Ремонт и поддръжка на трансформатори

Трансформаторите са ключово оборудване, използвано в електроенергийните инфраструктури по цял свят за повишаване на напрежението до стойностите за пренос и впоследствие за понижаване до стойностите за разпределителните системи, захранващи битови и индустриални клиенти. Аналогично на всички подобни съоръжения, трансформаторите също имат ограничен експлоатационен живот, като продължителността му се определя от работния режим по отношение както на натоварване, така и на условия на околната среда. Много от използваните в момента трансформатори наближават или вече са задминали края на типичния за тях експлоатационен период – 20 до 40 години, в зависимост от конкретното приложение. През последните години се наблюдава тенденция, че разпределителните дружества все по-често предпочитат да заложат на ремонт и обновяване на трансформаторите като алтернатива на подмяната им въз основа единствено на фактора възраст.

Стратегии за поддръжка

Трансформаторите обикновено се отличават с висока издръжливост, добро ниво на надеждност и относително малка необходимост от поддръжка. В рамките на жизнения цикъл на трансформатора операторът трябва да установи стратегия за поддръжката му, която да гарантира постигането на нужните параметри и оптимизиране на експлоатационния живот на съоръжението. Прилагането на тази стратегия започва веднага след пускането на трансформатора в експлоатация, като целта й е да се осигури висока експлоатационна готовност при минимални разходи, както и да позволи навременното откриване на проблеми преди възникването на сериозни неизправности. След като се открие проблем, могат да се приложат няколко или всички достъпни диагностични техники, за да се оцени и локализира повредата и да се определи дали трансформаторът може да продължи да бъде използван със или без ограничения в работния режим.

Ако е необходимо, се предприемат подходящите спрямо състоянието на трансформатора корективни действия. В краен случай може да се реши, че е време трансформаторът да бъде основно ремонтиран и обновен или дори да бъде заменен в зависимост от резултатите от извършената оценка.

Базираната на време поддръжка (time based maintenance, TBM) се осъществява на предварително определени интервали с цел да се намали вероятността от повреда на използваните трансформатори. Тя включва дейности, насочени към подобряване на състоянието на активите (смяна на масло, смазване, превантивна подмяна на части и др.). TBM често се счита за най-лесния подход за поддръжка на трансформатори, но не и за най-разходно ефективния.

Поддръжката на база на състоянието на оборудването (condition based maintenance, CBM) се основава на оценката на действителното физическо състояние на активите, отчитайки експлоатация, различни събития, потенциално износване на подвижни части. Внедряването на тази стратегия за поддръжка на трансформатори изисква по-сложен процес на планиране.

Фокусираната върху надеждността поддръжка (reliability centred maintenance, RCM) е оптимизирана стратегия, при която се взема предвид не само периодът на експлоатация и техническото състояние на актива, но и позицията му в мрежата, оперативната му значимост и потенциалните рискове за безопасността или околната среда при възникване на повреди и свързаните с тях прекъсвания на електроснабдяването. Внедряването на тази стратегия дава възможност трансформаторите с по-рискова или значима позиция да се поддържат по различен, по-интензивен начин в сравнение с трансформаторите, чиято позиция позволява по-ниско ниво на надеждност.

Предимствата на ремонта пред подмяната

Разходите за ремонтиране на един трансформатор обикновено са значително по-ниски в сравнение с тези за закупуването на ново оборудване. Това, разбира се, е важен фактор в зависимост от мащаба на ремонтните дейности, но понякога пестенето на време може да е от по-голямо значение. В повечето случаи ремонтирането на един трансформатор отнема много по-малко време, отколкото специфицирането и закупуването на ново съоръжение. Често дейностите по ремонта могат да се осъществят със средства от месечните приходи на дадено дружество, а не чрез капиталови инвестиции, което улеснява и съкращава процедурата чрез елиминиране на необходимостта от допълнителни разрешителни. Удължаването на живота на активите се отразява благоприятно и на клиентите на електроразпределителните дружества, стига да може да се постигне, без да се създава съществен риск за непрекъснатостта на електрозахранването. Прилагането на тази практика е свързано с понижаване на абсолютната стойност на капиталовите инвестиции, което може да доведе и до намаляване на сметките на потребителите.

Както във всеки индустриален сектор, и в електроенергетиката има стремеж към отговорна експлоатация на ресурсите и демонстриране на устойчивост по отношение на околната среда. Една от възможностите за постигане на това е удължаването на живота на трансформаторите. Досега са заменени множество трансформатори заради това, че пиковото натоварване в конкретни подстанции нараства до нива, непосилни за капацитета на инсталираните съоръжения. При такива обстоятелства може да има възможност за увеличаване на капацитета на актива например чрез допълнително охлаждане, което да гарантира, че трансформаторът се поддържа в рамките на определените температурни граници. Сред другите мерки в това направление е и увеличаването на капацитета на спомагателни компоненти като стъпални регулатори и шиносъединителни прекъсвачи.

