Sistema de monitoramento on-line de transformadores: avaliação inteligente da condição e solução de alerta antecipado de falhas

1) O que é um sistema de monitoramento de transformadores on-line?

O sistema de monitoramento on-line do transformador é um dispositivo inteligente para monitoramento do status em tempo real e avaliação da saúde dos transformadores de potência em operação, usando tecnologia avançada de detecção, tecnologia de aquisição de dados e tecnologia de comunicação. O sistema coleta continuamente parâmetros operacionais, como temperatura, descarga parcial, gás dissolvido, nível de óleo, carga e assim por diante, instalando sensores em partes importantes do transformador e transmitindo-os para a plataforma de monitoramento para análise e processamento.

Em comparação com a detecção off-line tradicional, o dispositivo de monitoramento on-line é capaz de trabalhar ininterruptamente durante 7 horas por 24 horas e descobrir o estado anormal do equipamento a tempo. O sistema moderno de monitoramento da saúde do transformador adota um design modular, pode ser configurado de forma flexível de acordo com as necessidades dos projetos de monitoramento, aplicável a todos os tipos de avaliação da condição do transformador.

2 Por que os transformadores de potência precisam de sistemas de monitoramento?

2.1 Riscos decorrentes de falha do transformador

As falhas nos transformadores podem causar interrupções de energia generalizadas, afetando a produção e a vida. A falha repentina de um grande transformador principal pode levar a enormes perdas econômicas ou, pior ainda, pode causar um incêndio ou explosão, ameaçando a segurança das pessoas.

2.2 Limitações dos métodos de inspeção tradicionais

O ciclo de inspeção manual tradicional é longo, incapaz de captar o status do equipamento em tempo real; depende de leituras manuais, que estão sujeitas a erros; não consegue monitorar os parâmetros operacionais internos; e é difícil detectar os primeiros sinais de falha gradual.

2.3 Valor principal do monitoramento on-line

Os sistemas de monitoramento da condição do transformador oferecem monitoramento em tempo real 24 horas por dia, 7 dias por semana, e alerta antecipado no início de uma falha. Identifique tendências de parâmetros e preveja possíveis falhas por meio da coleta contínua de dados. As estratégias de manutenção baseadas em condições reduzem os custos e prolongam a vida útil do equipamento.

3) Quais são os tipos comuns de falhas em transformadores?

3.1 Falhas de superaquecimento

O curto-circuito entre as voltas dos enrolamentos, o aumento da resistência de contato dos contatos e a redução da eficiência do sistema de resfriamento levam ao superaquecimento local e ao envelhecimento acelerado do isolamento.

3.2 Falhas de isolamento

A deterioração do óleo do transformador, a umidade e o envelhecimento dos materiais isolantes sólidos causam uma diminuição na resistência dielétrica, o que, em última análise, leva à quebra.

3.3 Falhas de descarga local

Os fenômenos de descarga local, como descargas de ponta, descargas de potencial suspenso e descargas ao longo da superfície, destroem gradualmente a estrutura do isolamento.

3.4 Falhas no núcleo e no comutador de derivação em carga

Superaquecimento local devido a correntes circulantes causadas pelo aterramento multiponto do núcleo de ferro; contatos queimados e emperramento mecânico do comutador de derivação em carga afetando a função de regulagem de tensão.

4. Monitoramento do transformadorQuais são as principais abordagens técnicas incluídas?

4.1 Tecnologia de monitoramento de temperatura

(1) Medição convencional de temperatura: Os termômetros de resistência de platina são usados para medir a temperatura do óleo superior e a temperatura do enrolamento.

(2) Termometria de fibra óptica fluorescente: Usando as características de temperatura do material fluorescente, os dados são transmitidos por meio do sinal óptico, que tem as vantagens da interferência antieletromagnética, resistência à alta tensão e alta precisão, e é adequado para a medição direta da temperatura do ponto quente do enrolamento.

(3) Termografia por infravermelho: Usado para controle de temperatura de componentes externos, como buchas, cabos, etc., visualizando a distribuição de temperatura.

4.2 Dispositivos de monitoramento de descarga parcial

(1) Detecção de frequência ultra-alta (UHF): Capture os sinais de ondas eletromagnéticas localizadas na faixa de frequência de 300 MHz a 3 GHz com alta sensibilidade e capacidade anti-interferência.

