Dispositivo integrato di monitoraggio delle condizioni dei trasformatori in olio

• • Diagnosi multidimensionale completa: Il valore fondamentale di un dispositivo integrato di monitoraggio delle condizioni è l'integrazioneGas disciolto in olio (DGA)、Microacqua e olio、Scarica parziale (PD)、Misura della temperatura degli avvolgimenti in fibra ottica、Corrente di terra del nucleo、Isolamento dell'involucro、Commutatori sotto carico (OLTC)e più parametri di stato fisico, attraverso algoritmi intelligenti per la fusione dei dati e la convalida incrociata, per ottenere una valutazione precisa e completa dello stato di salute del trasformatore.
  • Abilitare la manutenzione predittiva (PdM): Il sistema trasforma completamente l'O&M dei trasformatori dal tradizionale modello di manutenzione periodica basata sul tempo (TBM) alla manutenzione predittiva basata sullo stato delle apparecchiature in tempo reale. L'obiettivo è quello di fornire un allarme e un intervento precisi prima che si verifichino i guasti, riducendo al minimo i tempi di fermo non programmati e migliorando l'affidabilità della rete.

• • Approfondire la gestione della vita degli asset: Attraverso il monitoraggio continuo e la valutazione quantitativa dell'indice di salute del trasformatore (Health Index), fornisce un supporto oggettivo e scientifico per le decisioni relative alla revisione, al miglioramento tecnico, all'estensione della vita utile o allo smantellamento dell'apparecchiatura, ed è uno strumento tecnico fondamentale per realizzare l'ottimizzazione dei costi dell'intero ciclo di vita degli asset energetici.

• Architettura modulare e scalabile: Il design modulare dei moderni dispositivi di monitoraggio consente agli utenti di configurare in modo flessibile i sottosistemi da monitorare in base al livello di importanza e al budget del trasformatore. Il sistema può essere aggiornato senza problemi dal monitoraggio di base di DGA e microacqua alla misurazione della temperatura a fibre ottiche e al monitoraggio OLTC, con interfacce riservate all'espansione futura delle funzionalità.

Sottosistema centrale di diagnostica e analisi

Questi sottosistemi si concentrano sull'analisi dei segnali chimici e fisici generati dall'isolamento all'interno del trasformatore sotto le sollecitazioni elettriche e termiche e sono la pietra miliare della diagnosi dei guasti.

Modulo per l'analisi online dei gas disciolti nell'olio (DGA online)

Unità DGA in lineacostituireDiagnosi dei guasti del trasformatoreLa tecnologia più decisiva del settore. Consente il monitoraggio continuo della firma dei gas di guasto attraverso l'estrazione non invasiva di campioni di olio dal ciclo principale dell'olio e l'uso di tecniche avanzate di spettroscopia fotoacustica (PAS) o di infrarossi non dispersivi (NDIR).

I principali gas di monitoraggio e il loro significato

• Scarico del gas di guasto:
  • Idrogeno (H₂). Il prodotto primario della corona o scarica parziale (PD) è un indicatore sensibile della presenza di difetti di scarica debole nel sistema di isolamento.
  • Acetilene (C₂H₂). L'unico prodotto di una scarica ad arco ad alta energia, la cui presenza di solito segnala la presenza di un cortocircuito interno o di un guasto grave e ad alto rischio.
• Gas surriscaldato difettoso:
  • Metano (CH₄) ed etano (C₂H₆). Prodotto principalmente dalla decomposizione per surriscaldamento di oli isolanti nella regione delle basse e medie temperature (<300°C).
  • Etilene (C₂H₄). Indica la presenza di punti di surriscaldamento a temperatura medio-alta (300°C - 700°C), di solito associati a collegamenti difettosi dei conduttori o a surriscaldamento da correnti parassite.
• Isolamento solido (cellulosa) gas di deterioramento:
  • Monossido di carbonio (CO) e anidride carbonica (CO₂). Il rapporto CO/CO₂ è una base importante per determinare se si tratta di isolamento solido o solo di surriscaldamento dell'olio.

Modulo di monitoraggio DGAFornisce non solo i valori di concentrazione istantanea (ppm) di ogni gas, ma soprattutto ne analizza laTasso di generazione del gasUn tasso di generazione in rapido aumento è un indicatore migliore dell'urgenza di un guasto rispetto a un valore di concentrazione statico.

Modulo di monitoraggio in linea per la caratterizzazione di micro-acqua e olio

L'umidità è ciò che acceleraInvecchiamento dell'isolamento dei trasformatoriIl fattore chimico principale dellaMonitoraggio in linea della microacqua nell'olioè la base per valutare la salute a lungo termine del sistema di isolamento.

