Cтратегии улучшения работы выключателей
Оборудование высоковольтных выключателей для каждой компании связано со значительными инвестициями. Когда встает вопрос об их обслуживании или замене, то необходимо рассматривать все возможные варианты.
Сила сотрудничества
Сервисные решения в течение срока эксплуатации продукта
Герб Роджерс (Herb Rogers)
Судакуар Кучибхотла (Sudhakar Kuchibhotla)
Моника Лэмб (Monica Lambe)
Оборудование высоковольтных выключателей для каждой компании связано со значительными инвестициями. Когда встает вопрос о его обслуживании или замене, то необходимо рассматривать все возможные варианты. Зачастую, самым эффективным вариантом с точки зрения затрат, является партнерство с экспертом со стороны поставщика, выполняющим полное обслуживание оборудования. Такой эксперт при проведении обслуживания оборудования будет использовать самые современные технологии, и будет искать возможности продления срока эксплуатации оборудования, такие как модификация или замена отдельных компонентов. В ряде случаев, лучшим решением может быть полная замена, устраняющая использование устаревшего оборудования или технологий. Дистанционный мониторинг и такие современные методы инспекции, как радиография, часто вообще устраняют необходимость в инвазивных программах обслуживания или в проведении преждевременных замен оборудования. Компания ABB разработала стратегию обслуживания, обеспечивающую разнообразные сценарии обслуживания и замены оборудования, которые встречаются в мире высоковольтных выключателей.
Модификация оборудования заключается в замене изношенных частей или устаревших компонентов при сохранении первоначальной конфигурации предприятия и оборудования. Часто в подстанциях такое первоначальное оборудование, как корпуса и шины, остается в хорошем состоянии, и необходимо проводить замену только движущихся частей выключателей. Механическое оборудование изнашивается задолго до износа его стационарных элементов. Модификация продлевает срок эксплуатации, не требуя при этом значительных затрат, серьезного демонтажа, и больших простоев, связанных с полной заменой оборудования. Эта работа может выполняться поэтапно, обеспечивая разнесение во времени затрат, и минимизируя объем демонтажа.
Часто новый выключатель оказывается несовместимым со старым оборудованием. В таких случаях ABB предоставляет специальные наборы переходников, дающие возможность быстрой установки без структурного изменения первоначальной конструкции.
Модификации выключателей и их приводов, выполняемые компанией ABB, гарантируют, что клиент получает долговременную надежность оборудования, самые новые технологии, и минимальное время простоя. И все это - за разумные затраты.
Примеры модификацийНе проводя тщательной и дорогостоящей ревизии существующего оборудования, компания ABB предложила нескольким своим клиентам заменить существующее у них оборудование КРУЭ. В каждом случае предлагаемые для замены выключатели были более современными, а расстояние между фланцами, и другие параметры соответствовали тем, которые существовали у клиента. Например, в Нидерландах (подстанция Rijswijk) т в Швейцарии (подстанция Katz) КРУЭ первого поколения ECKS были успешно заменены новыми выключателями ELK SP 2-1 с приводами AHMA. Мотивом для замены послужило сокращение экспертной оценки уровня ремонтопригодности, и рост сложностей получения запасных частей. На подстанции La Foretaille в Швейцарии была проведена аналогичная замена (в данном случае выключатель типа ELK SN был заменен выключателем ELK SP 2-1), но здесь мотивацией стали ожидаемые высокие затраты на реконструкцию (рис. 1).
Рисунок 1 Подстанция La Foretaille в Швейцарии, где применяется КРУЭ. Высоковольтный выключатель SN предыдущего поколения типа был заменен выключателем ELK SP2-1 с приводом AHMA.
Не для всех старых выключателей имеются новые эквиваленты. Поэтому компания ABB специально изготовила несколько модернизированных выключателей, способных заменить выключатели более старые типов - SL211, SL2-2, SN212, SL3-2 и SN312. Они прошли типовые испытания на соответствие современным стандартам применения, и были изготовлены в заводских условиях ABB.
Рисунок 2 Подстанция Filisur в Швейцарии. Выключатель SL3-2 с приводом HKA8 был заменен однокамерным выключателем SP3-1 с приводом HMB4.
