当前,全球在运变压器平均服役年限约40年。在欧美地区,多数电网建于20世纪六七十年代,网内变压器服役时间往往更长。更换老旧变压器成本高昂,且交付周期大幅延长,短期内难以实现。因此,越来越多设备运营商思考:如何让老化设备持续安全高效运行?
数字化技术能否保障老旧变压器稳定运行?解答该问题,需先明确变压器老化的核心诱因。变压器老化由多种因素共同作用,热应力是决定设备寿命的关键。热应力产生与设备运行工况有关,也受雷击等外部因素影响。温度过高会加速绕组绝缘纸老化,促使绝缘油发生复杂分解反应,产生酸性物质与各类气体。这些物质通过氧化触头金属等方式,进一步加速设备老化,形成恶性循环。
全面把控变压器散热温控
精准控温是延长变压器寿命的关键。随着风电、光伏等新能源大规模接入电网,变压器运行负荷不断增大,精准控温的重要性愈发突出。MR服务解决方案项目经理Christian Hofmeister解释说:“过去几十年,中低压配网变电站里的变压器,负载率通常只有20% - 30%,但现在它们在整个寿命周期内,正面临前所未有的负荷冲击。”
基于此,智能温控管理的重要性空前提高。传统老旧系统依靠双金属片温控器控制散热,这种方法虽历经考验,但控制精度不高。利用更先进的传感器和配套软件,能更精确地检测和调控绕组温度。智能控制系统还能做到前瞻性散热,也就是在预判高负荷工况即将来临时,提前启动降温程序。最终效果是:绕组老化速度明显减慢,绝缘油化学分解风险大幅降低。同时,更好的温控能力还能优化设备运行模式,允许设备短时过载,更高效地保障电网稳定运行。Hofmeister补充说:“不过,要实现散热系统的智能管控以及变压器的最优利用,前提是要掌握足够的设备状态数据。”
ETOS® —— 电力变压器专属自动化解决方案
借助 ETOS® 电力变压器开放式自动化方案,搭配一套能采集变压器关键部位运行数据的多维传感器组合,MR 打造出覆盖冷却系统等核心部件的智能实时监控控制系统。ETOS®系统采用模块化设计,能轻松满足老旧设备改造升级需求。Hofmeister称:“我们的核心目标,是为客户提供切实所需功能。不同负荷工况下,系统应用需求有别,所以每套 ETOS® 系统都为客户量身定制。”
应用案例:MITNETZ STROM电网公司
MITNETZ STROM电网公司是德国东部规模最大的配电运营商,该公司决定对旗下设备进行升级改造,为Meuselwitz变电站的两台电力变压器加装ETOS®系统。此次改造内容包括部署智能传感器、加装精准温控系统、监测分接开关振动声学,以及安装电子吸湿器。MR技术团队仅用5天就完成了全部改造工作。面对可再生能源并网和电动汽车普及带来的电网需求增长,相较于更换老旧变压器,这套数字化解决方案成本优势显著。MITNETZ STROM电网公司资产经理Jan Schönfeld证实:“利用电力电子与传感器技术升级改造的成本,远低于拆除、移运及安装新变压器的费用。”
从定期维护到状态维护的转型
数字化改造不仅能优化变压器运行状况,延缓设备老化。Hofmeister指出:“数字化技术应用和大量运行数据采集,促使变压器维护策略从传统定期维护向状态维护模式转变。”状态维护模式不同于固定维护周期,它依据变压器实时运行状态数据开展运维。通过持续采集温度、湿度、油中气体含量等关键参数,并运用智能算法分析,电网运营商既能有效避免设备故障风险,又能降低运维成本,大幅延长变压器使用寿命。
变压器数字化改造三步走方案
MR依托ETOS® 自动化解决方案,结合多种传感器与保护设备,构建模块化升级系统,可随时对运行中的变压器进行数字化改造。所有改造工作由认证的专业技术服务团队执行。
第一步:设备摸底评估
MR技术专家前往现场检测设备,评估其当前状态,记录变压器基础参数,并按需开展相关测试。此外,专家还能通过手机或平板电脑远程指导客户完成变电站设备勘查,实现远程摸底评估。
第二步:方案定制与施工规划
MR专家团队根据客户需求,量身定制数字化改造方案,并精心规划施工流程,确保现场作业在规定工期内高效完成。
第三步:改造方案落地实施
在约定工期内,MR技术服务团队携带改造所需组件、物料及工具前往现场作业。电网运营商只需对变压器停电,即可配合开展改造。改造完成后,变压器便能恢复正常运行。
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