電力変圧器の監視: 単なるデータ収集ではなく意思決定システム 

彼らが話しているとき電源変圧器の監視、多くの人はすぐに画面上のグラフや「すべてを自分で測定する」センサーを想像します。もちろん、これが基本ですが、最大の間違いは、機器セットを購入して設置し、すぐに使えるようになったと考えることです。実際、これは物語の始まりにすぎません。主な作業は、データを解釈し、因果関係を構築し、最も難しいのは、どの逸脱が本当に重大で、どの逸脱が現時点で簡単に対処できるかを判断することです。変電所が高価なシステムを導入しているのをよく見かけますが、四半期に 1 回検査し、そのときだけレポートを作成しています。その時、変圧器が「突然」現れたので彼らは驚きました。失敗します。モニタリングは、高血圧患者の血圧をチェックするのと同じように、毎日の日課です。測定値は正常かもしれませんが、この傾向はすでに憂慮すべきものです。

温度からガスまで: 追跡することが本当に重要なこと

測定点を正しく選択することは、電源変圧器の監視において重要な部分であるため、古典的な温度から始めましょう。トップカバーの温度を測定するだけでは十分ではありません。巻線間の温度勾配、アクティブ部分の温度、および機器のホットスポットでの値が重要です。市内の変電所の 1 つで事例がありました。変圧器のハウジングに設置されたセンサーは 65°C で安定していることを示しましたが、定期的な熱画像調査の差分分析 (オンラインでは実施されませんでした) により、バスの接触エリアの局所的な過熱が明らかになりました。調べてみると接触不良が原因でした。センサーは特定の物体の特性を考慮していない標準的なレイアウトに従って取り付けられていたため、オンライン監視システムはこれを検出できませんでした。この後、診断効率を向上させるためにセンサーの配置スキームを変更する必要がありました。

次の層はガス保護とクロマトグラフィー分析です。 DGA (溶存ガス分析) は石油変圧器には必須です。しかし、ここにも落とし穴がたくさんあります。水素やメタンが 1 回過剰になっただけでも盲目的に信頼することはできません。重要な比率、C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6 比率に注目する必要があります。それらに基づいて、Rogers または Dornenburg による欠陥の分類が構築されます。多くの場合、研究室は解釈せずに濃度の表を送信するだけです。そして、運用担当者は必ずしもその読み方を知っているわけではありません。エネルギー会社からの顧客のために、私たちは常にテスト履歴と傾向グラフを備えた変圧器カードを作成します。これがダイナミクスを確認する唯一の方法です。エチレン (C2H4) の急激な増加は、700°C を超える温度でのオイルの熱分解の確実な兆候であり、接触不良と関連していることがよくあります。そしてアセチレン（C2H2）はすでに排出されています。

そして 3 番目の過小評価されているパラメータは、電源変圧器の監視における水分です。油や紙の絶縁体に含まれる水分は主な敵であり、耐電圧が低下し、劣化が促進されます。オンライン湿度センサーは気まぐれなため、校正が必要です。エキスパンダー内の露点を監視することは、適切な手段となります。重要なのは絶対値ではなく、変化率です。つまり、急激な増加は漏洩またはセルロースの分解を示します。

？鉄？そして「ソフトウェア」: オファーの海に溺れないようにするには

市場には、単純な遠隔測定モジュールから複雑な AI プラットフォームに至るまで、電力変圧器を監視するシステムが溢れています。選択はタスクによって異なります。中央変電所、エネルギー集約型産業などの重要な対象物には、リレー保護、冷却、ガス分析、部分放電からのデータを組み合わせた統合システムが必要です。たとえば、当社は、Qualitrol や Weidmann 製品などのパートナーからソリューションを選択し、ロシアの規制や運用条件に適応させることがあります。

しかし、配電ネットワーク 6-10/0.4 kV の場合、頻繁に払いすぎても意味がありません。ここでは、GSM 経由のデータ送信による温度と負荷の監視というポイント ソリューションがより効果的です。主なことは、デバイスが信頼性が高く、動作電流回路の霜や電圧降下に「耐える」ということです。ファームウェアが「飛ぶ」か、電源が故障するかを何度も見てきました。それで今、私たちは入っています温州Qiaonasen電気機器有限公司お客様のために機器を選択するとき、私たちは常に美しいパンフレットではなく、恒温室でのテストレポートや同様の施設からの実際のレビューに目を向けます。当社のウェブサイトhttps://www.qnasen.ru当社は高電圧および低電圧の送配電ソリューションを専門とする企業を代表していますが、監視システムは別個の製品ではなく、インフラストラクチャ全体の一部であることを理解しています。既存の SCADA および自動プロセス制御システムと接続する必要があります。