Differenza tra attività dell'acqua (aw) e umidità assoluta (ppm)

• Attività dell'acqua (aw). Parametro adimensionale (da 0 a 1) che riflette direttamente la tendenza dell'umidità a migrare dall'olio all'isolante solido ed è un indicatore fondamentale per valutare il grado di esposizione all'umidità della carta isolante.alto valore aw(ad esempio >0,4) è direttamente correlato al rischio di un “effetto bolla” dovuto a improvvisi cambiamenti di carico.
• Contenuto assoluto di umidità (ppm). Indica il rapporto di massa dell'acqua nell'olio, il cui valore è drasticamente influenzato dalla temperatura dell'olio e non può essere utilizzato indipendentemente per giudicare la secchezza dell'isolamento solido, ma può essere utilizzato per valutare la qualità dell'olio stesso.

Inoltre, i modelli più avanzatiAnalizzatore in linea della qualità dell'olioÈ inoltre possibile integrare il controllo diTensione di rottura (BDV)、Fattore di perdita dielettrica (tanδ)和valore acidoLa misurazione in linea dell'olio fornisce dati per una valutazione completa delle proprietà elettriche e del grado di invecchiamento dell'olio.

Sottosistema di monitoraggio delle condizioni fisiche critiche e di sicurezza

Questo tipo di sottosistema è responsabile del monitoraggio dei parametri fisici macroscopici di funzionamento del trasformatore e rappresenta la prima linea di difesa per garantire un funzionamento sicuro e stabile dell'apparecchiatura.

Misura diretta della temperatura dell'avvolgimento e monitoraggio della temperatura dell'olio con fibre ottiche fluorescenti

La temperatura è la grandezza fisica più diretta che influisce sulla vita di un trasformatore. L'uso diTermometria a fibre ottiche fluorescentiÈ il mezzo più preciso e affidabile per monitorare le temperature degli avvolgimenti.

• • Misura diretta dei punti caldi dell'avvolgimento: 将Sensori di temperatura a fibre ottiche fluorescentiPre-incorporata all'interno dell'avvolgimento in fase di produzione, la Hottest Spot Temperature (HST) dell'avvolgimento viene misurata direttamente. Poiché la fibra ottica stessa è isolata e non è soggetta a interferenze elettromagnetiche (EMI), le misure sono veritiere e prive di ritardi, di gran lunga superiori agli algoritmi di modellazione termica convenzionali basati sulla temperatura dell'olio superiore e sulla corrente di carico.

• Monitoraggio del gradiente di temperatura dell'olio: Allo stesso tempo, nella parte superiore e inferiore della scatola del trasformatore sono installati dei sensori di temperatura per il monitoraggio in tempo reale.Temperatura dell'olio superiore (Top Oil Temperature)和Temperatura dell'olio di fondo (BOTTOM OIL TEMPERATURE). La differenza di temperatura tra le due riflette l'efficienza di circolazione del sistema di raffreddamento e aiuta a diagnosticare un intasamento del radiatore o un guasto alla ventola/pompa dell'olio.

Monitoraggio del livello dell'olio del serbatoio e della pressione del corpo

• • Monitoraggio del livello dell'olio nel serbatoio: adozioneMisuratore di livello a flip-flop magneticoo radar per monitorare costantemente il livello dell'olio isolante nel serbatoio del Conservatore. Diminuzioni anomale del livello dell'olio sono solitamente indicative di una perdita d'olio, mentre aumenti anomali possono essere legati alla produzione di gas interno o a un sovraccarico.

• Monitoraggio della pressione del corpo e stato della valvola di rilascio: Lo stato di micropressione positiva all'interno del serbatoio viene monitorato mediante un sensore di pressione. Inoltre, è importante per ilvalvola di sovrapressione(Dispositivo di scarico della pressione)Lo stato di funzionamento della valvola viene monitorato. Non appena le valvole vengono azionate, il che significa che all'interno del trasformatore si è verificato un guasto grave e improvviso (ad esempio un cortocircuito degli avvolgimenti) e che si è generata una grande quantità di gas, il sistema emette immediatamente un allarme di livello massimo.

Apparecchiature ausiliarie e sottosistemi di estensione del monitoraggio specializzati

I grandi trasformatori di potenza sono strutture complesse e le condizioni delle loro apparecchiature ausiliarie sono altrettanto critiche.

Monitoraggio online del commutatore sotto carico (OLTC)

Commutatore sotto carico (OLTC)È l'unico componente meccanico del trasformatore che si muove frequentemente e rappresenta un punto di guasto elevato. Il suo monitoraggio specializzato è essenziale.

