Instalação e uso de dispositivo de monitoramento on-line de cromatografia de óleo de transformador

I. Preparação para a pré-instalação

1. inspeção de equipamentos e acessórios

• Verifique se o corpo principal do dispositivo (incluindo unidade de separação de óleo e gás, unidade de detecção de cromatografia, máquina de controle industrial), acessórios de óleo (válvulas, tubos de conexão, vedações), acessórios elétricos (linhas de energia, linhas de comunicação, cabos de aterramento) estão completos e se o modelo está de acordo com os requisitos do projeto.
• Verifique se não há danos à aparência do dispositivo, se não há ferrugem ou corrosão na interface do circuito de óleo e se não há afrouxamento da interface elétrica; abra o invólucro do dispositivo para verificar se não há deslocamento ou danos aos componentes principais, como colunas cromatográficas internas, sensores, placas de circuito etc. (a ser operado por técnicos profissionais).
• Verifique se há peças sobressalentes (por exemplo, vedações sobressalentes, filtros, colunas) disponíveis e se o software de suporte (sistema de solução de problemas, software de gerenciamento de dados) está pré-instalado ou disponível como um pacote de instalação.

2. levantamento do local e identificação das condições

• Posição da conexão da linha de óleoVálvula de retorno de óleo: Confirme a localização da válvula de coleta de óleo (geralmente válvula DN15/DN20 na parte inferior ou lateral) e da válvula de retorno de óleo (recomenda-se que seja mais alta do que a válvula de coleta de óleo para evitar bolhas de ar) do corpo do transformador e certifique-se de que a distância entre o ponto de coleta de óleo e o ponto de retorno de óleo atenda aos requisitos do circuito de óleo do dispositivo (geralmente não mais do que 5 metros para reduzir a resistência da tubulação).
• ambiente de instalaçãoO dispositivo precisa ser instalado no gabinete de controle externo ou em uma sala interna próxima ao transformador, com temperatura ambiente - 30 ℃~+50 ℃, umidade relativa ≤90% (sem condensação), evitando luz solar direta, vibração forte (como diretamente sob o corpo do transformador) ou áreas de gás corrosivo; se for instalado ao ar livre, o gabinete de controle precisa ter funções à prova de chuva, poeira e preservação do calor.
• Condições elétricas e de comunicaçãoConfirme se o local tem fonte de alimentação de 220V CA (±10%) (circuito separado, evite compartilhar com equipamentos elétricos potentes para evitar flutuações de tensão), resistência de aterramento ≤ 4Ω (aterramento independente, não pode ser compartilhado com o aterramento do corpo do transformador); as interfaces de comunicação (Ethernet, 485/232) precisam ser combinadas com os protocolos de interface do sistema de monitoramento back-end (como o sistema SCADA da subestação) (geralmente) Modbus, IEC 61850).

3. preparação de ferramentas e materiais de consumo

• Ferramentas: chave de tubos, chave inglesa (adequada para válvulas e interfaces de tubulação), furadeira elétrica (para fixar dispositivos ou gabinetes de controle), multímetro (para detectar a fonte de alimentação e o aterramento), testador de resistência de isolamento (para detectar o isolamento de circuitos elétricos), cilindro de nitrogênio (pureza ≥ 99,999%, para ativação de coluna e purga de tubulação).
• Consumíveis: óleo especial para transformadores (o mesmo tipo de óleo do equipamento, usado para lavagem da tubulação), etanol anidro (limpeza da interface), fita de matéria-prima (usada somente para vedação da interface da rosca metálica, proibida de ser usada no anel de vedação do circuito de óleo).

II. processo de instalação

1. instalação do sistema de óleo (elo principal, a prevenção de vazamentos é fundamental)

Etapa 1: Pré-fabricação e limpeza do tubo

• De acordo com a distância entre o ponto de extração de óleo, o ponto de retorno de óleo e o dispositivo, corte uma tubulação especial resistente a óleo (geralmente tubulação de aço inoxidável ou PTFE, pressão ≥ 10 MPa, evite o uso de mangueira de borracha comum), o comprimento da tubulação deve ser reservado para o equilíbrio 10% para evitar alongamento ou flexão excessivos (raio de flexão de ≥ 5 vezes o diâmetro da tubulação, para evitar entupimento).
• Lave a parede interna da tubulação com etanol anidro e, em seguida, sopre com nitrogênio (pressão de 0,2 a 0,3 MPa) por 5 a 10 minutos para remover as impurezas e a água e evitar a contaminação do óleo do transformador ou o entupimento da coluna cromatográfica.

