¿Cómo elegir el sistema de supervisión en línea del aislamiento de los casquillos del transformador? Análisis exhaustivo de la supervisión en línea de los casquillos del transformador

El casquillo del transformador es un componente aislante del núcleo del sistema de transmisión y distribución de alta tensión que está sometido a tensiones eléctricas y mecánicas. Según las estadísticas del sector, el fallo de la carcasa representa alrededor del 15% del número total de fallos de los equipos de energía, es una de las causas importantes de las interrupciones no planificadas de los transformadores. Una vez que se produce la rotura del aislamiento de la carcasa de alta tensión, las pérdidas de los equipos y las interrupciones del suministro eléctrico suelen ser incalculables y, en casos graves, también provocan incendios. Debido a esto, cada vez más subestaciones, centrales eléctricas y usuarios industriales incorporarán el sistema de monitorización en línea del aislamiento de los casquillos al sistema de mantenimiento del estado de los equipos, con el fin de lograr una percepción continua del estado de salud de los casquillos.

I. ¿Por qué es necesario supervisar en línea el aislamiento de los pasatapas de los transformadores?

Carcasa a largo plazo en alta tensión, alta corriente, caliente y fría alterna severas condiciones de funcionamiento, el material de aislamiento interno se producirá la humedad, el envejecimiento, la descarga parcial y otro proceso de deterioro progresivo. Este tipo de fallo es a menudo en el ciclo de inspección fuera de línea entre el desarrollo tranquilo, para aparecer anormalidad obvia ha puesto en peligro la seguridad de los equipos o incluso causar daños irreversibles.

Las pruebas preventivas tradicionales fuera de línea están limitadas por los intervalos de revisión y no detectan los defectos de aislamiento que se desarrollan con rapidez. Los estudios han demostrado que algunos fallos de la carcasa van desde la ausencia de advertencia hasta una avería catastrófica en cuestión de días o semanas, mientras que alrededor del 50% de los fallos de la carcasa acaban provocando incendios. El sistema de monitorización en línea es capaz de recopilar continuamente las características del aislamiento en condiciones de funcionamiento con tensión del transformador y descubrir defectos ocultos a tiempo mediante el análisis de tendencias, transformando así el "mantenimiento a posteriori" pasivo en una "revisión del estado" activa y reduciendo significativamente el riesgo de paradas imprevistas y el coste de la revisión.

En segundo lugar, ¿cuáles son las principales formas de supervisión en línea de los casquillos de los transformadores?

Existen varias vías técnicas para la supervisión en línea del aislamiento de la carcasa, y los distintos métodos tienen sus propias dimensiones de supervisión y escenarios de aplicación, por lo que comprender estos métodos es un requisito previo para una selección correcta.

1. Control de pérdidas dieléctricas y capacitancia

Los cambios en el factor de pérdida dieléctrica y la capacitancia equivalente se calculan continuamente recogiendo la señal de corriente de la pantalla del extremo de la carcasa y la señal de tensión secundaria del PT. Una pérdida dieléctrica elevada suele significar que el aislamiento está sujeto a humedad, envejecimiento o intrusión de suciedad; una desviación anormal de la capacitancia puede indicar defectos locales en la capa de aislamiento interna. Este es actualmente el medio más utilizado para supervisar el aislamiento de la carcasa, con una tecnología madura y una gran cobertura.

2. Control en línea de las descargas parciales

Para la detección de descargas de carga causadas por defectos como burbujas de aire e impurezas dentro del aislamiento, los sensores utilizados habitualmente incluyen transformadores de corriente de alta frecuencia, sondas ultrasónicas y antenas de frecuencia ultraalta. El uso complementario de la supervisión local de descargas y la supervisión de pérdidas dieléctricas puede mejorar significativamente la tasa de detección de fallos tempranos, y es adecuado para equipos críticos con elevados requisitos sobre el estado del aislamiento.

3. Control en línea de la temperatura

La temperatura del punto de conexión de la carcasa y del cuerpo es un indicador importante de la resistencia de contacto y de la anormalidad de la corriente capacitiva. Los sensores de temperatura de fibra óptica fluorescente presentan ventajas evidentes en la medición de la temperatura de la carcasa de alta tensión debido a su completo aislamiento eléctrico y a sus características antiinterferencias electromagnéticas, captando señales tempranas de sobrecalentamiento local que aparecen antes que los cambios en la pérdida dieléctrica o la capacitancia.

4. Control de los gases disueltos en el petróleo

Aplicable a la carcasa sumergida en aceite, detecta el contenido y la tendencia de los gases característicos en el aceite de la carcasa para determinar si hay sobrecalentamiento interno o fallos de descarga. El método es especialmente adecuado para evaluar en profundidad el estado del aislamiento de carcasas sumergidas en aceite de gran valor.

