نموذج صيانة محولات القدرة الكهربائية وتقييم الموثوقية

دراسة نموذج صيانة محولات القدرة الكهربائية وتقييم الموثوقية

مع زيادة حجم الشبكة الكهربائية ومستوى طلب العملاء، تصبح معدات “نقل الطاقة” التي تعمل بأمان واقتصادياً مشكلة مهمة للمؤسسات الكهربائية، وذلك كواحد من مفاتيح المعدات الكهربائية، بحيث يلعب محول الطاقة الكبير دوراً مهماً في نظام الطاقة، كما أن تشغيله غير الطبيعي هو أحد الأسباب الأكثر شيوعاً لحوادث تعتيم نظام الطاقة.

لذلك؛ فإن أداء المحولات الكهربائية الذي هو أكثر من أي مكونات أخرى هو العامل الرئيسي للتأثير على موثوقية واقتصاد نظام الطاقة، وذلك بتقدير متحفظ وهناك أكثر من (30000) محول (بقدرة أكثر من 66 كيلو فولت) في الصين، بحيث تعتمد حالتها وعمرها التشغيلي في الغالب على بيئة التشغيل العملية بما في ذلك معدل التحميل ودرجة حرارة التشغيل والعيوب العائلية ووقت التشغيل.

لذلك إذا كانوا في ظروف جيدة؛ فإنه يمكنهم العمل دون توقف دون أي صيانة ولكن إذا كانوا في ظروف سيئة دون صيانة مناسبة؛ فقد يتسببون في حدوث أعطال في المحولات أو حتى حوادث كهربائية شديدة، وفي هذه الحالة، سيتسبب الإصلاح الرئيسي في صيانة محولات الإصلاح الرئيسية (أولاً في السنة العاشرة، ثم الإصلاح الكبير كل (5) سنوات وهو بسيط في كل عام واحد) في “تجاوز الإصلاح” أو “عدم الإصلاح”، مما سيؤدي إلى تكاليف مالية كبيرة خسائر.

وفي الآونة الأخيرة، يعد اتخاذ قرارات الصيانة على أساس الحالة طريقة فعالة لحل مشاكل “الإفراط في الإصلاح” و “نقص الإصلاح”، ومع ذلك؛ فإن النظر فقط في حالة المحول قد يؤدي إلى اختيار استراتيجية صيانة المحولات دون تحسين تأثير التكلفة، مما سيؤدي إلى خسائر مالية، بالنظر إلى الموثوقية والتوفير في تشغيل المحولات.

كما أنه يمكن أن يوفر اختيار الصيانة الفعال (25٪ – 30٪) من إجمالي تكلفة دورة حياة المحولات بناءً على مسح أجراه معهد أبحاث الطاقة الكهربائية، لذلك، وذلك بالنظر إلى كل من الموثوقية وتقييم الاقتصاد للمحول؛ فمن الأهمية بمكان بالنسبة للمؤسسات الكهربائية اختيار برنامج صيانة المحولات الكهربائية.

في السنوات الأخيرة، ركز بشكل أساسي على الصيانة القائمة على الموثوقية لبحوث استراتيجية صيانة المحولات، والتي يتمثل محتواها المحوري في تشخيص الأخطاء وتقييم حالة المحولات، ولتشخيص خطأ المحولات، تم الإبلاغ عن بعض الطرق لتقييم حالة العزل للمحول، مثل تحليل طيف العزل الكهربائي وطريقة التفريغ الجزئي وتحلل الغازات.

ومع ذلك؛ فإن فعالية تحليل الطيف العازل وطريقة التفريغ الجزئي لم تظهر بشكل كبير في المحولات العملية، إلى جانب ذلك كانت تحليلات الغاز المذاب (DGA) طريقة مفيدة وعملية لتقييم حالة المحولات في السنوات القليلة الماضية، كما أنه تم تطبيق بعض الطرق المتعلقة بـ (DGA)، بما في ذلك البرمجة الجينية وآلة ناقلات الدعم لتشخيص أعطال المحولات وتقييم حالة المحولات.

علاوة على ذلك، تم استخدام بعض الطرق، بما في ذلك متجه دعم المربعات الصغرى (PS ، LSSVM)، و للتنبؤ بأعطال محولات الطاقة بناءً على (DGA) وتقييم الحالة المستقبلية للمحولات، ومع ذلك؛ فإن إنجازات طرق (DGA) هذه غالباً ما تكون محدودة في تصنيفات الفشل لحالة الخطأ، في الواقع غالباً ما تكون حالة محولات الطاقة في مكان ما بين الحالة الطبيعية وحالة الفشل.

