Діагностика електрообладнання вітроелектричних установок

Генератори вітроелектростанцій в деякому сенсі є лабораторією для тестування надійності і нових методик моніторингу, так як вони працюють в особливих умовах і вимагають великих витрат на обслуговування. Тому деякі особливості можуть бути цікавими широкому колу фахівців.

Вітроелектростанції працюють в складних умовах підвищеної вологості, вібрації і великих струмів. У сучасних вітряків міцні лопаті і розумні алгоритми управління, які захищають їх від багатьох чинників. Але генератор все ще залишається вразливим, так як існують складності з його регулярним обслуговуванням.

Приблизно 50% збоїв в роботі вітроелектростанції пов'язані з нештатною роботою генераторів. Річний коефіцієнт відмов в середньому становить від 5% до 15% в залежності від типу вітряка і його розташування.

Обслуговування вітряків - складне завдання

На жаль, навіть простий ремонт великого вітряка коштує дорого, оскільки доводиться проводити висотні роботи. Виклик крана для заміни вузлів може обійтися в сотні тисяч гривень, а масштабний ремонт морських вітряків мегаватного класу і взагалі перетворюється в складну «спецоперацію» з залученням вертольотів або великих морських суден. І це без урахування збитків, що пов'язані із зупинкою генерації.

Відсутність регулярного обслуговування призводить до катастрофічних наслідків

Звісно, правилами експлуатації передбачені регулярні перевірки генератора, але навіть стандартні тести раз в два-три місяці часто не виконуються через складність польової роботи взимку, високу вартість, географічну віддаленість вітропарків і т.д. Зазвичай в аналогічних умовах працюють і інші типи генераторів, наприклад, на віддалених нафтопромислах, мобільному обладнанні, а також генератори з підвищеним вібраційним навантаженням.
Тому досвід тестування генераторів вітроелектростанцій корисний в різних галузях.

Що дивитися і чим вимірювати

Електричні обертові машини створюють вібрацію. На вітряках ця проблема посилюється вібрацією від лопатей, а також вигином валу. Врешті це викликає пошкодження елементів блискавкозахисту, передчасний знос підшипників і розтріскування навантажених металевих деталей генератора.

Пошкодження обмоток і підшипників через вібрації

Найбільш частими причинами поломки генератора є пошкодження виводу обмотки на заземлювальну ферму і коротке замикання обмоток. Тому тестування обмоток - ключова операція при перевірці генератора.

Відповідно до рекомендацій міжнародного некомерційного Інституту інженерів електротехніки та електроніки (IEEE), необхідно регулярно проводити ряд тестів, які включають:

• перевірку опору і обривів в обмотках. Хвилинний тест дозволяє знайти дуже високий опір, що вказує на несправність обмотки;
• короткостроковий високовольтний тест з подачею напруги вище номінального, а також додатковою перевіркою на наявність часткового розряду;
• хвилинний і 10-хвилинний тести коефіцієнта поляризації ізоляції. 

Таким чином може бути виявлений пробій між обмотками. Деградація показників визначається тільки на підставі попередніх вимірювань, так що подібні тести треба проводити регулярно.

Крім цього, при плановій діагностиці проводяться звичайні тести, оскільки в вітряках багато різного електрообладнання та систем безпеки, включаючи громовідводи, датчики, пристрої пожежогасіння, розмикачі ланцюга, запобіжники і т.д. Також особливу увагу при експлуатації генераторів необхідно приділити балансуванню, змащуванню і контролю вібрацій механічних частин, несправність яких неминуче призведе до поломки електричної частини.

Проведення перевірок дозволяє виявити проблеми, які стають причиною більше 65% поломок генераторів вітряків. Однак проводити їх складно, оскільки потрібні висотні роботи та відправка співробітників в віддалені вітропарки.

Рішенням є використання таких систем, як HVPD Kronos і Longshot від британської компанії High Voltage Partial Discharge Ltd. (HVPD). Це нові системи дистанційного моніторингу часткових розрядів в обертових машинах, котрі також використовуються в нафтогазовій галузі та відновлюваній енергетиці.

Пристрій HVPD Longshot

HVPD Longshot є портативним пристроєм з дисплеєм для роботи з широким набором датчиків, які можна підключати по дротових і бездротових каналах зв'язку. Longshot дає можливість за 10 хвилин оцінити стан кожного елементу електроустаткування, що оснащено датчиками. Також можна проводити цикл моніторингу часткових розрядів протягом 48 годин, що у випадку з генераторами особливо корисно в періоди підвищеного навантаження. Longshot поставляється відразу з усім необхідним ПЗ для аналізу даних і складання звітів.

Постійний монітор HVPD Kronos

У свою чергу, HVPD Kronos - це стаціонарна система для безперервного моніторингу часткових розрядів по 24 каналам. Завдяки цьому один пристрій Kronos може обслуговувати до чотирьох генераторів і електродвигунів. Перевагою HVPD Kronos є можливість контролю енергосистеми в режимі реального часу, що дозволяє запобігти розвитку небезпечних негативних процесів.

Як і у випадку з Longshot, до пристрою Kronos підключаються датчики. Технології Kronos об'єднують всі підключені датчики і блоки моніторингу в єдину систему, яка безперервно стежить за справністю обладнання. При цьому відповідні співробітники можуть отримувати миттєві оповіщення про нештатні ситуації, наприклад за допомогою SMS.

Передові технології для збереження інвестицій

Таким чином, сучасні системи дистанційного моніторингу допомагають уникнути великих витрат, що пов'язані з поломками генераторів. Розрахунковий термін служби вітроелектростанцій в 20 років недосяжний без якісної системи діагностики.

Якщо вам потрібна професійна консультація з діагностики електрообладнання, просто надішліть нам повідомлення!

Приклади обладнання: