Princípio de monitoramento espectral do óleo do transformador

O que é o monitoramento on-line espectral do óleo do transformador?

Monitoramento on-line de espectroscopia de óleo de transformadorÉ uma técnica de análise avançada, sem contato, baseada no princípio da interação entre matéria e luz. Ela é fundamentalmente diferente dos métodos tradicionais de monitoramento baseados em reações químicas ou separação cromatográfica. A tecnologia identifica com precisão as diversas substâncias dissolvidas no óleo, emitindo um feixe de luz de comprimento de onda específico em uma amostra de óleo de transformador ou em um gás separado do óleo e analisando as alterações (por exemplo, absorção, dispersão) que ocorrem quando a luz passa pela amostra.Gases característicos de falhasAs “impressões digitais moleculares” das substâncias foram quantificadas e suas concentrações foram calculadas.

O núcleo dessa tecnologia está no fato de que cada molécula de gás (por exemplo, H₂, CH₄, C₂H₂ etc.) tem suas próprias características espectrais exclusivas, assim como uma impressão digital humana. Ao interpretar essas informações espectrais, o sistema é capaz de detectar falhas latentes (por exemplo, superaquecimento, descarga) no transformadorDiagnóstico on-line em tempo real和aviso prévioEle está na vanguarda da viabilização da manutenção baseada nas condições do transformador (CBM) e da manutenção preditiva (PdM).

Por que o monitoramento espectral do óleo do transformador?

A análise de gás dissolvido (DGA) do óleo do transformador é o meio mais eficaz e comprovado de determinar as condições operacionais internas de um transformador. Quando ocorre uma falha de superaquecimento ou descarga no interior do transformador, o óleo isolante e o papel isolante se decompõem e produzem uma variedade de gases característicos. Ao analisar os componentes e o conteúdo desses gases, o tipo e a gravidade da falha podem ser determinados com precisão.

Limitações dos métodos tradicionais

Os DGAs tradicionais dependem muito do laboratórioCromatografia gasosa (GC). Apesar de sua alta precisão, há desvantagens óbvias:

• tempo não real: geralmente requer amostragem periódica para inspeção, com longos períodos de monitoramento (meses ou até um ano) que não capturam falhas que se desenvolvem rapidamente.
• Altos custos de manutençãoCromatógrafos a gás em linha: os cromatógrafos a gás em linha são complexos e exigem a substituição regular de gases de transporte (por exemplo, argônio de alta pureza), gases de calibração, etc.descartáveise requer manutenção profissional.
• Problemas de confiabilidadeDescrição: componentes mecânicos complexos (por exemplo, válvulas, colunas cromatográficas) apresentam um risco de falha durante a operação de longo prazo.

A tecnologia de monitoramento espectral foi criada para superar essas desvantagens, fornecendo uma solução de monitoramento em tempo real, sem consumíveis e de baixa manutenção.

Princípio central de monitoramento: “diálogo” entre luz e gás”

Os sistemas de monitoramento espectroscópico de óleo de transformador geralmente começam com a extração dos gases dissolvidos do óleo por meio de uma membrana de separação de gás altamente eficiente, que é então alimentada em uma unidade de medição óptica. As principais técnicas de análise espectral incluem as seguintes:

1. espectroscopia de infravermelho não dispersiva (NDIR) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)

Essa é a técnica espectroscópica mais amplamente usada e é particularmente adequada para a detecção de gases de hidrocarbonetos e CO, CO₂. O princípio é baseado emespectroscopia de absorção vibracional molecular。

Princípio de funcionamento

Quando a luz infravermelha média passa por uma amostra de gás, se a frequência da luz corresponder à frequência vibracional das moléculas de gás, as moléculas absorverão a energia da luz nessa frequência, produzindo um aparentepico de absorção. Com base emLei Lambert-BeerA intensidade da absorção é proporcional à concentração do gás.NDIRA tecnologia usa filtros de banda estreita para gases específicos, com uma estrutura simples e boa estabilidade. EnquantoFTIREle pode medir uma ampla faixa espectral de infravermelho ao mesmo tempo e analisar vários componentes de gás ao mesmo tempo, com maior resistência a interferências cruzadas.

2. espectroscopia fotoacústica (PAS - Photoacoustic Spectroscopy)

Essa é uma técnica espectroscópica extremamente sensível, especialmente adequada para a detecção de traços de gases críticos de falha, como o acetileno (C₂H₂).

Princípio de funcionamento

O princípio da PAS é muito inteligente:

1. Um feixe de laser modulado de um comprimento de onda específico é direcionado para a amostra de gás.
2. As moléculas do gás alvo absorvem a energia da luz e aumentam de temperatura, passando por expansão e contração periódicas de volume.
3. Essa subida e descida periódica cria uma onda acústica fraca (onda de pressão) dentro da câmara hermética.
4. Um microfone altamente sensível (microfone) detecta a intensidade dessa onda sonora, que é diretamente proporcional à concentração de gás.

