Dispositivo de monitoramento da condição integrada do transformador imerso em óleo

• • Diagnóstico multidimensional abrangente: O valor central de um dispositivo integrado de monitoramento de condições é a integraçãoGás dissolvido no óleo (DGA)、Microondas e óleo、Descarga parcial (PD)、Medição da temperatura do enrolamento da fibra óptica、Corrente de aterramento do núcleo、Isolamento da carcaça、Comutadores de derivação em carga (OLTC)e mais parâmetros de estado físico, por meio de algoritmos inteligentes para fusão de dados e validação cruzada, para obter uma avaliação precisa e abrangente do estado de saúde do transformador.
  • Possibilitando a manutenção preditiva (PdM): O sistema transforma completamente a O&M do transformador do modelo tradicional de manutenção periódica baseada no tempo (TBM) para a manutenção preditiva baseada no status do equipamento em tempo real. O objetivo é fornecer um alerta e uma intervenção precoces e precisos antes da ocorrência de falhas, minimizando o tempo de inatividade não planejado e melhorando a confiabilidade da rede.

• • Aprofundar o gerenciamento da vida útil dos ativos: Por meio do monitoramento contínuo e da avaliação quantitativa do índice de saúde do transformador (Health Index), ele oferece suporte de dados objetivos e científicos para a tomada de decisões sobre revisão, melhoria técnica, extensão da vida útil ou desativação do equipamento, além de ser uma ferramenta técnica fundamental para a otimização dos custos de todo o ciclo de vida dos ativos de energia.

• Arquitetura modular e escalável: O projeto modular dos modernos dispositivos de monitoramento permite que os usuários configurem com flexibilidade os subsistemas que precisam monitorar de acordo com o nível de importância e o orçamento do transformador. O sistema pode ser atualizado sem problemas, desde o monitoramento básico de DGA e microágua até a medição de temperatura por fibra óptica em grande escala e o monitoramento de OLTC, com interfaces reservadas para expansão futura da funcionalidade.

Subsistema principal de diagnóstico e análise

Esses subsistemas se concentram na análise dos sinais químicos e físicos gerados pelo isolamento dentro do transformador sob estresse elétrico e térmico e são a base do diagnóstico de falhas.

Módulo de análise on-line de gás dissolvido em petróleo (DGA on-line)

Unidade DGA em linhaconstituirDiagnóstico de falhas do transformadorA tecnologia mais decisiva no campo. Ela permite o monitoramento contínuo de gases de assinatura de falhas por meio da extração não invasiva de amostras de óleo do ciclo principal de óleo e do uso de técnicas avançadas de espectroscopia fotoacústica (PAS) ou infravermelho não dispersivo (NDIR).

Principais gases de monitoramento e sua importância

• Gases de falha descarregáveis:
  • Hidrogênio (H₂). O produto primário do corona ou descarga parcial (PD) é um indicador sensível da presença de defeitos de descarga fraca no sistema de isolamento.
  • Acetileno (C₂H₂). O único produto de uma descarga de arco de alta energia, cuja presença geralmente sinaliza a presença de um curto-circuito interno grave e de alto risco ou uma falha de ruptura.
• Gás defeituoso superaquecido:
  • Metano (CH₄) e etano (C₂H₆). Produzido principalmente pela decomposição por superaquecimento de óleos isolantes na região de baixa a média temperatura (<300°C).
  • Etileno (C₂H₄). Indica a presença de pontos de superaquecimento de temperatura média a alta (300 °C a 700 °C), geralmente associados a conexões de condutores ruins ou superaquecimento por correntes parasitas.
• Gás de deterioração do isolamento sólido (celulose):
  • Monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO₂). É o principal produto da decomposição de papel e papelão isolantes sob condições de superaquecimento. A relação CO/CO₂ é uma base importante para determinar se o isolamento sólido ou apenas o superaquecimento do óleo está envolvido.

Módulo de monitoramento DGAFornece não apenas os valores de concentração instantânea (ppm) de cada gás, mas, o que é mais importante, analisa suaTaxa de geração de gásSe a taxa de geração aumentar rapidamente, é um melhor indicador da urgência de uma falha do que um valor de concentração estático.

Módulo de monitoramento on-line para caracterização de microágua e óleo

A umidade é o que aceleraEnvelhecimento do isolamento do transformadorO principal fator químico naMonitor on-line para microágua em óleoé a base para avaliar a saúde do sistema de isolamento a longo prazo.