Подстанция 380 кВ Filisur в Швейцарии стала первой, на которой был установлен такой специально модифицированный выключатель (рис. 2). Клиент вначале рассматривал замену только привода HKA 8, но затем пришел к решению об установке нового привода HMB 8. Компания ABB также предложила заменить весь выключатель SL3-2 вместе с приводом на специально разработанный для модификации выключатель SP 3-1. Этот новый выключатель имеет одну простую дугогасящую камеру - представляющую современное состояние технологии КРУЭ - и поэтому требует наличие меньшего привода HMB 4. Клиент быстро согласился с этим предложением. Оно позволяло ему увеличить срок эксплуатации оборудования, обеспечить доступность запасных частей, и снизить затраты на эксплуатацию. Фактическая замена выключателя заняла только два дня, и распределительное оборудование продолжило свою работу после минимального времени простоя.
Альтернативой полной замены выключателя и привода является замена только одного привода. В Испании, на подстанции наливного водохранилища La Muela, было принято решение о модификации привода, в результате чего был заменен старый привод HKA 8 в выключателе SL 3-2 (рис. 3). Привод HKA был демонтирован с полюса выключателя, и на его место установлен новый привод HMB 8 с необходимыми настройками (демпфированием). После замены были проведены испытания на соответствие. Удовлетворенная решением выступающая в роли клиента компания Iberdrola, решила провести такую же замену приводов на остальных отсеках той же подстанции. На подстанциях Seinjoki и Tammisto в Финляндии тоже были проведены аналогичные замены привода.
Рисунок 3 Подстанция La Muela, использующая КРУЭ, в Испании. Привод HKA8 в выключателе SL3-2 был заменен приводом HMB8
Компанией ABB разработаны эффективные с точки зрения затрат клиента программы обновления, расширения и модернизации оборудования. Эти программы позволяют клиентам поэтапно перейти к новым технологиям с минимальными рисками. После проведения оценки на месте, ABB разрабатывает план реализации перехода к новым технологиям, с учетом установленного у клиента оборудования.
Хороший пример такого подхода связан с доставкой двух выключателей, использующих технологию КРУЭ. Два комплекта ELK-04, рассчитанных на напряжение 132 кВ, были доставлены на 30-летнюю трансформаторную подстанцию Al Bakir в Ираке. Эта инвестиция стала необходимой в свете растущего спроса на электроэнергию, вызванного постройкой неподалеку сталелитейного завода, и наличия возможности адекватного подключения с сети передачи электроэнергии в Ираке. Решающим фактором для клиента было то, что конструкция ELK-04 может быть адаптирована к имеющемуся ограниченному пространству подстанции. Клиент получил компетентную консультационную поддержку на стадии технических работ, и сегодня в его распоряжении имеется надежная подстанция на 132 кВ, гарантированная поставка электроэнергии и безопасные условия работы персонала. Предшествующаяинфраструктура была сохранена, а дальнейшие расширения теперь упрощены благодаря применению стандартизованных адаптеров.
Оптимизация активовКомпания ABB признает необходимость изменения отрасли, вызванного ограниченностью ресурсов. Поэтому она развернула систему экспертных оценок с использованием дистанционного мониторинга всех критических диагностических измерений подстанции. Один из таких сервисов объединяет мониторинг универсального выключателя ABB с глубокой экспертизой функционирования и диагностики, что позволяет клиентам оптимизировать активы в реальном времени, и осуществлять необходимые коррекции до возникновения аварийных ситуаций.
Такой подход был предпринят в рамках электрической сети Нью-Йорка. Эта сеть зависит от состояния надежности высоковольтной связи между штатами, объединяющей владельцев сети передачи электроэнергии NYISO. Сюда входят линии 362 кВ, соединяющие компанию Rochester Gas and Electric (RG&E) с Администрацией Энергоснабжения Нью-Йорка. Для увеличения надежности этого коридора передачи электроэнергии, компания RG&E оборудовала выключатели конденсаторной батареи типа PMI, которая поддерживает критическую связь востока и запада, системой дистанционного мониторинга в реальном времени. Кроме того, были приняты программы профилактического обслуживания. Основным направлением первоочередного анализа состояния у выключателей линии электропередачи было получение средств фиксации всех операций передачи и подключения, а также временной статистики по этим выключателям.