Como ele detecta diretamente a onda acústica gerada pela energia absorvida em vez da fraca alteração do sinal de luz, sua relação sinal/ruído é extremamente alta e seu limite de detecção pode chegar aNível de ppb (partes por bilhão)o que é fundamental para a detecção de quantidades residuais de C₂H₂ nos estágios iniciais de uma falha.

3. espectroscopia Raman - uma ferramenta poderosa para o monitoramento do hidrogênio

Para moléculas simétricas como o hidrogênio (H₂), que não têm absorção de infravermelho, o método NDIR/FTIR é impotente. A espectroscopia Raman oferece a solução perfeita.

Princípio de funcionamento

Quando um laser forte atinge uma molécula de hidrogênio, a maior parte da luz é espalhada elasticamente (sem alteração na frequência), mas uma fração muito pequena é espalhada inelasticamente, e a frequência da luz espalhada sofre uma pequena alteração, uma quantidade conhecida comoDeslocamento Ramané a impressão digital característica da molécula de hidrogênio. Ao detectar a intensidade desse sinal específico de dispersão Raman, é possível medir com precisão oconcentração de hidrogênio。

De espectros a diagnósticos: interpretação e aplicação de dados

A saída direta do dispositivo de monitoramento espectral é um espectrograma que contém informações sobre os picos de absorção individuais. O algoritmo inteligente incorporado interpreta esses dados espectrais em tempo real, transformando-os em valores de concentração (em ppm) para os diversos gases. Entretanto, essa é apenas a primeira etapa. O mais importante é que o sistema aplica automaticamente esses dados de concentração a métodos de solução de problemas reconhecidos internacionalmente, por exemplo:

• Triângulo Duval
• Método da razão de Rogers
• Método do gás-chave

Usando esses algoritmos, o sistema pode fornecer automaticamente conclusões claras de diagnóstico, como “superaquecimento em baixa temperatura”, “descarga de arco de alta energia” ou “equipamento normal”, e alarmes de tendência de acordo com o aumento da concentração de gás O sistema fornece automaticamente conclusões claras de diagnóstico, como "superaquecimento em baixa temperatura", "descarga de arco de alta energia" ou "normal", bem como alarmes de tendência com base na taxa de aumento da concentração de gás.

Vantagens da tecnologia de monitoramento espectral

1. Tempo real e continuidadeAtualização de dados minuto a minuto, monitoramento 24 horas por dia, 7 dias por semana, sem nunca perder um sinal de desenvolvimento de falha.
2. Sem consumíveis e com baixa manutençãoO processo inteiro de medição é livre de qualquer reação química e consumo de gás, eliminando a necessidade de substituir os gases de transporte e de calibração e reduzindo significativamente os custos de O&M.
3. estabilidade de longo prazoA longa vida útil do núcleo óptico e os ciclos de calibração de até vários anos garantem dados de monitoramento de longo prazo precisos e confiáveis.
4. Alta sensibilidade e precisão:: A tecnologia PAS, em particular, tem limites de detecção extremamente baixos para gases críticos, permitindo um alerta realmente antecipado de falhas.
5. Análise multicomponente simultâneaTecnologias como a FTIR podem analisar vários gases simultaneamente em um único ciclo de medição, fornecendo uma imagem abrangente da falha.

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• • Integração de tecnologia avançadaNossos sistemas são otimizados para as propriedades de diferentes gases com uma combinação deEspectroscopia fotoacústica (PAS) 和Infravermelho não dispersivo (NDIR) Uma ampla gama de técnicas espectroscópicas, incluindo H₂, C₂H₂ e outras, garante medições altamente precisas de todos os nove gases críticos de falha, incluindo H₂, C₂H₂ e H₂.
  • Ótica e algoritmos de alta precisãoUtilizamos óptica de longa duração e alta estabilidade e estamos equipados com um sistema de desenvolvimento próprio.Algoritmos de diagnóstico inteligentese modelos com compensação de temperatura e pressão para garantir resultados precisos de diagnóstico em uma ampla gama de condições operacionais complexas.

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• Integração de plataformas tudo em umNossos dispositivos de monitoramento DGA podem ser perfeitamente integrados à abrangente plataforma de monitoramento on-line da Inotera, permitindo a integração de dados com descargas parciais, micro-água, correntes de aterramento do núcleo e muito mais.Análise de fusão de várias informaçõesEle fornece a avaliação mais abrangente da integridade do transformador e do diagnóstico de falhas.
• Confiabilidade e estabilidade de longo prazoNossos produtos são especialmente projetados para o forte ambiente eletromagnético da subestação, com excelente capacidade anti-interferência e estabilidade de operação a longo prazo, o que é a escolha ideal para substituir os cromatógrafos on-line tradicionais e realizar subestações menos ou não tripuladas.

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