最大の悩みは、特に機器の製造年が異なる場合、さまざまなシステムからのデータを統合することです。古い変圧器にはアナログセンサーが付いている場合がありますが、新しい変圧器にはデジタル出力が付いている場合があります。ゲートウェイとコンバータを使用する必要があります。そして、ここで交換プロトコルに問題が発生することがよくあります。 IEC 61850 は優れていますが、多くのサイトでは依然として Modbus RTU が使用されています。当社の専門家は、互換性のある機器を選択し、データ交換のセットアップを支援するなど、そのような「インテグレーター」として機能する必要があることがよくあります。

部分放電: 経験が必要な微妙な診断

部分放電 (PD) モニタリングは一流です。高価で設置が難しいですが、これが断熱材の進行中の欠陥を早期に発見する唯一の方法である場合があります。 CR の事実を記録することは死刑宣告ではないことを理解することが重要です。放電の種類（内部、表面、コロナ）を決定する必要があります。これを行うには、パルス形状、位相分布、ネットワーク電圧との関係を分析します。

私たちは何らかの方法で 110 kV 変圧器に常設 PD 監視システムを設置しました。バックグラウンドは上昇しましたが、安定していました。 6 か月後、特定の電圧フェーズで特徴的なインパルスのクラスターが現れました。分析の結果、障壁に沿った地表放電の兆候が示されました。内部検査中（修理のために持ち出したとき）、固体断熱材の表面にトラッキングの痕跡、つまり漏れのあるシールから湿気が侵入した跡が見つかりました。継続的に監視していなければ、欠陥はさらに進行し、最終的には故障に至るでしょう。

ただし、ここでは電源変圧器の監視について微妙な違いがあります。サイリスタ ドライブまたは隣接する機器からの強い干渉により、有用な信号が完全に「妨害」される可能性があります。高周波変流器 (HFCT) は慎重に設置し、複雑なフィルタリング アルゴリズムを使用する必要があります。これは「ボックス」ソリューションではありません。それぞれのケースは個別です。

実践と経済性: 監視が効果を発揮する場合とそうでない場合

システムの導入には資本的支出がかかります。それらを正当化するために、私たちは言葉を数えません。主な節約効果は、緊急のダウンタイムと高価な修理の防止です。電源変圧器の交換またはオーバーホールの費用は、監視システムの費用の数倍かかります。しかし、エネルギー供給不足による損害はいくらなのか、罰金はいくらなのか、救急隊員や物流の人件費はいくらなのか、正確に計算する必要があります。

2点目はメンテナンスの最適化です。 「カレンダーに従って」定期メンテナンスから移行しますか?実際の状態に基づいたメンテナンス (TOFS) まで。これにより、材料費、人件費、そして重要なことに、不必要な機器の停止が節約されます。たとえば、ガスと水分の分析が安定している場合は、オイル洗浄のサービス間隔を延長しても問題ありません。

そして 3 番目の、あまり目立たない点ですが、耐用年数の延長です。有能な電源変圧器の監視重大な過熱を発生させずに負荷を制御できるため、絶縁体の劣化を遅らせることができます。これは、新しい設備への資本投資を直接延期することです。私たちのプロジェクトでは、常にお客様の注意をこの点に集中させます。これは出費ではなく、信頼性への投資であり、多額のコストを延期します。

間違いと結論: フィールドワークが私に教えてくれたこと

実際にはすべてがスムーズに進んだわけではありません。品質向上を目指して、変圧器タンクに振動センサーを取り付けるプロジェクトがありました。電源変圧器の監視磁気回路の状態を初期段階で診断します。デバイスからの測定値は奇妙で不安定であることが判明しました。測定値は、冷却ファンの動作、さらには外の風の方向（変電所は開放型でした）に大きく依存していました。結局、有用な診断情報を抽出することはできず、センサーの購入と設置のための資金が無駄になりました。この状況から得られる結論は単純です。すべての診断方法が普遍的であるわけではありません。振動解析は回転機械には効果的ですが、変圧器の場合、その用途は非常に限られており、実際の物体ではほとんど実現できない理想的な環境条件を作り出す必要があります。

データ転送となると話は別です。私たちは通信チャネルを節約し、困難な地形があるエリアに無線モデムを設置しました。パケット損失は 40% に達しました。データにはギャップがあり、傾向は歪んで構築されていました。やり直して光ファイバーを敷設しなければならなかった。これは鉄則です。まず通信チャネルの信頼性を評価し、次にハードウェアを選択します。

そして、おそらく下す価値のある主な結論は、監視システムは決定を下さないということです。彼女はただ情報を与えるだけです。鍵となるのは、概要データを見て、特定の変圧器の歴史とその動作条件を知っており、バランスの取れた結論を下せる人、つまりエンジニアです。診断して結論を​​生成するための自動システムは優れていますが、それはあくまで補助的なものであるべきであり、専門家の代わりとなるべきではありません。そこで、紹介するのは、電源変圧器の監視画面上の「レポートの生成」ボタンがどこにあるかを示すだけでなく、スタッフのトレーニング、プロセスの物理的な説明を同時に行う必要があります。これがなければ、たとえ最も高価なシステムであっても、役に立たないおもちゃになってしまいます。