Smart-PD/2 – inteligentní senzor pro monitorování stavu izolace olejových výkonových transformátorů

V současné době se objevily moderní inteligentní senzory pro sledování technického stavu izolace vysokonapěťových zařízení, které kombinují vlastnosti primárního senzoru pro záznam částečných výbojů a zařízení pro zpracování přijímaných signálů, vybaveného vestavěným expertním systémem.

S pomocí automatizovaných funkcí tohoto expertního systému je řešeno několik důležitých provozních úkolů:

Je zjišťován současný technický stav a problémy řízené izolace vysokého napětí.

Je určen typ vad, které jsou zdrojem částečných výbojů, je posouzen stupeň jejich vývoje a nebezpečí pro další provoz zařízení.

Na základě automaticky vytvořeného adaptivního digitálního modelu se provádí plánování optimálního načasování a objemů opravných prací.

Příkladem takového inteligentního zařízení určeného pro výkonové transformátory je senzor Smart/PD-2.

Účel senzoru Smart-PD/2

Pro měření mikrovlnných částečných výbojů v izolaci olejových výkonových transformátorů se používá senzor Smart-PD/2.

Hlavním účelem inteligentních senzorů částečných výbojů značky Smart-PD/2 je v monitorovacím režimu určovat aktuální technický stav izolace transformátoru.

Konečným závěrem operace senzoru je informace o přípustné době bezpečného provozu monitorovaného transformátoru, stanovená na základě konstrukce a analýzy parametrů adaptivního digitálního modelu izolačního systému.

Inteligentní senzor Smart-PD/2 je moderní a efektivní náhradou za „velké“ systémy monitorování částečných výbojů, které se obvykle používají ke sledování technického stavu izolace výkonových transformátorů.

Přítomnost expertního systému v senzoru maximalizuje informační obsah získaných diagnostických závěrů a v důsledku toho výrazně snižuje náklady na dodávku diagnostického zařízení.

Pro efektivní potlačení vysokofrekvenčního rušení používá senzor Smart-PD/2 dvě identické elektromagnetické antény, z nichž jedna, A1, je umístěna uvnitř transformátorové nádrže a druhá, A2, je umístěna vně.

Informace ze dvou elektromagnetických antén jsou synchronně zpracovávány expertním systémem senzorů v diferenciálním režimu. Taková technická a algoritmická řešení umožňují efektivní oddělení izolačních vad, které vznikly uvnitř a vně transformátorové nádrže.

Senzory Smart-PD/2 lze snadno integrovat do jakéhokoli monitorovacího systému transformátoru pomocí kabelového komunikačního rozhraní RS-485. Napájení vestavěné elektroniky senzoru je také odebíráno ze skříně monitorovacího systému.

Senzor Smart-PD/2 lze připojit přímo k jakékoli úrovni automatizovaného systému řízení procesů energetického podniku. V tomto případě bude použit jako autonomní inteligentní senzor technického stavu izolace výkonového transformátoru.

Pro takové použití senzoru je nutná přechodová krabice s napájením elektroniky senzoru, která se montuje vedle transformátoru. Ve stejné krabici se připojuje externí kabel rozhraní RS-485, nebo přes převodník jakékoli jiné rozhraní.

Expertní systém senzorů Smart-PD/2

Senzor částečného výboje Smart-PD/2 je kompletní inteligentní diagnostické zařízení určené ke sledování technického stavu izolačního systému transformátoru.

Expertní systém zabudovaný do softwaru umožňuje senzoru nejen registrovat vysokofrekvenční impulsy a efektivně ladit elektromagnetické rušení. S jeho pomocí je rychle určen typ vady v izolaci, která je zdrojem částečných výbojů, a je vyhodnocen stupeň a rychlost jejího vývoje.

Expertní systém senzorů Smart-PD/2 automaticky vytváří adaptivní matematický model izolačního systému transformátoru a automaticky generuje tzv. digitální dvojče.

Digitální dvojče izolačního systému umožňuje předvídat změny technického stavu izolace v dalších fázích provozu transformátoru.

Využitím funkcí automatické adaptace a korekce koeficientů digitálního dvojčete během provozu zohledňuje senzor Smart-PD/2 vývojové charakteristiky vadných stavů, v důsledku kterých se zhoršuje aktuální technický stav izolace transformátoru.

Konečným výsledkem práce expertního systému senzorů Smart-PD/2 jsou informace o optimálním načasování servisních a opravárenských prací s uvedením zjištěných závadových stavů. Tyto informace jsou určeny pro praktické specialisty a umožňují jim co nejefektivněji provozovat výkonový transformátor.

Montáž Smart-PD/2 na transformátorovou nádrž

Nejlepší je instalovat senzor Smart-PD/2 na nádobu výkonového transformátoru ve výrobním závodě, protože anténa A1 tohoto senzoru musí být umístěna uvnitř nádoby transformátoru. Pouze ve fázi výroby transformátoru je možné správně, spolehlivě a bezpečně nainstalovat mikrovlnný senzor částečného výboje na stěnu nádoby.

Pokud maximální šířka transformátorové nádrže nepřesahuje 3 metry, stačí nainstalovat pouze jeden senzor Smart-PD/2. Měl by být namontován v oblasti fáze „B“, aby bylo možné stejně efektivně monitorovat stav „extrémních“ fází transformátoru.

Snímač Smart-PD/2 musí být instalován na nádobě transformátoru na straně, kde jsou namontovány vysokonapěťové vstupy vinutí VN. To také umožní co nejpřesnější sledování výskytu a rozvoje vadných stavů v těchto kritických prvcích výkonového transformátoru, zejména pokud mají tyto vstupy pevnou RIP izolaci.

Místo pro instalaci senzorů Smart-PD/2 podél výšky transformátorové nádrže se nejlépe volí na úrovni přibližně 30-40 % výšky od horního okraje nádrže. V tomto případě budou registrované částečné výboje maximálně informativní.

Pokud šířka nádrže řízeného transformátoru přesahuje tři metry, musí být na ni instalovány tři senzory částečného výboje Smart-PD/2, nejlépe naproti vysokonapěťovým vstupům každé fáze transformátoru.

Snímače Smart-PD/2 lze montovat i na transformátory za provozu, i když je to složitější. V tomto případě je lepší jako místo pro montáž snímačů využít kryty inspekčních otvorů na stěně nádrže, kterými se připojují a kontrolují vysokonapěťové vstupy.

Instalace senzorů se provádí s částečným vypuštěním oleje z nádrže transformátoru. Předem se vyrobí dodatečné opravné kryty, na které se montují senzory Smart-PD/2. Po částečném vypuštění oleje a nezbytné kontrole transformátoru se staré kryty nahradí novými s instalovanými senzory částečného vybití.

Připojení senzorů Smart-PD/2 k systému APCS

Senzory Smart-PD/2 lze snadno integrovat do jakéhokoli monitorovacího systému transformátoru pomocí kabelového komunikačního rozhraní RS-485. Napájení vestavěné elektroniky senzoru je také odebíráno ze skříně monitorovacího systému.

Senzor Smart-PD/2 lze připojit přímo k jakékoli úrovni automatizovaného systému řízení procesů energetického podniku. V tomto případě bude použit jako autonomní inteligentní senzor technického stavu izolace výkonového transformátoru.

Pro takové použití senzoru je nutná přechodová krabice s napájením elektroniky senzoru, která se montuje vedle transformátoru. Ve stejné krabici se připojuje externí kabel rozhraní RS-485, nebo přes převodník jakékoli jiné rozhraní.

Technické parametry senzoru Smart-PD/2