Компания ABB оборудовала все 18 выключателей RG&E типа PMI для 121 кВ и 362 кВ системой оптимизации активов. Эта система ведет мониторинг множества параметров выключателей, относящихся к их состоянию и функционированию, используя для этого беспроводную связь. Данные с каждого выключателя собираются бортовым контроллером выключателя - Circuit Breaker SentinelTM (CBS). Каждый CBS объединен с сотовым коммуникатором. Определенно, такой подход предоставляет эффективное по затратам средство передачи данных в центральный офис. Особенно, если это связано с подстанциями, не подключенными к компьютерной сети. Применение мониторинга с использованием CBS привлекло компанию RG&E тем, что эти устройства, и их архитектура беспроводной связи, функционируют независимо от работы системы контроля для линии передачи электроэнергии. Такое разделение освобождает систему мониторинга от требований NERC-CIP (план защиты критической инфраструктуры энергетических корпораций северной армерики). Накопленные данные от CBS обрабатываются в центральном офисе компании RG&E системой оптимизации активов, разработанной компанией ABB. Это позволяет получать в реальном времени независимо собранные данные, с помощью которых можно изучать состояние выключателей, и их работу до того, как произойдет отказ. Тем самым, эта система оказывает помощь в диагностике проблем с выключателями, и предлагает рекомендации по их устранению. Она выдает разнообразные предупреждения, от идентификации изменения состояния в "умных" устройствах, до выявления ненормальных условий. В состав системы ABB входит подсистема избыточной архивации, обеспечивающая надежное хранение данных в течение длительного времени. Имея в своем распоряжении такое средство повышения надежности, компания RG&E смогла получить увеличение своего рейтинга со стороны местных властей.
РадиографияРадиография - это технология получения изображений с помощью рентгеновских лучей. Здесь она применяется во внешней среде, для получения детальных цифровых изображений критических внутренних компонентов выключателей. Полученные изображения изучаются экспертами изготовителя, проверяющими соответствие фактических размеров и допусков со сборочными чертежами оригинальных компонентов. Радиография устраняет необходимость во вскрытии герметичных систем оборудования для проведения диагностики. Это увеличивает надежность оборудования, и делает незначительной возможность проникновения в оборудование внешних загрязнений.
Компания Call Henry Inc. является работающей по контракту сервисной службой, выполняющей радиографические съемки на высоковольтном оборудовании. Она расположена в Исследовательском Центре НАСА в Кливленде (штат Огайо). Этот центр руководит исследованиями НАСА и проводит разработки в области воздушных реактивных двигателей, специализируясь в турбинных двигателях, энергетике, реактивном движении и коммуникациях. Он также проводит исследования в области различных дисциплин, связанных с микро-гравитацией. Очевидно, что для функционирования этого центра, надежность поставок электроэнергии является критичным фактором.
В феврале 2006 года компания Call Henry обратилась в ABB от имени центра для изучения состояния 26 выключателей ABB типа 38PM40-20 SF6. Обзор данных по обслуживанию, выполненный в центре компанией Call Henry, выявил тот факт, что многие выключатели центра имели возраст от 10 до 14 лет, и один из выключателей в течение срока его эксплуатации выполнил более 2700 операций. Было очевидно, что эти выключатели работали на пределе, и нуждались в тщательной инспекции. Между Центром, компанией Call Henry, и ABB было согласовано посещение оборудования центра для проведения инспекции. Предполагалось проведение внешних диагностических испытаний, с обширным применением радиографии. Причиной выбора такого подхода было желание снижения затрат и времени простоя, а также необходимость сертификации долговременной целостности каждого выключателя, и его надежности при поставке электроэнергии. В результате проведения радиографической инспекции, стало ясно, что один из выключателей требует серьезного ремонта, а в семи других выключателях необходимо провести осушение используемого элегаза. Девятнадцать выключателей вообще не потребовали инвазивного обслуживания, что сэкономило более 380 человеко-часов интенсивной работы по внутренней инспекции оборудования. Кроме того была достигнута экономия на аренде крана, оператора и транспортировщика газа.
Внешние диагностические испытания и результирующее обслуживания обеспечили непрерывное и надежное функционирование всего парка оборудования центра.
ЗаменаОборудование может подлежать полной замене по истечению его срока эксплуатации, или, когда становится доступной улучшенная технология. В случае выключателей для генераторов, обновление турбины и генераторов также требует и замены выключателя. Такие выключатели могут быть заменены, если в результате недоступности запасных частей или неудачных инженерных решений, они морально устаревают.
Один из примеров такой ситуации связан с гидравлическими пружинными приводами выключателей на пяти трансформаторных подстанциях в городе Кувейте, которые принадлежали и использовались Министерством Электроэнергии и Воды Кувейта. Учитывая растущую критичность ситуации с запасными частями для существующих приводов, которым было около 30 лет, компания ABB предложила заменить существующие устройства на 40 приводов HMB-8. Это предложение было положительно принято министерством. Важным аспектом этого решения была гарантия качества ABB, и гарантированная доступность соответствующих запасных частей. В результате, министерство получило достаточное количество запасных частей, высокий уровень надежности и готовности подстанций, улученных безопасность для персонала, адаптацию и замену без излишних сложностей, и, конечно, упрощение работы.