(2) Monitoramento ultrassônico: A recepção de ondas ultrassônicas geradas por uma descarga localizada permite a localização da fonte da descarga.

(3) Transformadores de corrente de alta frequência (HFCT): Fácil de instalar para detectar correntes de impulso de descarga local no fio de aterramento.

(4) Ondas terrestres transitórias (TEV): O sinal do amplificador local é obtido por acoplamento capacitivo.

4.3 Análise de gás dissolvido (DGA)

(1) Detecção de gás característico: Analisa automaticamente H2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2, CO, CO2 e outros gases no óleo.

(2) Métodos de diagnóstico: O método de três proporções e o método de proporção de Rogers determinam o tipo de falha; o superaquecimento produz alcanos, as descargas de baixa energia produzem H2 e CH4, e as descargas de alta energia produzem acetileno.

(3) Frequência do monitoramento: A amostragem geralmente é feita uma vez por dia, sendo possível o monitoramento por hora em instalações de alto nível.

(4) Análise de tendências: As taxas e tendências de produção de gás são mais diagnósticas do que as concentrações absolutas.

4.4 Monitoramento da qualidade do óleo e do isolamento

(1) Parâmetros de qualidade do óleo: O teor de microágua, o valor de acidez e o fator de perda dielétrica avaliam as propriedades isolantes do óleo.

(2) Avaliação do isolamento: A resistência do isolamento, a taxa de absorção e a corrente de fuga monitoram o estado do isolamento sólido.

(3) Parâmetros elétricos: A corrente de carga, a flutuação de tensão e o fator de potência analisam o efeito das características da carga.

5) Como selecionar um provedor de sistema de monitoramento confiável?

5.1 Solução de monitoramento da Inotera

(1) Perfil da empresa: A Inno Tongda (Fuzhou) Trading Co., Ltd. concentra-se no campo da energia elétrica, tendo como núcleo os serviços comerciais orientados por tecnologia, fornecendo soluções de monitoramento inteligente para transformadores e novos campos de energia.

(2) Produtos principais: Dispositivo de monitoramento on-line de DGA, dispositivo de monitoramento de descarga parcial, sistema de medição de temperatura do transformador, sensor de monitoramento da qualidade do óleo.

(3) Vantagens tecnológicas: A unidade DGA usa cromatografia de gás ou espectroscopia fotoacústica com precisão de ppm; o sistema de descarga local integra detecção UHF e ultrassônica; e o monitoramento de temperatura inclui fibra óptica fluorescente e sistemas de fibra óptica distribuídos.

(4) Funções da plataforma: A plataforma de monitoramento integrada é equipada com funções de coleta de dados, armazenamento, análise e alarme, além de ser compatível com diversos protocolos de comunicação.

(5) Sistema de serviço: O suporte técnico e o serviço pós-venda perfeitos fornecem o projeto do programa, a instalação e o comissionamento, o treinamento de operação e manutenção de todo o processo de serviço, e a vantagem econômica é óbvia.

6. programa completo de implementação do sistema de monitoramento

6.1 Arquitetura do sistema

(1) Camada de detecção: Vários sensores de temperatura, sensores de descarga local, analisadores DGA.

(2) Camada de comunicação: Fibra óptica, 4G/5G sem fio ou Ethernet industrial.

(3) Camada de aplicativos: A plataforma de monitoramento fornece apresentação, análise e gerenciamento de dados.

6.2 Configuração de hardware

(1) Equipamento principal: Medição da temperatura do enrolamento de fibra óptica, dispositivo DGA, sensor de emissão local UHF, sensor de qualidade do óleo.

(2) Equipamento geral: Monitoramento de parâmetros focados, como monitoramento de temperatura e carga.

6.3 Funções do software

Exibição de dados em tempo real, consulta de curvas históricas, alarme de limite, análise de diagnóstico, geração de relatórios, acesso remoto ao aplicativo móvel.

6.4 Processo de implementação

Levantamento do local, projeto do programa, instalação de equipamentos, comissionamento do sistema, treinamento de pessoal, aceitação funcional.

7. configuração de monitoramento para cenários típicos de aplicativos

7.1 Principais transformadores para usinas de energia

Equipado com um sistema de monitoramento abrangente: medição de temperatura em vários pontos, análise contínua de DGA, monitoramento de emissões locais e teste abrangente da qualidade do óleo.

7.2 Subestações de hub de transmissão

Plataforma de monitoramento centralizado para vários transformadores com gerenciamento unificado.