Diferença entre a atividade de água (aw) e a umidade absoluta (ppm)

• Atividade de água (aw). Um parâmetro sem dimensão (0~1) que reflete diretamente a tendência da umidade de migrar do óleo para o isolamento sólido e é um indicador fundamental para avaliar o grau de exposição à umidade do papel isolante.alto valor de aw(por exemplo, >0,4) está diretamente relacionada ao risco de um “efeito bolha” devido a mudanças repentinas de carga.
• Teor de umidade absoluta (ppm). Indica a proporção de massa de água no óleo, cujo valor é drasticamente afetado pela temperatura do óleo e não pode ser usado de forma independente para avaliar a secura do isolamento sólido, mas pode ser usado para avaliar a qualidade do próprio óleo.

Além disso, os mais avançadosAnalisador on-line da qualidade do óleoTambém é possível integrar o controle deTensão de ruptura (BDV)、Fator de perda dielétrica (tanδ)和valor ácidoA medição on-line do óleo fornece dados para uma avaliação abrangente das propriedades elétricas e do grau de envelhecimento do óleo.

Subsistema de monitoramento de segurança e condições físicas críticas

Esse tipo de subsistema é responsável pelo monitoramento dos parâmetros operacionais físicos macroscópicos do transformador e é a primeira linha de defesa para garantir a operação segura e estável do equipamento.

Medição direta da temperatura do enrolamento com fibra óptica fluorescente e monitoramento da temperatura do óleo

A temperatura é a quantidade física mais direta que afeta a vida útil de um transformador. O uso deTermometria de fibra óptica fluorescenteÉ o meio mais preciso e confiável de monitorar as temperaturas do enrolamento disponível.

• • Medição direta dos pontos quentes do enrolamento: 将Sensores de temperatura de fibra óptica fluorescentePré-embutida no interior do enrolamento na fase de fabricação, a temperatura do ponto mais quente (HST) do enrolamento é medida diretamente. Como a própria fibra óptica é isolada e não está sujeita à interferência eletromagnética (EMI), as medições são verdadeiras e sem atrasos, muito superiores aos algoritmos convencionais de modelagem térmica baseados na temperatura do óleo superior e na corrente de carga.

• Monitoramento do gradiente de temperatura do óleo: Ao mesmo tempo, sensores de temperatura são instalados nas partes superior e inferior da caixa do transformador para monitoramento em tempo real.Temperatura máxima do óleo (Top Oil Temperature)和Temperatura do óleo de fundo (BOTTOM OIL TEMPERATURE). A diferença de temperatura entre os dois reflete a eficiência da circulação do sistema de resfriamento e ajuda a diagnosticar um resfriador entupido ou uma falha no ventilador/bomba de óleo.

Monitoramento do nível de óleo do reservatório e da pressão da carroceria

• • Monitoramento do nível de óleo do reservatório: adoçãoMedidor de nível com flip-flop magnéticoou medidores de nível por radar para monitorar continuamente o nível de óleo isolante no tanque do Conservador. Diminuições anormais no nível de óleo geralmente indicam um vazamento de óleo, enquanto aumentos anormais podem estar relacionados à produção interna de gás ou sobrecarga.

• Monitoramento da pressão do corpo e status da válvula de liberação: O estado da micropressão positiva dentro do tanque é monitorado por meio de um sensor de pressão. Além disso, é importante para oválvula de alívio de pressão(Dispositivo de alívio de pressão)O status operacional da válvula é monitorado. Assim que as válvulas são acionadas, o que significa que uma falha grave e repentina (por exemplo, curto-circuito dos enrolamentos) ocorreu dentro do transformador e uma grande quantidade de gás foi gerada, o sistema emite imediatamente um alarme do mais alto nível.

Equipamentos auxiliares e subsistemas especializados de extensão de monitoramento

Os grandes transformadores de potência são estruturas complexas e a condição de seus equipamentos auxiliares é igualmente crítica.

Monitoramento on-line do comutador de derivação em carga (OLTC)

Comutador de derivação em carga (OLTC)É o único componente mecânico do transformador que se move com frequência e é um ponto de falha importante. O monitoramento especializado desse componente é essencial.

