Dispositivo integrado de control del estado de los transformadores sumergidos en aceite

• • Diagnóstico integral multidimensional: El valor fundamental de un dispositivo integrado de monitorización de condiciones es la integraciónGas disuelto en el petróleo (DGA)yMicroondas y aceiteyDescarga parcial (DP)yMedición de la temperatura del bobinado de fibra ópticayCorriente de tierra del núcleoyAislamiento de la carcasayCambiadores de tomas en carga (OLTC)y más parámetros de estado físico, mediante algoritmos inteligentes de fusión de datos y validación cruzada, para lograr una evaluación precisa y completa del estado de salud del transformador.
  • Permitir el mantenimiento predictivo (PdM): El sistema transforma por completo la operación y mantenimiento de transformadores, pasando del modelo tradicional de mantenimiento periódico basado en el tiempo (TBM) al mantenimiento predictivo basado en el estado de los equipos en tiempo real. Su objetivo es proporcionar una alerta temprana precisa e intervenir antes de que se produzcan fallos, minimizando el tiempo de inactividad no planificado y mejorando la fiabilidad de la red.

• • Profundizar en la gestión de la vida útil de los activos: Mediante la monitorización continua y la evaluación cuantitativa del índice de salud del transformador (Health Index), proporciona datos objetivos y científicos de apoyo a la toma de decisiones sobre la revisión, la mejora técnica, la ampliación de la vida útil o el desmantelamiento del equipo, y es una herramienta técnica clave para realizar la optimización de costes de todo el ciclo de vida de los activos energéticos.

• Arquitectura modular y escalable: El diseño modular de los modernos dispositivos de supervisión permite a los usuarios configurar con flexibilidad los subsistemas que necesitan supervisar en función del nivel de importancia del transformador y del presupuesto. El sistema puede ampliarse sin problemas desde la supervisión básica de DGA y microagua hasta la medición de temperatura por fibra óptica a escala completa y la supervisión de OLTC, con interfaces reservadas para futuras ampliaciones de funcionalidad.

Subsistema central de diagnóstico y análisis

Estos subsistemas se centran en el análisis de las señales químicas y físicas generadas por el aislamiento del interior del transformador sometido a tensiones eléctricas y térmicas, y son la piedra angular del diagnóstico de averías.

Módulo de análisis en línea de gases disueltos en el petróleo (AGD en línea)

Unidad DGA en líneaconstituyenDiagnóstico de averías en transformadoresLa tecnología más decisiva sobre el terreno. Permite la supervisión continua de los gases de firma de avería mediante la extracción no invasiva de muestras de aceite del ciclo principal del aceite y el uso de técnicas avanzadas de espectroscopia fotoacústica (PAS) o infrarrojo no dispersivo (NDIR).

Principales gases de control y su importancia

• Descarga gas de avería:
  • Hidrógeno (H₂). El producto primario de la corona o descarga parcial (DP) es un indicador sensible de la presencia de defectos de descarga débil en el sistema de aislamiento.
  • Acetileno (C₂H₂). El único producto de una descarga de arco de alta energía, cuya presencia suele señalar la presencia de un cortocircuito interno grave y de alto riesgo o un fallo por avería.
• Gas sobrecalentado defectuoso:
  • Metano (CH₄) y etano (C₂H₆). Producido principalmente por descomposición por sobrecalentamiento de aceites aislantes en la región de baja a media temperatura (<300°C).
  • Etileno (C₂H₄). Indica la presencia de un punto de sobrecalentamiento de temperatura media a alta (300°C - 700°C), normalmente asociado a una mala conexión del conductor o a un sobrecalentamiento por corrientes parásitas.
• Aislamiento sólido (celulosa) gas deteriorante:
  • Monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO₂). Es el principal producto de descomposición del papel y cartón aislantes en condiciones de sobrecalentamiento.La relación CO/CO₂ es una base importante para determinar si se trata de un aislamiento sólido o sólo de un sobrecalentamiento del aceite.

Módulo de control DGAProporciona no sólo los valores instantáneos de concentración (ppm) de cada gas, sino que, lo que es más importante, analiza suTasa de generación de gasuna tasa de generación en rápido aumento es un mejor indicador de la urgencia de un fallo que un valor de concentración estático.

Módulo de control en línea para la caracterización de microagua y petróleo

La humedad es lo que aceleraEnvejecimiento del aislamiento del transformadorEl principal factor químico de laMonitor en línea de microagua en el petróleoes la base para evaluar la salud a largo plazo del sistema de aislamiento.