Etapa 2: Conexão das linhas de coleta e retorno de óleo

• linha de coletaFeche a válvula de coleta de óleo do transformador, remova o plugue original, instale um tee na saída da válvula (uma extremidade é conectada ao tubo de coleta de óleo do dispositivo e uma extremidade é reservada para a válvula de amostragem para calibração off-line regular) e, em seguida, conecte o tubo de coleta de óleo do dispositivo, vede a interface com um anel de vedação especial (feito de material Viton, resistente a óleo e a altas temperaturas) e aperte-o uniformemente com uma chave inglesa (com força moderada, para evitar danificar o anel de vedação ou as roscas do parafuso).
• linha de retornoConecte a tubulação de retorno de óleo da mesma forma e instale uma válvula unidirecional (para evitar a inversão do fluxo de óleo) e um filtro (precisão ≤ 5μm, filtragem de impurezas) na extremidade de retorno de óleo, para garantir que o retorno de óleo seja suave e que nenhum poluente entre no transformador.
• desgaseificaçãoDepois que a conexão for concluída, abra lentamente a válvula de extração de óleo para permitir que o óleo encha lentamente a tubulação e, ao mesmo tempo, abra a válvula de exaustão do sistema de óleo do dispositivo para descarregar o ar na tubulação (o ar afetará a precisão da detecção de gás), até que a válvula de exaustão flua óleo puro e sem bolhas de ar e, em seguida, feche a válvula de exaustão.

Etapa 3: Teste de vedação da linha de óleo

• Feche o dispositivo dentro e fora da válvula de óleo, aplique uma pressão de 0,3-0,5 MPa no sistema de óleo (nitrogênio disponível ou pressão do óleo do transformador), mantenha 30 minutos, observe se a pressão não cai e se todas as interfaces não estão vazando (podem ser revestidas com água e sabão na interface, sem bolhas), para confirmar que a vedação é qualificada.

2. instalação de sistemas elétricos (para garantir a segurança e a estabilidade do sinal)

Etapa 1: Instalação do aterramento

• O invólucro do dispositivo deve ser conectado separadamente ao polo de aterramento (resistência de aterramento ≤ 4Ω), o cabo de aterramento adota fio de núcleo de cobre amarelo e verde de duas cores (área da seção transversal ≥ 2,5 mm²), e os terminais devem ser crimpados com uma ponta de cobre e fixados, para evitar interferência causada por conexão falsa.
• O aterramento da fonte de alimentação e o aterramento do sinal no gabinete de controle elétrico precisam ser conectados separadamente e, por fim, somados ao polo de aterramento total para evitar interferência no sinal (por exemplo, os sinais de detecção cromatográfica sofrem interferência de eletricidade forte).

Etapa 2: Fiação de energia

• Conduza a linha de alimentação do circuito de alimentação dedicado de campo, através do conector à prova d'água do gabinete de controle para acessar a interface de alimentação do dispositivo, o fio de fogo, a linha zero, a linha de aterramento devem ser correspondentes (marcação do dispositivo L, N, PE), após a fiação com um multímetro para detectar que a tensão da fonte de alimentação está normal, a resistência de isolamento é ≥ 10MΩ (testada pelo testador de resistência de isolamento).
• Uma chave de proteção contra sobrecarga deve ser instalada no circuito de fornecimento de energia (a corrente nominal é selecionada de acordo com a potência do dispositivo, geralmente de 10 a 16A) para evitar danos por curto-circuito ou sobrecarga ao equipamento.

Etapa 3: Fiação de comunicação

• Conecte o cabo de comunicação de acordo com o tipo de protocolo: cabo blindado Super Categoria 5 para comunicação Ethernet (distância de transmissão ≤ 100 metros), cabo de par trançado blindado para comunicação 485 (distância de transmissão ≤ 1200 metros), e a camada de blindagem precisa ser aterrada em uma extremidade (somente na extremidade do dispositivo, para evitar correntes de loop geradas pelo aterramento em ambas as extremidades).
• Marque os fios claramente após a fiação (por exemplo, “linha de comunicação - para o backstage A”, “linha de comunicação - para o backstage B”) e use um multímetro para testar a linha de comunicação em todas as direções para garantir que não haja interrupção ou curto-circuito.

