Диагностика электрооборудования ветроэлектрических установок
Генераторы ветроэлектростанций в некотором смысле являются лабораторией для тестирования надежности и новых методик мониторинга, так как они работают в особых условиях и требуют больших расходов на обслуживание. Поэтому некоторые особенности могут быть интересны широкому кругу специалистов.
Ветроэлектростанции работают в сложных условиях повышенной влажности, вибрации и больших токов. У современных ветряков прочные лопасти и умные алгоритмы управления, которые защищают их от многих факторов. Но генератор все еще остается уязвимым, так как существуют сложности с его регулярным обслуживанием.
Примерно 50% сбоев в работе ветроэлектростанции связаны с нештатной работой генераторов. Годовой коэффициент отказов в среднем составляет от 5% до 15% в зависимости от типа ветряка и его расположения.
Обслуживание ветряков — сложная задача
К сожалению, даже простой ремонт большого ветряка стоит дорого, поскольку приходится проводить высотные работы. Вызов крана для замены узлов может обойтись в несколько миллионов рублей, а масштабный ремонт морских ветряков мегаваттного класса и вовсе превращается в сложную «спецоперацию» с привлечением вертолетов или крупных морских судов. И это без учета убытков, связанных с остановкой генерации.
Отсутствие регулярного обслуживания приводит к катастрофическим последствиям
Разумеется, правилами эксплуатации предусмотрены регулярные проверки генератора, но даже стандартные тесты раз в два-три месяца часто не выполняются из-за сложности полевой работы зимой, высокой стоимости, географической удаленности ветропарков и т. д. Зачастую в аналогичных условиях работают и другие типы генераторов, например, на удаленных нефтепромыслах, мобильном оборудовании, а также генераторы с повышенной вибрационной нагрузкой.
Поэтому опыт тестирования генераторов ветроэлектростанций полезен в разных отраслях.
Что смотреть и чем измерять
Электрические вращающиеся машины создают вибрацию. На ветряках эта проблема усугубляется вибрацией от лопастей, а также изгибом вала. В конечном счете это вызывает повреждение элементов молниезащиты, преждевременный износ подшипников и растрескивание нагруженных металлических деталей генератора.
Повреждение обмоток и подшипников из-за вибрации
Наиболее частыми причинами поломки генератора являются повреждение вывода обмотки на заземляющую ферму и короткое замыкание обмоток. Поэтому тестирование обмоток — ключевая операция при проверке генератора.
В соответствии с рекомендациями международного некоммерческого Института инженеров электротехники и электроники (IEEE), необходимо регулярно проводить ряд тестов, которые включают:
- проверку сопротивления и обрывов в обмотках. Минутный тест позволяет найти слишком высокое сопротивление, указывающее на неисправность обмотки;
- краткосрочный высоковольтный тест с подачей напряжения выше номинального, а также дополнительной проверкой на наличие частичного разряда;
- минутный и 10-минутный тесты коэффициента поляризации изоляции.
Таким образом может быть обнаружен пробой между обмотками. Деградация показателей определяется только на основании предыдущих измерений, так что подобные тесты надо проводить регулярно.
Помимо этого при плановой диагностике проводятся обычные тесты, поскольку в ветряках много разного электрооборудования и систем безопасности, включая молниеотводы, датчики, устройства пожаротушения, размыкатели цепи, предохранители и т. д. Также особое внимание при эксплуатации генераторов необходимо уделить балансировке, смазке и контролю вибраций механических частей, неисправность которых неизбежно приведет к поломке электрической части.
Проведение проверок позволяет выявить проблемы, которые становятся причиной более 65% поломок генераторов ветряков. Однако проводить их сложно, так как требуются высотные работы и отправка сотрудников в удаленные ветропарки.
Решением является использование таких систем, как HVPD Kronos и Longshot от британской компании High Voltage Partial Discharge Ltd. (HVPD). Это новые системы дистанционного мониторинга частичных разрядов во вращающихся машинах, в том числе применяемых в нефтегазовой отрасли и возобновляемой энергетике.
Устройство HVPD Longshot представляет собой портативное устройство с дисплеем для работы с широким набором датчиков, которые можно подключать по проводным и беспроводным каналам связи. Longshot дает возможность за 10 минут оценить состояние каждого элемента электрооборудования, оснащенного датчиками. Также можно проводить цикл мониторинга частичных разрядов в течение 48 часов, что в случае с генераторами особенно полезно в периоды повышенной нагрузки. Longshot поставляется сразу со всем необходимым ПО для анализа данных и составления отчетов.
Как и в случае с Longshot, к устройству Kronos подключаются датчики. Технологии Kronos объединяют все подключенные датчики и блоки мониторинга в единую систему, которая непрерывно следит за исправностью оборудования. При этом соответствующие сотрудники могут получать мгновенные оповещения о нештатных ситуациях, например посредством SMS.
Если Вам нужна профессиональная консультация в проведении диагностики - заполните форму :
Смотрите также:
