetooth.

Использование модуля расширения для контроля электрических параметров трансформатора увеличивает стоимость системы мониторинга, но дает возможность более эффективно контролировать технологические параметры работы трансформатора. В частности, он позволяет регистрировать перенапряжения и импульсные сквозные токи через трансформатор.

Признаки дефектных состояний силовых трансформаторов с литой изоляцией, диагностируемые системами мониторинга TDM-10 и TDM-35:

Для организации диагностического мониторинга маслонаполненных силовых трансформаторов фирма DIMRUS производит две системы мониторинга, параметры которых приведены в таблице 1:

Примечания к таблице:
⁽¹⁾ - защитная функция системы мониторинга;
⁽²⁾ - дополнительная опция для системы мониторинга TDM-10.

Эти системы мониторинга различаются количеством первичных датчиков и их типом, в результате имеют различную достоверность получаемых диагностических заключений. Чем больше количество датчиков и сложнее система, тем она дороже, но информативнее.

Перечень наиболее часто встречающихся локальных дефектных состояний силовых маслонаполненных трансформаторов, выявляемых встроенной диагностической экспертной системой, приведен в таблице:

Достоверность выявления дефектных состояний контролируемого трансформатора в таблице П.1.2. иллюстрируется следующим образом:

(++) – достаточно высокая достоверность;

(+) – сравнительно невысокая достоверность.

Для каждой из трех контролируемых подсистем трансформатора: для изоляционной системы, для сердечника трансформатора и для его конструкции в программном обеспечении системы мониторинга строятся локальные математические модели.

Итоговая математическая модель трансформатора (его цифровой двойник) комплексно строится на основе объединения параметров локальных моделей подсистем трансформатора.