Diferencia entre la actividad del agua (aw) y la humedad absoluta (ppm)

• Actividad del agua (aw). Parámetro adimensional (0~1) que refleja directamente la tendencia de la humedad a migrar del aceite al aislamiento sólido, y es un indicador fundamental para evaluar el grado de exposición a la humedad del papel aislante.alto valor aw(por ejemplo, >0,4) está directamente relacionado con el riesgo de que se produzca un "efecto burbuja" debido a cambios bruscos de carga.
• Contenido absoluto de humedad (ppm). Indica la proporción de masa de agua en el aceite, cuyo valor se ve drásticamente afectado por la temperatura del aceite y no puede utilizarse de forma independiente para juzgar la sequedad del aislamiento sólido, pero sí para evaluar la calidad del propio aceite.

Además, los más avanzadosAnalizador en línea de la calidad del aceiteTambién es posible integrar el control deTensión de ruptura (BDV)yFactor de pérdida dieléctrica (tanδ)responder cantandovalor ácidoLa medición en línea del aceite proporciona datos para una evaluación exhaustiva de las propiedades eléctricas y el grado de envejecimiento del aceite.

Subsistema de control de las condiciones físicas críticas y de la seguridad

Este tipo de subsistema se encarga de supervisar los parámetros físicos macroscópicos de funcionamiento del transformador y constituye la primera línea de defensa para garantizar un funcionamiento seguro y estable del equipo.

Medición directa de la temperatura del bobinado mediante fibra óptica fluorescente y control de la temperatura del aceite

La temperatura es la magnitud física más directa que afecta a la vida útil de un transformador. El uso deTermometría de fibra óptica fluorescenteEs el medio más preciso y fiable de controlar la temperatura de los devanados.

• • Medición directa de los puntos calientes del bobinado: comandante en jefe (militar)Sensores de temperatura de fibra óptica fluorescentePreintegrada en el interior del bobinado en la fase de fabricación, la temperatura del punto más caliente (HST) del bobinado se mide directamente. Como la propia fibra óptica está aislada y no está sujeta a interferencias electromagnéticas (EMI), las mediciones son reales y sin retrasos, muy superiores a los algoritmos convencionales de modelado térmico basados en la temperatura del aceite superior y la corriente de carga.

• Control del gradiente de temperatura del aceite: Al mismo tiempo, se instalan sensores de temperatura en las partes superior e inferior de la caja del transformador para realizar un seguimiento en tiempo real.Top Oil Temperature (Temperatura máxima del aceite)responder cantandoTemperatura del aceite de fondo (BOTTOM OIL TEMPERATURE). La diferencia de temperatura entre los dos refleja la eficiencia de circulación del sistema de refrigeración y ayuda a diagnosticar un enfriador obstruido o un fallo del ventilador/bomba de aceite.

Control del nivel de aceite del depósito y de la presión de la carrocería

• • Control del nivel de aceite del depósito: adopciónMedidor de nivel magnético Flip-Flopo medidores de nivel de radar para controlar continuamente el nivel de aceite aislante en el Tanque Conservador. Los descensos anormales del nivel de aceite suelen ser indicativos de una fuga de aceite, mientras que los aumentos anormales pueden estar relacionados con la producción interna de gas o la sobrecarga.

• Control de la presión del cuerpo y estado de la válvula de descarga: El estado de micropresión positiva dentro del depósito se controla mediante un sensor de presión. Además, es importante para laválvula limitadora de presión(Dispositivo de alivio de presión)Se supervisa el estado de funcionamiento de la válvula. En cuanto se accionan las válvulas, lo que significa que se ha producido un fallo grave y repentino (por ejemplo, un cortocircuito en los devanados) en el interior del transformador y se ha generado una gran cantidad de gas, el sistema emite inmediatamente una alarma del nivel más alto.

Equipos auxiliares y subsistemas especializados de extensión de la vigilancia

Los grandes transformadores de potencia son estructuras complejas y el estado de sus equipos auxiliares es igualmente crítico.

Control en línea del cambiador de tomas en carga (OLTC)

Cambiador de tomas en carga (OLTC)Es el único componente mecánico del transformador que se mueve con frecuencia y constituye un punto de fallo elevado. Por ello, es esencial un control especializado.

• Características eléctricas y de temporización: Supervisión de las formas de onda de corriente, secuencias de tiempo de acción de los motores de accionamiento durante la conmutación del cambiador de tomas. Mediante la comparación de las formas de onda estándar, se pueden diagnosticar defectos tempranos como atascos mecánicos y contacto deficiente.
• Estado de la cámara de aceite: La supervisión de la temperatura del aceite, el microagua y los gases disueltos en el aceite (especialmente C₂H₂) dentro de la cámara de aceite separada del OLTC proporciona una alerta temprana eficaz de la ablación y el deterioro del aislamiento de sus contactos internos.
• Posición del interruptor y número de operaciones: La posición actual de la toma y el número acumulado de operaciones se registran y transmiten a distancia para proporcionar una base que permita evaluar su vida mecánica y desarrollar programas de mantenimiento.

Supervisión del estado de funcionamiento del sistema de refrigeración

En los transformadores de circulación forzada de aceite refrigerados por aire o por agua, la fiabilidad del sistema de refrigeración afecta directamente a su capacidad de carga.

• Estado del ventilador/bomba de combustible: Cada conjunto de ventiladores de refrigeración y bombas de aceite sumergibles se supervisa para comprobar el estado de arranque/parada, la corriente de funcionamiento y el tiempo de funcionamiento acumulado. Las corrientes anómalas indican fallos del motor y los tiempos de funcionamiento se utilizan para evaluar la vida útil.

Control especializado de la carcasa de alta presión (nivel de aceite/presión)

Añadir la supervisión del estado físico a la supervisión del rendimiento eléctrico de la carcasa.

• Control del nivel de aceite de la carcasa: En el caso de las carcasas llenas de aceite, las cámaras o sensores se configuran mediante sus propias ventanas de nivel de aceite o manómetros para lograr una supervisión remota de los niveles de aceite y evitar accidentes de aislamiento por falta de aceite.

Control de las vibraciones del núcleo y la caja

• Supervisión en línea de la vibración del núcleo de hierro: En las paredes de la caja se colocan sensores de aceleración de vibraciones de alta sensibilidad para controlar las características de vibración del transformador en la frecuencia industrial y su octava. Los cambios anormales en el espectro de vibraciones pueden indicar problemas estructurales mecánicos, como núcleos sueltos, devanados deformados o sujeciones sueltas.

Control de la densidad del gas SF₆ (para casquillos de salida GIS)

• Control del SF₆ del revestimiento del SIG: En el caso de los casquillos de conexión transformador-GIS con aislamiento de gas SF₆, la densidad, la presión y la temperatura del gas SF₆ del interior deben controlarse en línea. Una disminución de la densidad puede amenazar seriamente la seguridad del aislamiento, por lo que el sistema debe proporcionar señales de alarma y bloqueo en tiempo real.

Plataforma inteligente de diagnóstico y fusión de datos

Los datos recogidos por todos los sensores frontales se reúnen finalmente en elServidor de datos backendjunto conPlataforma de diagnóstico inteligente. No es un simple listado de datos, es lo que constituye el núcleo de la inteligencia del sistema.

Transformación de datos en información

• Análisis de correlación de datos multidimensionales: Los algoritmos centrales de la plataforma de diagnóstico son capaces de correlacionar datos de distintas fuentes. Por ejemplo, cuando el sistema detecta simultáneamente una señal UHF de descarga localizada, un aumento de la concentración de H₂ en la DGA y una relación CO/CO₂ anormal, puede determinar con un alto grado de confianza que el fallo se origina en una descarga interna que afecta al aislamiento sólido. Talesvalidación cruzadaEsta capacidad mejora enormemente la precisión del diagnóstico.
• Modelización del Índice de Salud (IH): La plataforma utiliza un algoritmo de ponderación para transformar todos los parámetros controlados en un único parámetro cuantificado.Índice de salud del transformador(por ejemplo, en una escala de 0-100.) HI proporciona a los responsables de O&M una visión intuitiva y macroscópica del estado de los dispositivos, facilitando las comparaciones horizontales y la clasificación por estado de grupos de dispositivos.
• Predicción de la tendencia de los fallos: Basándose en datos históricos, mediante análisis de series temporales, redes neuronales o modelos de aprendizaje automático, la plataforma es capaz de predecir tendencias futuras en parámetros clave (por ejemplo, concentraciones de gases característicos, valores de pérdida dieléctrica), prediciendo así la ventana temporal en la que es probable que se produzcan fallos y apoyando el desarrollo de planes de mantenimiento orientados al futuro.

Dispositivo integrado de control del estado del transformadorLa aplicación de la gestión de activos del sistema de energía a la transformación digital, inteligente de la tendencia inevitable, que va a transformar el transformador de una "caja negra" en un estado de total transparencia, la previsibilidad del riesgo, la vida se puede gestionar activos inteligentes.

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