Dispositivo di monitoraggio in linea del gas disciolto nell'olio del trasformatore

Essendo il cuore della rete elettrica, la salute del trasformatore è direttamente correlata alla stabilità e alla sicurezza dell'intero sistema elettrico. Come mezzo avanzato di manutenzione predittiva, la tecnologia DGA (Dissolved Gas in Transformer Oil) è in grado di fornire una visione continua e in tempo reale dello stato di funzionamento interno del trasformatore, fornendo così un avviso precoce prima che si verifichi un guasto e prevenendo efficacemente una grave interruzione di corrente.

Da offline a online: l'evoluzione della tecnologia di monitoraggio

La valutazione tradizionale dello stato di salute dei trasformatori si basa sul prelievo di campioni di olio dall'apparecchiatura a intervalli regolari e sull'invio a un laboratorio specializzato per l'analisi. Questo metodo di analisi offline presenta un ritardo significativo. Poiché il periodo di campionamento è solitamente lungo (ad esempio, una volta all'anno), i guasti improvvisi che possono verificarsi tra un test e l'altro non possono essere rilevati in tempo. Le statistiche mostrano che una percentuale significativa di guasti ai trasformatori si verifica entro pochi mesi dal test annuale, mettendo in luce i limiti dei test intermittenti.

Il sistema di monitoraggio DGA online rappresenta un'innovazione rivoluzionaria grazie all'installazione del dispositivo di monitoraggio direttamente sul corpo del trasformatore. È in grado di completare automaticamente l'estrazione e l'analisi del gas 24 ore su 24, 7 giorni su 7, senza interruzioni, e di trasmettere i dati in tempo reale al personale O&M. Questa modalità di monitoraggio continuo e proattivo cattura i primi segnali di guasto, facendo guadagnare tempo prezioso per la manutenzione preventiva e l'intervento tempestivo, evitando così che i guasti si aggravino e che si verifichino costosi danni alle apparecchiature e la paralisi della rete.

Valore fondamentale del monitoraggio online della DGA

Il monitoraggio DGA online offre numerosi vantaggi fondamentali rispetto ai tradizionali test offline:

• Avviso di fallimento precoceRileva immediatamente tracce di gas difettosi dovuti a surriscaldamento, archi elettrici o scariche parziali, ecc. e segnala i problemi nelle fasi iniziali.

• Migliorare l'affidabilità del sistemaPrevenendo efficacemente le interruzioni non programmate, aumenta notevolmente l'affidabilità dell'alimentazione della rete e garantisce la sicurezza del personale e delle attrezzature del sito.

• Ottimizzazione della durata e dei costi degli assetUna risposta tempestiva alla manutenzione riduce i danni cumulativi al sistema di isolamento di un trasformatore, prolungandone la vita utile. A lungo termine, le perdite economiche risparmiate evitando un singolo guasto grave superano di gran lunga l'investimento iniziale in un sistema di monitoraggio online.

• Supporto decisionale basato sui datiIl flusso continuo di dati di monitoraggio fornisce una solida base scientifica per la valutazione delle condizioni del trasformatore, la gestione del carico e la formulazione della strategia di manutenzione, e promuove lo sviluppo di modalità di funzionamento e manutenzione in una direzione più intelligente.

Principi di funzionamento e tipi di tecnologia

Il principio di funzionamento di un'unità DGA in linea si articola in due fasi principali: in primo luogo, i gas disciolti vengono separati dall'olio del trasformatore e quindi la composizione e la concentrazione di questi gas vengono analizzate con precisione. L'estrazione dei gas viene solitamente effettuata mediante cicli di spazio di testa o membrane di permeazione altamente selettive.

A seconda dell'ambito di monitoraggio e della tecnica di analisi, i dispositivi di monitoraggio DGA online sono classificati principalmente nelle seguenti categorie:

1. Monitoraggio dei gas chiaveSi tratta di un programma economico che si concentra su indicatori fondamentali, in particolare sul monitoraggio dei livelli di idrogeno (H₂). Poiché la stragrande maggioranza dei guasti interni ai trasformatori produce idrogeno, il monitoraggio di questo gas può fornire un efficace allarme preventivo di un'ampia gamma di potenziali problemi. Tuttavia, è difficile fare una diagnosi accurata della causa principale di un guasto basandosi solo sui dati relativi all'idrogeno.

2. Monitoraggio multigasTali dispositivi sono in grado di misurare contemporaneamente più gas caratteristici, consentendo una diagnosi accurata del tipo di guasto.

   • Monitoraggio di cinque gasCinque gas infiammabili, idrogeno, metano, etano, etilene e acetilene, sono in genere monitorati per determinare la presenza di surriscaldamento o di guasti alle scariche elettriche.

   • Monitoraggio di sette gasIl monitoraggio del monossido di carbonio (CO) e dell'anidride carbonica (CO₂) è stato aggiunto a quanto sopra. Questi due gas sono indicatori chiave dell'invecchiamento o della decomposizione dei materiali isolanti solidi (ad esempio la carta isolante) all'interno del trasformatore.

   • Monitoraggio dei nove gasSono disponibili i dati più completi sui componenti del gas e, grazie a un'analisi completa, è possibile differenziare con precisione le diverse modalità di guasto, come l'arco elettrico, il surriscaldamento ad alta e bassa temperatura o le scariche parziali.

A livello di tecniche analitiche di base, gli attuali approcci mainstream includono:

• Gascromatografia (GC)La gascromatografia, standard di riferimento per le analisi di laboratorio, è in grado di separare e quantificare con precisione un'ampia gamma di componenti gassosi, fornendo dati altamente affidabili. I moderni sistemi GC on-line sono altamente automatizzati e dotati di calibrazione automatica per garantire una stabilità operativa a lungo termine.

• Spettroscopia infrarossaLa tecnica comprende, tra l'altro, l'infrarosso non dispersivo (NDIR) e la spettroscopia fotoacustica (PAS). Un vantaggio significativo è che elimina la necessità di gas di trasporto e materiali di consumo necessari per la cromatografia, semplificando così la manutenzione e riducendo i costi operativi a lungo termine.

prospettive future

Con l'approfondimento della costruzione delle smart grid, la tecnologia di monitoraggio online dei trasformatori si sta sviluppando in direzione di una maggiore integrazione e intelligenza. La tendenza futura è quella di integrare la DGA con altre tecnologie di monitoraggio (come il monitoraggio dell'involucro, il monitoraggio delle scariche parziali, l'analisi delle vibrazioni, ecc. Allo stesso tempo, la combinazione di intelligenza artificiale e algoritmi di analisi dei big data per analizzare a fondo gli enormi dati di monitoraggio consentirà di ottenere una diagnosi dei guasti più accurata, una valutazione dello stato di salute e una previsione della vita residua, fornendo un potente supporto per il funzionamento intelligente e la manutenzione della rete elettrica di prossima generazione.