Realisierung der Intelligenzisierung eines 110-kV-Transformators

Mit der Entwicklung intelligenter Energiesysteme haben auch intelligente Transformatoren die Integration von Primär- und Sekundärsystemen erreicht. Im Vergleich zu herkömmlichen Transformatoren ermöglichen intelligente Transformatoren Online-Überwachung und Fehlerdiagnose und liefern präzise Informationen über den Zustand des Leistungstransformators. Vor dem Auftreten eines Fehlers können frühzeitig Warnmaßnahmen ergriffen werden, wodurch Wartungs- und Betriebskosten gesenkt, die Betriebsdauer verlängert und die Intelligenz des Transformators realisiert wird.

1. Zusammensetzung des intelligenten Transformatorsystems

Der intelligente Transformator besteht aus der intelligenten Transformatorkomponente und dem Transformatorgehäuse.

Die intelligente Komponente des Transformators besteht im Wesentlichen aus der zentralen intelligenten Einheit (IED), der IED zur Online-Überwachung der Wicklungsfasern, der Kommunikationskomponente und der IED zur Teilentladungsüberwachung. Ihre Hauptfunktion ist die Diagnose verschiedener Sensorsignale sowie deren Erfassung und Digitalisierung. Der Transformatorkörper benötigt diverse Online-Überwachungsgeräte, Aktoren und Sensoren für die intelligente Steuerung.

2. Online-Überwachungsmaßnahmen für intelligente 110-kV-Transformatoren

Die Echtzeit-Online-Überwachung von Transformatoren ermöglicht die zeitnahe Erfassung von Statusänderungen. Die digitale Überwachung intelligenter Transformatoren umfasst im Wesentlichen die Informationserfassung mittels Überwachungsinstrumenten, die Signalvorverarbeitung der Überwachungsdaten durch intelligente Komponenten sowie die dynamische Analyse der erfassten Daten zur Diagnose und Bewertung des Betriebszustands der Anlagen. Dies gewährleistet den stabilen und sicheren Betrieb des Stromnetzes.

3. Intelligente Einheit

Die zentrale Komponente der Transformatorintelligenz ist die intelligente Einheit (Haupt-IED). Über den MMS-Dienst werden Informationen von mehreren Überwachungs- und Steuerungs-IEDs zusammengeführt und eine umfassende Diagnose von Transformatorfehlern auf Basis der Überwachungsdaten und -ergebnisse durchgeführt. Die Diagnoseergebnisse und Überwachungsdaten werden gemäß der Norm IEC 61850 gemeldet und an den Hauptserver auf Stationsleitebene übermittelt.

4. Online-Überwachung der Temperatur an den heißesten Stellen der Wicklung

Die Online-Überwachung der Temperatur an den heißesten Stellen der Wicklung erfolgt hauptsächlich mittels eines faseroptischen Temperaturmessgeräts. Durch die dynamische und direkte Messung lässt sich die Innentemperatur des Transformators umfassend kontrollieren und das Kühlsystem in Echtzeit steuern. Gleichzeitig ermöglicht die Echtzeitüberwachung der Temperatur an den heißesten Stellen der dreiphasigen Wicklung des Transformators eine effektive Bewertung der Lebensdauer und des Alterungsgrades.

5. Online-Überwachung von Teilentladungen

Die Online-Überwachung von Teilentladungen erfolgt hauptsächlich durch die Kombination eines Breitband-Verbundsensors (FCT) für Netzfrequenzstrom und eines externen Ultraschallsensors. Der FCT kann gleichzeitig das Erdungsstromsignal und das Teilentladungsimpulssignal überwachen. Der externe Ultraschallsensor ist in der Regel an der Gehäusewand montiert und kann im laufenden Betrieb ausgetauscht werden.

6. Online-Überwachung von Gas und Mikro-Wasser im Öl

Die Online-Überwachung von Gasen und Mikrowasser in Öl erfolgt hauptsächlich mittels Chromatographie. Das übergeordnete Ziel ist die quantitative Analyse von Gaskonzentrationen wie Ethylen, Methan, Wasserstoff und des Mikrowassergehalts.

1) Chromatographische Überwachung der Online-Installation

Der spezifische Detektor der Chromatographie ist im Wesentlichen ein Halbleiter-Gassensor. Die Betriebszustandsdaten des Transformatorenöls werden über einen Datensammler erfasst und zur Analyse über RS485- und TCP/IP-Modi an das Öl- und Gasüberwachungs-IED übertragen.

2) IED zur Überwachung von in Öl gelösten Gasen

Die IED-Analyse gelöster Gase im Öl kann zur Bestimmung der Belastbarkeit des Transformators und zur Überwachung seines Zuverlässigkeitszustands beitragen. Bei abnormalem Anstieg der Komponentenkonzentration sind die Ergebnisse gemäß den Bewertungs- und Beurteilungsstandards über das Prozessnetzwerk an die Stationsleitstelle des Online-Überwachungssystems zu melden.

Zusammenfassung:

Die intelligente Umspannstation bildet die zentrale Säule des intelligenten Stromnetzes. Sie ist nicht nur ein wichtiger Knotenpunkt für die Energieübertragung und -verteilung, sondern beeinflusst auch direkt die Betriebs- und Überwachungsmöglichkeiten des intelligenten Stromnetzes. Der sichere und stabile Betrieb der intelligenten Umspannstation hängt eng mit dem Transformator zusammen, weshalb die Analyse des intelligenten Betriebsmodus des Transformators von großer praktischer Bedeutung ist.

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