Dispositivo de monitoramento on-line para gás dissolvido em óleo de transformador

Como o principal ativo da rede elétrica, a saúde do transformador está diretamente relacionada à estabilidade e à segurança de todo o sistema de energia. Como um meio avançado de manutenção preditiva, a tecnologia DGA (Gás Dissolvido em Óleo de Transformador) é capaz de fornecer uma visão contínua e em tempo real do status operacional interno do transformador, fornecendo, assim, um aviso antecipado de falhas antes que elas ocorram e evitando efetivamente grandes interrupções de energia.

Do off-line ao on-line: a evolução da tecnologia de monitoramento

A avaliação tradicional da integridade do transformador depende da coleta de amostras de óleo do equipamento em intervalos regulares e do envio a um laboratório especializado para análise. Há uma defasagem significativa nesse método de teste off-line. Como o período de amostragem geralmente é longo (por exemplo, uma vez por ano), as falhas repentinas que podem ocorrer entre os testes não podem ser detectadas a tempo. As estatísticas mostram que uma proporção significativa de falhas em transformadores ocorre dentro de alguns meses após o teste anual, expondo as limitações dos testes intermitentes.

O sistema de monitoramento DGA on-line é um avanço revolucionário ao instalar o dispositivo de monitoramento diretamente no corpo do transformador. Ele é capaz de concluir automaticamente a extração e a análise de gás 24 horas por dia, 7 dias por semana, sem interrupção, e fornecer dados em tempo real para a equipe de O&M. Esse modo de monitoramento proativo e contínuo capta os sinais iniciais mais fracos de falhas, ganhando um tempo valioso para a manutenção preventiva e a intervenção oportuna, evitando, assim, que as falhas se agravem e que ocorram danos dispendiosos aos equipamentos e paralisação da rede elétrica.

Valor central do monitoramento on-line de DGA

O monitoramento on-line do DGA oferece várias vantagens principais em relação aos testes off-line tradicionais:

• Alerta precoce de falhasDetecta imediatamente traços de gases defeituosos devido a superaquecimento, arco voltaico ou descargas parciais, etc., e avisa sobre os problemas em seus estágios iniciais.

• Melhorar a confiabilidade do sistemaO sistema de energia elétrica é uma ferramenta de segurança que evita interrupções não planejadas, aumentando consideravelmente a confiabilidade do fornecimento de energia da rede e garantindo a segurança do pessoal e dos equipamentos no local.

• Otimização da vida útil e do custo dos ativosResposta oportuna à manutenção reduz os danos cumulativos ao sistema de isolamento de um transformador, aumentando assim sua vida útil efetiva. A longo prazo, as perdas econômicas economizadas ao evitar uma única falha grave superam em muito o investimento inicial em um sistema de monitoramento on-line.

• Suporte a decisões baseadas em dadosO fluxo de dados de monitoramento contínuo fornece uma base científica sólida para a avaliação da condição do transformador, o gerenciamento de carga e a formulação da estratégia de manutenção, além de promover o desenvolvimento do modo de operação e manutenção em uma direção mais inteligente.

Princípios de operação e tipos de tecnologia

O princípio de operação de uma unidade DGA on-line é dividido em duas etapas principais: primeiro, os gases dissolvidos são separados do óleo do transformador e, em seguida, a composição e a concentração desses gases são analisadas com precisão. A extração de gases geralmente é realizada por meio de ciclos de headspace ou membranas de permeação altamente seletivas.

Dependendo do escopo do monitoramento e da técnica de análise, os dispositivos de monitoramento DGA on-line são classificados principalmente nas seguintes categorias:

1. Monitor de gases essenciaisPrograma econômico que se concentra nos principais indicadores, principalmente no monitoramento dos níveis de hidrogênio (H₂). Como a grande maioria das falhas internas do transformador produz hidrogênio, o monitoramento desse gás pode fornecer um aviso antecipado eficaz de uma ampla gama de possíveis problemas. No entanto, é difícil fazer um diagnóstico preciso da causa raiz de uma falha com base apenas nos dados de hidrogênio.

2. Monitor de múltiplos gasesEsse tipo de dispositivo é capaz de medir vários gases característicos ao mesmo tempo, permitindo assim um diagnóstico preciso do tipo de falha.

   • Monitoramento de cinco gasesMonitoramento de gases inflamáveis: Cinco gases inflamáveis, hidrogênio, metano, etano, etileno e acetileno, são normalmente monitorados para determinar a presença de superaquecimento ou falhas de descarga elétrica.

   • Monitoramento de sete gasesMonitoramento do monóxido de carbono (CO) e do dióxido de carbono (CO₂): O monitoramento do monóxido de carbono (CO) e do dióxido de carbono (CO₂) foi adicionado aos itens acima. Esses dois gases são indicadores importantes para saber se os materiais isolantes sólidos (por exemplo, papel isolante) dentro do transformador estão envelhecendo ou se decompondo.

   • Monitoramento de nove gasesOs dados mais abrangentes sobre os componentes de gás estão disponíveis e, por meio de uma análise abrangente, é possível diferenciar com precisão os diferentes modos de falha, como arco elétrico, superaquecimento em alta e baixa temperatura ou descargas parciais.

No nível das principais técnicas analíticas, as principais abordagens atuais incluem:

• Cromatografia gasosa (GC)Cromatografia a gás: Como padrão ouro em análise laboratorial, a cromatografia a gás é capaz de separar e quantificar com precisão uma ampla gama de componentes de gás, fornecendo dados altamente confiáveis. Os modernos sistemas de GC on-line são altamente automatizados e equipados com calibração automática para garantir a estabilidade operacional a longo prazo.

• Espectroscopia de infravermelhoEssa técnica inclui, entre outras, o infravermelho não dispersivo (NDIR) e a espectroscopia fotoacústica (PAS). A vantagem significativa é que ela elimina a necessidade de gases transportadores e consumíveis necessários para a cromatografia, simplificando assim a manutenção e reduzindo os custos operacionais de longo prazo.

perspectivas futuras

Com o aprofundamento da construção da rede inteligente, a tecnologia de monitoramento on-line do transformador está se desenvolvendo na direção de mais integração e inteligência. A tendência futura é integrar o DGA com outras tecnologias de monitoramento (por exemplo, monitoramento de buchas, monitoramento de descarga parcial, análise de vibração etc.) para criar um sistema abrangente de reconhecimento da condição do transformador. Ao mesmo tempo, a combinação de inteligência artificial e algoritmos de análise de big data para extrair profundamente os dados de monitoramento maciço permitirá um diagnóstico mais preciso de falhas, avaliação do estado de saúde e previsão da vida útil restante, além de fornecer um suporte poderoso para a operação e a manutenção inteligentes da rede elétrica de última geração.