Monitoraggio online dell'idrogeno nell'olio del trasformatore: scenari e analisi economica di una singola soluzione a idrogeno

• Posizionamento del monitoraggio del monoidrogenoIl monitoraggio in linea dell'idrogeno nell'olio del trasformatore è una soluzione DGA leggera che si concentra sul rilevamento dell'idrogeno, l'indicazione più precoce e sensibile dei guasti, ed è adatta a scenari in cui i budget sono limitati o in cui è richiesta solo una funzionalità di allarme precoce di base.
• Principi tecniciLa concentrazione di idrogeno viene separata e rilevata dall'olio mediante uno speciale sensore di idrogeno o una membrana a permeazione selettiva, sfruttando le proprietà fisiche delle molecole di idrogeno, che sono le più piccole e le più permeabili.
• Punti di forza fondamentaliStruttura semplice dell'apparecchiatura, nessuna necessità di gas di trasporto, bassa manutenzione, investimento contenuto, adatto per l'impiego in serie su un gran numero di trasformatori distribuiti e sparsi.
• Confini applicabiliIl monitoraggio dell'idrogeno singolo può solo determinare l'esistenza di un'anomalia, ma non può distinguere i tipi di guasto: questa è la differenza fondamentale rispetto al monitoraggio con cromatografia dell'olio a componenti completi.

1. Perché monitorare solo l'idrogeno?

L'idrogeno è il primo gas caratteristico prodotto in quasi tutti i tipi di guasto nei trasformatori in olio. Sia che si tratti di una scarica parziale, di un guasto termico o di una scarica ad arco, l'idrogeno compare prima degli altri gas idrocarburici. Questa proprietà rende l'idrogeno il più sensibile indicatore precoce dello stato di salute del trasformatore.

L'idea alla base del monitoraggio singolo dell'idrogeno è quella di coprire la più ampia gamma di apparecchiature al costo più basso e nella struttura più semplice, catturando il segnale di anomalia dell'idrogeno nella fase iniziale di un guasto, per poi decidere se è necessario un ulteriore test offline o un monitoraggio on-line di tutti i componenti, a seconda del grado di anomalia. Si tratta di uno strumento di screening, non di uno strumento diagnostico.

2. Modalità di realizzazione tecnologica

3. Analisi degli scenari applicabili

3.1 Gli scenari più adatti

Un gran numero di trasformatori di distribuzione da 10kV/35kV - numero elevato, disperso, budget limitato, il monitoraggio cromatografico di tutti i componenti è un investimento troppo elevato, il monitoraggio dell'idrogeno singolo può essere implementato in massa. Sottostazioni box non presidiate - condizioni di manutenzione limitate, basso impegno di manutenzione per le singole apparecchiature di monitoraggio dell'idrogeno. Trasformatori più vecchi - prossimi alla vita utile, l'investimento nel monitoraggio dei componenti completi è discutibile, il monitoraggio dell'idrogeno singolo è un mezzo economico di protezione.

3.2 Scenari meno adatti

Trasformatori principali da 220kV e oltre - requisiti elevati per la profondità e l'accuratezza della diagnosi dei guasti, il monitoraggio dell'idrogeno singolo non è in grado di distinguere tra i tipi di guasto, e risulta difficile soddisfare le esigenze del processo decisionale di gestione e manutenzione. Trasformatori con una precedente storia di guasti: per giudicare le tendenze di sviluppo dei guasti sono necessari i valori completi dei componenti del gas e le informazioni relative al singolo idrogeno sono insufficienti.

3.3 Come programma supplementare

Il monitoraggio dell'idrogeno singolo e il monitoraggio cromatografico a componente completa possono essere utilizzati congiuntamente: cromatografia a componente completa sul trasformatore principale e monitoraggio dell'idrogeno singolo in massa sul trasformatore di distribuzione. Una volta rilevata un'anomalia dal monitoraggio dell'idrogeno singolo, l'apparecchiatura specifica viene ulteriormente diagnosticata mediante cromatografia portatile o test off-line.

4. Domande frequenti

4.1 D. Cosa devo fare quando il monitoraggio dell'idrogeno singolo rivela un livello elevato di idrogeno?

R: In primo luogo, verificare se i dati del test sono affidabili, escludendo i guasti del sensore e l'influenza ambientale. Se i dati sono veritieri e mostrano una tendenza continua all'aumento, si consiglia di abbreviare il ciclo di test e di criptare il monitoraggio; allo stesso tempo, si consiglia di portare l'olio fuori linea per eseguire un'analisi completa dei componenti e di giudicare il tipo e la gravità del guasto in base ai risultati fuori linea.

4.2 D. Il monitoraggio dell'idrogeno singolo può sostituire l'analisi off-line dei campioni di olio?

R: No. Il monitoraggio dell'idrogeno singolo è uno strumento di screening continuo per rilevare segnali anomali; i test offline sono uno strumento diagnostico preciso per confermare il tipo di guasto. Il rapporto tra i due è che il monitoraggio dell'idrogeno singolo effettua uno screening quotidiano, mentre i test offline confermano su richiesta.

4.3 D. Quanto durano i sensori delle singole apparecchiature di monitoraggio dell'idrogeno?

R: La durata del sensore varia a seconda del tipo di tecnologia. I sensori elettrochimici devono essere sostituiti generalmente ogni 2 o 3 anni, mentre i rilevatori di conducibilità termica hanno una durata maggiore. Gli intervalli di sostituzione specifici devono essere determinati facendo riferimento al manuale tecnico fornito dal fornitore e in base alle condizioni operative sul campo.

4.4 D. Il monitoraggio dell'idrogeno singolo non segnalerà i guasti?

R: Questa possibilità esiste. Esistono alcuni tipi di guasti (ad esempio, il semplice surriscaldamento dell'isolamento solido) in cui la crescita di idrogeno è insignificante, ma CO e CO₂ sono significativamente elevati. Questo tipo di guasto non può essere identificato dal monitoraggio dell'idrogeno singolo. Per questo motivo, il programma di idrogeno singolo è stato concepito come uno screening piuttosto che come una diagnosi.

4.5 D: È facile passare dalla cromatografia a idrogeno singolo a quella a componenti completi?

R: La compatibilità dei prodotti di diversi fornitori varia. Se la scelta iniziale del monoidrogeno prevede un'espansione successiva, si raccomanda di scegliere la linea di prodotti dello stesso fornitore, in modo che gli aggiornamenti successivi possano essere collegati senza problemi a livello di protocolli di comunicazione e software di back-end.

5. Raccomandazioni per la selezione

5.1 La soluzione a idrogeno singolo è preferibile per l'installazione in massa di trasformatori di distribuzione, per coprire il numero massimo di dispositivi a un costo inferiore.

5.2 I trasformatori principali utilizzano uno schema cromatografico a componenti completi per una capacità diagnostica più completa.

5.3 Per le sottostazioni a 110kV di medie dimensioni, si può considerare una combinazione di miscelazione alta e bassa di tutti i componenti del trasformatore principale e di un singolo idrogeno per i trasformatori di distribuzione.

Esclusione di responsabilità: il contenuto di questo articolo è solo per scambi e riferimenti tecnici e non costituisce alcuna forma di impegno di approvvigionamento o offerta di contratto. I parametri tecnici del prodotto, la configurazione e il prezzo del contratto effettivo e dell'accordo tecnico prevalgono. I dati tecnici e i casi trattati in questo articolo provengono da informazioni pubbliche e dalla pratica ingegneristica, se aggiornati senza preavviso.

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