3. instalação e comissionamento do sistema

• Fixação do dispositivoFixe o corpo principal do dispositivo ou o gabinete de controle na base de cimento ou na parede com parafusos de expansão para garantir que ele seja instalado firmemente sem tremer (a vibração afetará o efeito de separação da coluna cromatográfica e a estabilidade do sensor).
• Verificação inicial de inicializaçãoSe o dispositivo for ligado, o computador de controle industrial será iniciado, entrará no sistema operacional, verificará se os módulos (separação de óleo e gás, detecção cromatográfica, controle de temperatura) iniciam normalmente, se não há avisos de alarme (como “anormalidade na temperatura da coluna cromatográfica”, “baixa pressão do gás de arraste”).
• Gás de transporte e ativação da colunaConecte o gás de arraste de nitrogênio (ajuste a pressão para 0,4 a 0,6 MPa), inicie o sistema de controle do gás de arraste, ative a coluna (defina o programa de temperatura de acordo com o manual do dispositivo, geralmente de 50 ℃ a 200 ℃, temperatura constante por 4 a 8 horas), remova as impurezas residuais na coluna para garantir a precisão da separação.
• Calibração de zero e calibração de padrões：
  1. Calibração de zero: passe gás nitrogênio puro e deixe o dispositivo detectar o “gás zero” para calibrar o ponto zero do sensor e garantir a estabilidade da linha de base (desvio da linha de base ≤ 0,1 mV/h).
  2. Calibração padrão: injetar uma concentração conhecida de gás padrão (contendo H₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, CO e assim por diante, a concentração da faixa de concentração de gás de falha do transformador comum corresponde), o dispositivo de detecção do valor medido do valor padrão do erro, o erro precisa atender ao padrão do setor (como DL/). T 1573-2016, o erro de cada componente ≤ 10%), se a diferença precisar ser ajustada na sensibilidade do sensor ou nos parâmetros da coluna cromatográfica.

III Métodos de uso

1. ligação e configuração de parâmetros

• sequência de inicializaçãoAbra primeiro a válvula de gás de arraste (para confirmar que a pressão está normal), depois ligue a fonte de alimentação do dispositivo e, por fim, inicie o computador de controle industrial e o software de monitoramento; depois de ligado, o software concluirá automaticamente o autoteste (por exemplo, pressão do gás de arraste, temperatura da coluna cromatográfica e status do sensor) e entrará na interface de “monitoramento em tempo real” depois que o autoteste for concluído.
• parametrizaçãoO ciclo de monitoramento (de 1 a 24 horas/tempo em geral, de 10 a 30 minutos/tempo em caso de aviso de falha), o limite de alarme de concentração de gás (consulte o DL/T 722-2014, por exemplo, H₂≥150μL/L, C₂H₂≥5μL/L (transformador de 500kV) aciona o alarme) e o ciclo de armazenamento de dados (geralmente 1 hora/artigo, armazenamento de dados históricos ≥ 10 anos) podem ser configurados de acordo com as necessidades do local. 10 anos).

2. monitoramento em tempo real e visualização de dados

• dados em tempo realA interface do software exibe a concentração de cada gás componente (H₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, CO, CO₂), a concentração de hidrocarbonetos totais (TCG), a taxa de crescimento do gás, bem como o status operacional do dispositivo (como pressão do gás de arraste, temperatura da coluna, fluxo de óleo) e, se um parâmetro exceder o valor limite, a interface exibirá um aviso de alarme vermelho, acompanhado de um alarme sonoro e luminoso (pode ser desligado manualmente, a mensagem de alarme sonoro e luminoso não pode ser eliminada, precisa ser processada e redefinida). Se um parâmetro exceder o valor limite, a interface exibirá um aviso de alarme vermelho, acompanhado de um alarme sonoro e luminoso (você pode desligar manualmente o som e a luz, a mensagem de alarme não pode ser eliminada, precisa ser processada e redefinida).
• Dados históricos e análise de tendênciasA função “Data Query” (Consulta de dados) permite que você visualize dados históricos de concentração (filtrados por hora e data), gere curvas de tendência (por exemplo, alterações de concentração de C₂H₂ em 1 semana e 1 mês) e determine a tendência de desenvolvimento do mau funcionamento pela tendência (por exemplo, um aumento lento na concentração pode ser um superaquecimento local e um aumento rápido pode ser uma descarga grave).

3. solução de problemas e manuseio

• diagnóstico automáticoSistema de diagnóstico de falhas: O dispositivo tem um sistema de diagnóstico de falhas integrado, que adota o método de três proporções modificado, o método do Triângulo de David etc. Ele determina automaticamente o tipo de falha (por exemplo, superaquecimento local, descarga de baixa energia, descarga de alta energia) de acordo com a proporção dos componentes do gás (por exemplo, C₂H₂/C₂H₄, CH₄/H₂) e exibe os resultados do diagnóstico na interface do software (por exemplo “Suspeita de superaquecimento local, temperatura em torno de 300~700°C”).
• Revisão e processamento manual：
  1. Se o alarme ou o diagnóstico for anormal, primeiro verifique se o dispositivo está normal (por exemplo, pressão do gás de arraste, temperatura da coluna e descarte o mau funcionamento do próprio dispositivo).
  2. Colete amostras de óleo do transformador para análise cromatográfica off-line (amostragem por meio da válvula de amostragem reservada no dispositivo ou no corpo do transformador), compare os dados on-line com os dados off-line e confirme se é uma falha real do transformador (para evitar alarmes falsos do dispositivo on-line).
  3. Se uma falha for confirmada, dependendo do tipo e da gravidade da falha, desligue para manutenção (por exemplo, desligamento de emergência para descargas de alta energia) ou fortaleça o monitoramento (por exemplo, operação de curto prazo para um pequeno superaquecimento localizado para rastrear a tendência) e recalibre o dispositivo após a manutenção para garantir que o monitoramento volte ao normal.

4. transmissão de dados e monitoramento remoto

• O dispositivo transmite dados em tempo real, informações de alarme e resultados de diagnóstico para o sistema de monitoramento de back-end (por exemplo, sala de controle da subestação) por meio de linhas de comunicação, e o back-end pode visualizar remotamente os dados, modificar os parâmetros de monitoramento (permissões necessárias) e receber avisos de alarme (por exemplo, SMS, janelas pop-up).
• Alguns dos dispositivos suportam o acesso à plataforma de nuvem, e a equipe de operação e manutenção pode fazer login por meio de um aplicativo de celular ou página da Web para monitorar remotamente o status de operação de vários dispositivos sem vigilância no local.

IV. pontos de manutenção

1. manutenção mensal

• Verifique o sistema de óleo: observe se há algum vazamento na válvula de retirada de óleo, na válvula de retorno de óleo, na interface da tubulação e se o fluxo de óleo está normal (de acordo com a faixa do manual, por exemplo, 50~100mL/min).
• Verifique o sistema elétrico: meça a tensão da fonte de alimentação, a resistência do aterramento e confirme se a comunicação está normal (sem interrupção ou atraso nos dados).
• Manutenção do software: faça backup dos dados históricos, limpe o cache do software, verifique se há atualizações de software (por exemplo, solução de problemas de otimização de algoritmos).

2. manutenção trimestral

• Limpeza do óleo: substitua o filtro de óleo (precisão ≤ 5μm) para evitar que as impurezas bloqueiem a tubulação; se a qualidade do óleo do transformador for ruim (como a perda dielétrica exceder o padrão), será necessário lavar a tubulação de óleo (com o mesmo tipo de óleo de transformador ou etanol anidro, lavar e depois soprar com nitrogênio).
• Verificação do gás de arraste: substitua o cilindro de nitrogênio (substitua-o quando a pressão for ≤0,1 MPa), verifique se há vazamento na linha de gás de arraste e recalibre a taxa de fluxo do gás de arraste (definida de acordo com o manual de instruções, por exemplo, 20~30mL/min).
• Calibração do sensor: passe no gás padrão, calibre a precisão de cada sensor de gás; se o erro estiver fora da tolerância, ajuste os parâmetros do sensor ou substitua o sensor.

3. manutenção anual

• Manutenção da coluna: se o efeito de separação da coluna diminuir (por exemplo, sobreposição de picos de componentes, prolongamento do tempo de separação), será necessário fazer a ativação (de acordo com o procedimento de temperatura do manual de instruções) e, se a ativação for ineficaz, a coluna será substituída.
• Testes abrangentes: profissionais e técnicos realizam testes abrangentes do dispositivo, incluindo a precisão da unidade de detecção de cromatografia, a estabilidade do sistema de controle de temperatura, a precisão do sistema de diagnóstico de falhas, se necessário, a desmontagem e a limpeza da unidade de separação de óleo e gás (para remover óleo e impurezas).
• Atualizações do sistema: atualização do software de diagnóstico de falhas, atualização dos protocolos de comunicação (por exemplo, adaptação a novos sistemas de back-office) e garantia de que as funções do dispositivo estejam sincronizadas com os padrões do setor.

V. Precauções

1. A instalação e a manutenção devem ser realizadas por profissionais qualificados; não profissionais são estritamente proibidos de desmontar o dispositivo e modificar a fiação elétrica (para evitar choques elétricos ou danos ao equipamento).
2. A válvula de extração de óleo do transformador precisa ser fechada durante a operação do circuito de óleo para evitar grandes vazamentos de óleo; se houver vazamento de óleo, a operação precisa ser interrompida imediatamente para lidar com o vazamento e evitar poluição ambiental ou risco de incêndio (o óleo do transformador é inflamável).
3. O gás de amostra é um gás perigoso e deve ser armazenado adequadamente (longe de fontes de fogo e de altas temperaturas), evitar vazamentos durante o uso e usar luvas e óculos de proteção durante a operação.
4. Quando o dispositivo apresentar mau funcionamento (por exemplo, danos à coluna, falha no sensor), ele deve ser desativado a tempo de evitar a emissão de dados incorretos que levem a julgamentos equivocados e, em seguida, colocado em uso novamente após a manutenção e a calibração.