5. Diagnóstico por fusión multiparamétrica

La fusión y el análisis de datos multidimensionales como la pérdida dieléctrica, la capacitancia, la descarga local, la temperatura, etc. mediante modelos algorítmicos es la dirección principal del desarrollo tecnológico actual. La fusión de múltiples parámetros puede mejorar significativamente la precisión de la detección de fallos en la carcasa y lograr la predicción de la tendencia de deterioro del aislamiento, proporcionando un soporte de datos más potente para la toma de decisiones de mantenimiento.

En tercer lugar, el sistema de supervisión en línea del aislamiento de los casquillos del transformador consta de ¿qué partes?

Un sistema completo de supervisión en línea del aislamiento de la carcasa suele constar de las siguientes unidades básicas:

1. Unidad de adquisición de corriente de la pantalla final

De acuerdo con la estructura de la pantalla del extremo de la carcasa, la conexión de adaptación personalizada, la protección de limitación de voltaje incorporada y el circuito de protección contra impactos de rayos, con buena capacidad de blindaje electromagnético, inhiben eficazmente la mezcla de la señal de interferencia in situ, para proteger la pureza de la señal recogida.

2. Supervisión en línea inteligente IED (unidad de control y medición de datos)

Instalado en el emplazamiento del transformador, integra las funciones de adquisición de la señal de detección, cálculo en tiempo real de la cantidad característica, supresión de interferencias armónicas y almacenamiento local. Algunos sistemas avanzados también adjuntan canales de temperatura, corrección de temperatura en tiempo real de los datos de monitorización, de modo que los resultados de la medición reflejan con mayor precisión el estado real del aislamiento de la carcasa.

3. Unidad de visualización local

Configuración in situ de la pantalla LCD de alta definición, visualización en tiempo real de la capacidad de la carcasa, el valor de pérdida dieléctrica, la corriente de fuga de la pantalla final y otros parámetros básicos, conveniente para el personal de operación y mantenimiento para comprender rápidamente el estado del equipo in situ, el diseño de la pantalla por lo general tiene en cuenta la legibilidad del resplandor al aire libre.

4. unidad de comunicación de red

Soporta RS485, fibra óptica y otras formas de interfaz, compatible con Modbus RTU, IEC 61850 y otros protocolos de comunicación de corriente principal, para satisfacer los requisitos de acceso de diferentes sistemas de automatización de subestaciones, para garantizar la transmisión fiable y la presentación de informes de los datos de supervisión.

5. Software de gestión analítica back-office

La agregación de los datos de monitorización de todas las carcasas de toda la estación e incluso de toda la red, la realización de análisis de tendencias históricas, la comparación horizontal, la alarma de exceso de límites, la generación de informes de diagnóstico de fallos y la monitorización centralizada, etc., proporcionan al personal de mantenimiento una base científica para la evaluación del estado, y apoyan la integración y el despliegue con la plataforma de monitorización en línea integrada de la subestación.

En cuarto lugar, ¿qué factores deben tenerse en cuenta a la hora de adquirir un sistema de supervisión en línea del aislamiento de los casquillos del transformador?

A la hora de evaluar y seleccionar un modelo, se recomienda tener en cuenta las siguientes dimensiones de forma global, en lugar de limitarse a comparar un parámetro técnico concreto:

1. Cobertura de la función de supervisión

Se da prioridad a la identificación de los parámetros del núcleo que deben supervisarse, como la pérdida dieléctrica y la capacitancia, la descarga local, la temperatura o el gas en el aceite. En el caso de transformadores principales importantes o bushings UHV, se recomienda elegir un sistema que admita el diagnóstico por fusión multiparámetro para lograr una evaluación más exhaustiva del estado del aislamiento.

2. Capacidad de integración de sistemas

Hay que centrarse en si el sistema admite el acoplamiento sin fisuras con las plataformas de automatización integradas en subestaciones existentes, los sistemas de despacho o las plataformas de operación y mantenimiento basadas en la nube para evitar la formación de silos de datos, lo que afecta al valor de utilización real de los datos de supervisión.

3. Aplicabilidad sobre el terreno

Esto incluye si el nivel de protección del equipo cumple los requisitos del entorno de la instalación, si el método de montaje del sensor se ajusta a la estructura de la pantalla final de la carcasa que se va a supervisar y si es necesaria la construcción de interrupciones o se puede realizar una instalación electrificada.

4. Antiinterferencias y fiabilidad

El entorno electromagnético de las subestaciones es complejo, por lo que el sistema debe contar con un diseño maduro de supresión de armónicos y antiinterferencias, para garantizar la estabilidad y credibilidad de los resultados de las mediciones en condiciones de fuertes interferencias y evitar que las falsas alarmas afecten al funcionamiento normal y al mantenimiento.

5. Cualificación del fabricante y capacidad de servicio

La monitorización en línea del aislamiento de la carcasa implica seguridad de alto voltaje, debe elegir un fabricante profesional con cualificaciones relevantes en la industria de la energía eléctrica y un rendimiento de ingeniería maduro, centrándose en la velocidad de respuesta del servicio posventa, la capacidad de soporte técnico y la capacidad de garantía de las piezas de repuesto.

6. Conformidad y cumplimiento de las normas

El sistema deberá cumplir las normas técnicas pertinentes de la industria nacional de energía eléctrica y los requisitos de la Red Estatal y la Red Eléctrica del Sur para las pruebas de acceso a la red, a fin de garantizar que el sistema tenga una base para su uso conforme en el proyecto real.

V. Preguntas más frecuentes (FAQ)

P: ¿Pueden sustituirse la supervisión en línea y las pruebas periódicas fuera de línea de los casquillos de los transformadores?

R: Ambas no pueden sustituirse por completo, pero tienen una relación complementaria. La ventaja de la monitorización en línea radica en la continuidad y el tiempo real, que pueden captar la degradación del aislamiento que se produce entre los ciclos de prueba fuera de línea; mientras que la prueba fuera de línea tiene una mayor precisión de medición y más elementos de prueba, que pueden utilizarse como medio de diagnóstico en profundidad después de encontrar anomalías en la monitorización en línea. Se recomienda combinar ambos para formar un sistema de gestión de la salud del aislamiento de la carcasa.

P: ¿Afectará al funcionamiento normal del transformador la instalación del sistema de supervisión en línea de los casquillos?

R: El sistema de monitorización en línea de la carcasa, diseñado por profesionales, lleva a cabo la adquisición de señales conectando el cable conductor de la pantalla del extremo de la carcasa, sin interferir directamente con la estructura del cuerpo de la carcasa. Parte del sistema admite la instalación electrificada, que prácticamente no afecta al funcionamiento normal del transformador. No obstante, el proceso de instalación debe cumplir estrictamente la normativa de seguridad de alta tensión, por lo que se recomienda que sea realizado por profesionales cualificados.

P: ¿Cómo se gestionan las falsas alarmas del sistema?

R: Las falsas alarmas suelen estar relacionadas con interferencias armónicas de la red, cableado suelto del sensor o parámetros del sistema mal configurados. Debe ponerse en contacto con los técnicos del fabricante para que solucionen el problema de la calidad de la señal, comprueben el estado del cableado de la pantalla final y verifiquen que los umbrales de alarma están ajustados razonablemente. Los sistemas de alta calidad suelen contar con algoritmos perfectos de supresión de interferencias, que pueden controlar el índice de falsas alarmas a un nivel bajo.

P: ¿Se puede utilizar el mismo sistema de supervisión para carcasas de distintos niveles de tensión?

R: Normalmente, el mismo conjunto de mainframe de monitorización puede configurarse con diferentes sensores y módulos de adquisición para satisfacer las necesidades de monitorización de carcasas de 110kV a 500kV o incluso niveles de tensión superiores, pero es necesario confirmar con el fabricante el esquema específico de configuración del hardware y la compatibilidad de las señales.

P: ¿Cómo se interconectan los datos de supervisión en línea con el sistema de gestión de instalaciones?

R: El sistema principal de monitorización en línea de la carcasa admite protocolos de comunicación estándar y puede integrarse con PMS, EAM y otros sistemas de gestión de equipos, así como con la plataforma de monitorización en línea integrada en la subestación. Se recomienda confirmar los métodos específicos de acoplamiento y los requisitos de interfaz con los fabricantes y los departamentos de tecnología de la información en la fase inicial del proyecto.

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Si necesita más información sobre las soluciones técnicas del sistema de monitorización en línea del aislamiento de los casquillos del transformador, póngase en contacto con el equipo técnico profesional de INNOTD. INNOTD se especializa en el campo del conocimiento del estado de los equipos de energía y la supervisión en línea, y puede proporcionar asesoramiento técnico específico y propuestas de soluciones según el tipo de equipo, el nivel de tensión, las condiciones de la estación y las necesidades de integración del sistema.

Visite el sitio web oficial para obtener más información sobre el producto: www.innotd.com

declaración negando o limitando la responsabilidad

El contenido de este artículo es sólo para referencia de la industria y el conocimiento técnico, la descripción técnica, escenarios de aplicación y recomendaciones de selección se basan en la recopilación de conocimientos generales de la industria, no constituye la base para el diseño de soluciones específicas de ingeniería. La selección real de los diferentes proyectos debe combinarse con las condiciones del sitio, los parámetros del equipo y las normas relacionadas, por profesionales cualificados para evaluar y confirmar. Este artículo no se hace responsable de las consecuencias de la toma de decisiones de ingeniería derivadas de la referencia a los contenidos de este artículo. Si tiene alguna duda técnica, consulte a los fabricantes profesionales o a los organismos del sector.