• Características elétricas e de tempo: Monitoramento da forma de onda da corrente e da sequência de tempo de ação do motor de acionamento durante a comutação do comutador de derivação. Ao comparar as formas de onda padrão, é possível diagnosticar defeitos precoces, como emperramento mecânico e mau contato.
• Status da câmara de óleo: O monitoramento da temperatura do óleo, da micro-água e dos gases dissolvidos no óleo (especialmente o C₂H₂) dentro da câmara de óleo separada do OLTC fornece um aviso antecipado eficaz de ablação e deterioração do isolamento de seus contatos internos.
• Posição da chave e número de operações: A posição atual do tap e o número cumulativo de operações são registrados e transmitidos remotamente para fornecer uma base para avaliar sua vida mecânica e desenvolver programas de manutenção.

Monitoramento do status de operação do sistema de resfriamento

Para transformadores refrigerados a ar ou a água com circulação forçada de óleo, a confiabilidade do sistema de resfriamento afeta diretamente sua capacidade de carga.

• Status do ventilador/bomba de combustível: Cada conjunto de ventiladores de resfriamento e bombas de óleo submersíveis é monitorado quanto ao status de partida/parada, corrente de operação e tempo de operação acumulado. As correntes anormais indicam falha do motor e os tempos de operação são usados para avaliar a vida útil.

Monitoramento especializado da carcaça de alta pressão (nível/pressão do óleo)

Adicione o monitoramento das condições físicas ao monitoramento do desempenho elétrico da carcaça.

• Monitoramento do nível de óleo da carcaça: Para carcaças cheias de óleo, as câmeras ou os sensores são configurados por meio de suas próprias janelas de nível de óleo ou medidores de pressão para obter o monitoramento remoto dos níveis de óleo e evitar acidentes de isolamento causados por falta de óleo.

Monitoramento da vibração do núcleo e da caixa

• Monitoramento on-line da vibração do núcleo de ferro: Sensores de aceleração de vibração altamente sensíveis são dispostos nas paredes da caixa para monitorar as características de vibração do transformador na frequência industrial e em sua oitava. Alterações anormais no espectro de vibração podem indicar problemas estruturais mecânicos, como núcleos soltos, enrolamentos deformados ou fixadores soltos.

Monitoramento da densidade do gás SF₆ (para buchas de saída GIS)

• Monitoramento de SF₆ da carcaça do GIS: Para buchas de conexão de transformadores-GIS com isolamento de gás SF₆, a densidade, a pressão e a temperatura do gás SF₆ no interior devem ser monitoradas on-line. Uma diminuição na densidade pode ameaçar seriamente a segurança do isolamento, e o sistema precisa fornecer sinais de alarme e bloqueio em tempo real.

Diagnóstico inteligente e plataforma de fusão de dados

Os dados coletados por todos os sensores front-end são finalmente reunidos noServidor de dados de back-end与Plataforma de diagnóstico inteligente. Não se trata apenas de uma simples listagem de dados, mas sim do que está no centro da inteligência do sistema.

Transformação de dados em informações

• Análise de correlação de dados multidimensionais: Os principais algoritmos da plataforma de diagnóstico são capazes de correlacionar dados de diferentes fontes. Por exemplo, quando o sistema detecta simultaneamente um sinal de descarga localizada UHF, um aumento na concentração de H₂ no DGA e uma relação anormal de CO/CO₂, ele pode determinar, com um alto grau de confiança, que a falha se origina de uma descarga interna envolvendo isolamento sólido. Taisvalidação cruzadaEsse recurso melhora muito a precisão do diagnóstico.
• Modelagem do Índice de Saúde (HI): A plataforma usa um algoritmo de ponderação para transformar todos os parâmetros monitorados em um único parâmetro quantificadoÍndice de saúde do transformador(por exemplo, em uma escala de 0 a 100). O HI oferece aos gerentes de O&M uma visão intuitiva e macroscópica do status dos dispositivos, facilitando as comparações horizontais e a classificação do status de grupos de dispositivos.
• Previsão de tendência de falha: Com base em dados históricos, usando análise de séries temporais, redes neurais ou modelos de aprendizado de máquina, a plataforma é capaz de prever tendências futuras nos principais parâmetros (por exemplo, concentrações de gás características, valores de perda dielétrica), prevendo, assim, a janela de tempo em que as falhas provavelmente ocorrerão e apoiando o desenvolvimento de planos de manutenção voltados para o futuro.

Dispositivo de monitoramento de condições integrado ao transformadorA aplicação do gerenciamento de ativos do sistema de energia para a transformação digital e inteligente da tendência inevitável transformará o transformador de uma “caixa preta” em um estado de total transparência, previsibilidade de riscos e vida útil que pode ser gerenciada por ativos inteligentes.

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