• Caratteristiche elettriche e di temporizzazione: Monitoraggio delle forme d'onda di corrente e delle sequenze temporali di azione dei motori di azionamento durante la commutazione del commutatore. Confrontando le forme d'onda standard, è possibile diagnosticare difetti precoci come inceppamenti meccanici e contatti difettosi.
• Stato della camera dell'olio: Il monitoraggio della temperatura dell'olio, delle micro-acque e dei gas disciolti nell'olio (in particolare C₂H₂) all'interno della camera dell'olio separata dell'OLTC fornisce un'efficace segnalazione precoce di ablazione e deterioramento dell'isolamento dei contatti interni.
• Posizione dell'interruttore e numero di operazioni: La posizione attuale del rubinetto e il numero cumulativo di operazioni vengono registrati e trasmessi a distanza per fornire una base per la valutazione della vita meccanica e lo sviluppo di programmi di manutenzione.

Monitoraggio dello stato di funzionamento del sistema di raffreddamento

Per i trasformatori a circolazione forzata di olio raffreddati ad aria o ad acqua, l'affidabilità del sistema di raffreddamento influisce direttamente sulla capacità di carico.

• Stato della ventola/pompa del carburante: Ciascuna serie di ventole di raffreddamento e pompe sommerse dell'olio viene monitorata per lo stato di avvio/arresto, la corrente di funzionamento e il tempo di funzionamento accumulato. Le correnti anomale indicano il guasto del motore e i tempi di funzionamento sono utilizzati per valutarne la durata.

Monitoraggio specializzato dell'involucro ad alta pressione (livello/pressione dell'olio)

Aggiungere il monitoraggio delle condizioni fisiche al monitoraggio delle prestazioni elettriche dell'involucro.

• Monitoraggio del livello dell'olio dell'involucro: Per gli involucri pieni d'olio, le telecamere o i sensori sono configurati attraverso le proprie finestre di livello dell'olio o i manometri per monitorare a distanza i livelli dell'olio e prevenire gli incidenti di isolamento causati dalla mancanza di olio.

Monitoraggio delle vibrazioni del nucleo e della cassa

• Monitoraggio online delle vibrazioni del nucleo di ferro: Sulle pareti del box sono disposti sensori di accelerazione delle vibrazioni altamente sensibili per monitorare le caratteristiche di vibrazione del trasformatore alla frequenza industriale e alla sua ottava. Variazioni anomale nello spettro delle vibrazioni possono indicare problemi meccanici strutturali come nuclei allentati, avvolgimenti deformati o dispositivi di fissaggio allentati.

Monitoraggio della densità del gas SF₆ (per le boccole di uscita GIS)

• Monitoraggio SF₆ dell'involucro GIS: Per le boccole di collegamento trasformatore-GIS con isolamento in gas SF₆, la densità, la pressione e la temperatura del gas SF₆ all'interno devono essere monitorate online. Una diminuzione della densità può minacciare seriamente la sicurezza dell'isolamento e il sistema deve fornire segnali di allarme e di blocco in tempo reale.

Piattaforma di diagnostica intelligente e fusione dei dati

I dati raccolti da tutti i sensori front-end vengono infine riuniti nel sistema di gestione dei dati.Server dati backend与Piattaforma diagnostica intelligente. Non si tratta di un semplice elenco di dati, ma del cuore dell'intelligenza del sistema.

Trasformazione da dati a informazioni

• Analisi di correlazione multidimensionale dei dati: Gli algoritmi di base della piattaforma diagnostica sono in grado di correlare i dati provenienti da fonti diverse. Ad esempio, quando il sistema rileva contemporaneamente un segnale di scarica localizzata UHF, un aumento della concentrazione di H₂ nel DGA e un rapporto CO/CO₂ anomalo, è in grado di determinare con un elevato grado di affidabilità che il guasto ha origine da una scarica interna che coinvolge l'isolamento solido. Taleconvalida incrociataQuesta capacità migliora notevolmente l'accuratezza diagnostica.
• Modellazione dell'indice di salute (HI): La piattaforma utilizza un algoritmo di ponderazione per trasformare tutti i parametri monitorati in un unico parametro quantificato.Indice di salute del trasformatore(ad esempio, su una scala da 0 a 100). HI fornisce ai responsabili O&M una visione macroscopica e intuitiva dello stato dei dispositivi, facilitando i confronti orizzontali e l'ordinamento dello stato di gruppi di dispositivi.
• Previsione dell'andamento dei guasti: Sulla base dei dati storici, utilizzando l'analisi delle serie temporali, le reti neurali o i modelli di apprendimento automatico, la piattaforma è in grado di prevedere le tendenze future dei parametri chiave (ad esempio, le concentrazioni di gas caratteristici, i valori di perdita dielettrica), prevedendo così la finestra temporale in cui è probabile che si verifichino i guasti e supportando lo sviluppo di piani di manutenzione lungimiranti.

Dispositivo integrato di monitoraggio delle condizioni del trasformatoreL'applicazione della gestione degli asset del sistema energetico al digitale, la trasformazione intelligente della tendenza inevitabile, trasformerà il trasformatore da una “scatola nera” in uno stato di completa trasparenza, prevedibilità del rischio, la vita può essere gestita asset intelligenti.

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