تقييم حالات الصيانة الخاصة بمحولات القدرة الكهربائية

لتقييم حالة المحولات، تعتمد حالة المحولات عادةً على حالة الجسم الرئيسية (يتم تحديدها بواسطة DGA والاختبارات الكهربائية واختبارات الزيت) وحالة البطانة وحالة الملحقات، كذلك آلية انتهاء العمر التشغيلي للمحول الداخلي معقدة وبعض قيم الانتباه للفهارس غامضة ويصعب تحديدها، وبالتالي من الصعب الحصول على النتيجة الدقيقة عند تقييم حالة المحول.

وللتعامل مع هذه المشكلات؛ فإنه تم اقتراح طريقة لتقييم الحالة للمحولات باستخدام النظرية الغامضة ومنهج الاستدلال الاستدلالي ونموذج الاستدلال الغامض، وذلك من خلال بعض الباحثين والمختصين، كما أفاد بعمل ممتاز في تحليل الرفاهية لعزل المحول المتطور للمولد (GSU) والذي يقدم تفكيراً جديداً لتقييم حالة المحولات.

لذلك؛ فِإن الأبحاث المذكورة أعلاه تأخذ بعين الاعتبار حالة المحولات فقط دون النظر إلى اقتصاديات التشغيل الكلية، بحيث يتمثل عيب الصيانة القائمة على الحالة في أنها قد تؤدي إلى اختيار استراتيجية صيانة المحولات التي لا تؤدي إلى تحسين تأثير التكلفة، ومن ناحية أخرى تنظر بعض النماذج فقط في الاقتصاد الكلي للمحول الذي تم اقتراحه، بما في ذلك تقنيات إدارة الأصول للمحولات.

وهناك نموذج تكلفة دورة الحياة لمحولات الطاقة في ظل البيئة الجديدة واختيار محولات الطاقة الصغيرة و المواصفات، ومع ذلك؛ فإن البحث عن اتخاذ قرارات الصيانة لمحولات الطاقة من خلال النظر في الموثوقية والاقتصاد على حد سواء نادراً، وذلك لأن عوامل التأثير في اتخاذ قرارات الصيانة، بما في ذلك تقييم حالة الموثوقية ورسوم معدل الخطأ بعد أنواع الصيانة المختلفة وتقييم مخاطر الأعطال واختيار الصيانة الأمثل تكون معقدة ويصعب قياسها.

نموذج موثوقية التشغيل لمحول مملوء بالزيت

بشكل عام؛ فإن موثوقية تشغيل المحول (ترتبط سلباً بمعدل الخطأ) لها تأثير كبير على اتخاذ قرارات الصيانة، وعادة ما يتأثر معدل خطأ المحول ببعض العوامل بما في ذلك صحة العزل وبيئة التشغيل وسجلات الصيانة وإجراءات الصيانة المختلفة.

اختيار مؤشرات تقييم العزل

يُعد اختيار المؤشرات ضروري لتقييم العزل الصحي، بحيث يتم اختيار بعض المؤشرات التي يمكن قياسها بسهولة ولها تأثير مهم على حالة عزل المحولات لتشكيل نظام مؤشر تقييم العزل وفقاً للمعايير ذات الصلة، كما يظهر نظام مؤشر تقييم حالة عزل المحولات في الشكل التالي (1)، بحيث تقدم مؤشرات مختلفة صوراً مختلفة إلى حد ما لحالة عزل المحولات.

وبالتالي؛ فإن كيفية تحديد أوزان تقييم المؤشرات مهمة للغاية، كما أنه تم تطبيق طريقة (AHP) المحسنة (طريقة فعالة لقرار الأوزان) لتحديد أوزان نظام مؤشر التقييم، وبعد استخدام طريقة (AHP) المحسّنة؛ فقد كانت أوزان (DGA) واختبار الزيت والاختبار الكهربائي (0.3974) و (0.2361) و (0.3665) على التوالي.

تقييم نظام الفهرس للمعطيات المصححة

لا تتعلق الحالة الصحية الشاملة للمحول بحالة عزل المحولات فحسب، بل تتعلق أيضاً بحالة بيئة التشغيل وسجلات الصيانة، كما أنها تحتوي حالة بيئة التشغيل على مؤشرات بما في ذلك سنوات التشغيل ومتوسط ​​العمر وبيئة التشغيل ومعدل التحميل، كما تتضمن سجلات الصيانة مؤشرات بما في ذلك عيوب المجموعة، وهناك ماس كهربائي للمنطقة القريبة وحالة نظام التبريد وسجلات العيوب وسجلات الأعطال والتفريغ الجزئي.

وهذه المؤشرات تصور أو تستنتج تأثيراً على معدل تقادم عزل المحولات، لذلك تم استخدام المؤشرات لإنشاء المعلمة المصححة لشرط بيئة التشغيل (a1) والمعلمة المصححة لسجلات الصيانة (a2)، بحيث يتم بناء العلاقات بين المؤشرات والمعلمات المصححة من خلال خبرة الخبراء والموضحة في الجدول التالي ويظهر في الشكل التالي (2) تقييم نظام الفهرس للمعلمات المصححة.