Ремонтирането и обновяването на трансформатори може да удължи и експлоатационния живот на електроцентралите. Това важи по-специално за силовите трансформатори и свързаните с тях спомагателни трансформатори поради прилагания от някои електроцентрали бизнес модел. Инвестицията, вложена за изграждането на централата, се възвръща в продължение на очаквания й експлоатационен живот. Много нови електроцентрали са построени в края на XX век и сега достигат края на очаквания си експлоатационен живот от 20 години. Поради различни причини обаче някои от тези електроцентрали продължават да работят и след края на този период. Експлоатационният живот на редица стари електроцентрали също се удължава често, за да се поддържат необходимите мощности до изграждането на нови съоръжения, които да отговорят на нарастващите потребности. Тъй като оставащият експлоатационен живот на тези електроцентрали е от порядъка на няколко години, а не десетилетия, не е разходно ефективно да се подменя основно оборудване като трансформаторите. Ремонтът и обновяването им обаче могат да гарантират на операторите, че електроцентралата ще продължи да работи за изискваното време при намален риск от възникване на неочаквани неизправности.

Ако един трансформатор е подменен не заради неизправност, а поради други причини, е възможно старият трансформатор да се обнови и да се запази като резервен.

Трансформаторите, които се преместват от една площадка до друга, също могат да бъдат обновени преди повторното им инсталиране.

Винаги е необходимо да се направи оценка на състоянието на трансформатора, за да се определи дали е възможно той да бъде ремонтиран или обновен, и ако да – до каква степен. Съществуват множество инструменти за оценка на състоянието на трансформатори както докато са в експлоатация, така и когато не работят. Може да се приложи и непрекъснат мониторинг, с помощта на който да се прецени дали състоянието на трансформатора се влошава до такава степен, че това да налага извеждането му от експлоатация, преди да се стигне до неизправност. Ако хартиената изолация показва признаци на висока степен на стареене или е открита неизправност в трансформатора, може да е необходимо съоръжението да бъде изведено от експлоатация. В случай че това не може да се осъществи непосредствено след регистрирането на проблемите, например заради времето, необходимо за доставка на ново съоръжение, могат да се предприемат мерки за временно поддържане на трансформатора в експлоатация. Когато дружеството разполага с ограничен бюджет и обновяването на трансформаторите трябва да се приоритизира, могат да се използват тези инструменти, за да се класифицира оборудването по значимост.

Ремонтът и обновяването на трансформаторите могат да се извършат на място или в специализирани съоръжения, разполагащи с възможност за провеждане и на изпитвания. Когато времето, разходите или практическите съображения не позволяват преместването на трансформатора, около него може да се изгради защитна структура, в рамките на която да се извършват ремонтните дейности. Тази временна конструкция може да се оборудва и със система за климатизация, за да се поддържа постоянна температура и да се контролира нивото на влажност във въздушното пространство около трансформатора. Предимствата на използването на специализирани съоръжения са, че позволяват извършването на по-сложни процедури и тестването на трансформатора след приключване на процесите по ремонт и обновяване. Ако са монтирани нови намотки или е подменена изолацията на трансформатора, изпитванията могат да се проведат при зададените в съответните стандарти тестови нива на натоварване. Това на практика дава на операторите същото ниво на увереност като при ползването на нов трансформатор. Трябва да се отдели внимание на това дали всички компоненти, например шиносъединителните прекъсвачи, могат да издържат на тестовото напрежение, ако не са подменени. В случай че намотките или други части на трансформатора не са сменени, изпитванията се правят при по-ниско напрежение, но дори тогава резултатите от тестовете гарантират, че съоръжението е годно за експлоатация и дейностите по ремонт и обновяване са изпълнени цялостно.

В зависимост от степента на обновяване и изпитване, един трансформатор може да продължи да работи още 10-20 години. Освен ако не е извършено основно обновяване на намотките и другите основни компоненти, не може да се даде гаранция за удължаването на експлоатационния живот на трансформатора, поради което операторът, с помощта на фирмата изпълнител, трябва да оценят риска за всеки отделен случай. Въпреки че за удължаването на живота на трансформаторите могат да се предприемат много действия, не е възможно да се възстанови целулозната изолация, след като вече е започнала да се разгражда. За трансформатори с ниска степен на полимеризация или при които състоянието на хартията е лошо, изолацията и намотките трябва задължително да се подменят в рамките на всяка една процедура по обновяване.