7.3 Transformadores especializados para empresas industriais

Concentre-se no monitoramento das características da carga e das sobrecargas.

7.4 Transformadores de distribuição distribuídos

A configuração simplificada monitora a temperatura, a carga e o DGA, com comunicação sem fio para monitoramento centralizado.

7.5 Aplicativos de cenários especiais

Energia eólica offshore, transporte ferroviário e outras necessidades de alto nível de proteção, produtos especiais com forte anti-interferência.

8. práticas e eficácia de aplicativos globais

8.1 O mercado chinês

Amplamente utilizado pela State Grid e pelas empresas provinciais da Southern Power Grid, melhorando significativamente a confiabilidade da rede elétrica; grandes empresas industriais implantaram dispositivos de monitoramento para garantir a continuidade da produção.

8.2 O mercado europeu

O antigo projeto de renovação de transformadores da empresa de transmissão e o sistema de monitoramento de transformadores de parques eólicos offshore são amplamente utilizados.

8.3 Mercado norte-americano

A rede de monitoramento inteligente abrange a rede elétrica de vários estados, com vários projetos de monitoramento em usinas hidrelétricas e parques industriais.

8.4 Ásia-Pacífico

Os projetos Smart Grid Pilot, Distribution Network Monitoring e Mine Transformer Monitoring continuam avançando.

8.5 Eficácia do aplicativo

A precisão do aviso de falha é aprimorada, as interrupções não planejadas são reduzidas, os custos de manutenção são diminuídos e a vida útil do equipamento é prolongada.

9. Perguntas frequentes sobre monitoramento de transformadores

9.1 Os sistemas de monitoramento on-line afetam a operação do transformador?

Não vai. Os sensores são projetados para serem não intrusivos ou instalados em caso de falta de energia sem interferir na operação normal. O sistema de monitoramento é eletricamente isolado do circuito principal do transformador para garantir a segurança.

9.2 Com que frequência o monitoramento da DGA produz dados?

As configurações padrão normalmente coletam amostras e analisam automaticamente uma vez por dia, enquanto as unidades de ponta podem atingir uma frequência de monitoramento por hora, com análises instantâneas acionadas manualmente em emergências.

9.3 Qual é a sensibilidade do monitoramento de descarga parcial?

Os modernos dispositivos de monitoramento UHF PD podem detectar sinais fracos de descarga no nível de picocélula (pC), permitindo a detecção de anomalias nos estágios iniciais de defeitos de isolamento, bem antes dos testes elétricos convencionais.

9.4 Os transformadores mais antigos podem ser adaptados com sistemas de monitoramento?

É possível. A maioria dos dispositivos de monitoramento suporta a instalação on-line ou o retrofit usando períodos de interrupção planejados. Os equipamentos mais antigos têm maior necessidade de sistemas de monitoramento para acompanhar a deterioração do isolamento.

9.5 O sistema de monitoramento precisa de pessoal?

Não é necessário. O sistema coleta automaticamente os dados e os carrega para a plataforma de monitoramento e emite alarmes automaticamente quando há alguma anormalidade. A equipe de operação e manutenção pode simplesmente verificar os dados e os relatórios regularmente, realizando uma operação sem supervisão.

9.6 Como posso saber se os dados de monitoramento são precisos?

Calibre periodicamente os sensores, compare os resultados de vários métodos de monitoramento e consulte as tendências de dados históricos. Os parâmetros críticos podem ser verificados por meio de testes off-line para verificar a precisão dos dados de monitoramento.

9.7 Qual é a vida útil do sistema de monitoramento?

A vida útil do sensor e do equipamento host é normalmente de 10 a 15 anos, correspondendo à vida útil do transformador. A manutenção regular pode estender a vida útil.

9.8 Os sistemas de diferentes fabricantes podem ser interconectados?

Os sistemas que suportam protocolos de comunicação padrão (por exemplo, Modbus, IEC 61850) podem ser interconectados. Recomenda-se que os requisitos de interface sejam especificados no estágio de projeto para facilitar a integração do sistema.

9.9 E se o sistema de monitoramento falhar?

Entre em contato com a equipe de suporte técnico do fornecedor para obter diagnósticos remotos ou serviço no local. Recomenda-se que os itens críticos sejam equipados com peças sobressalentes para restaurar rapidamente a função de monitoramento.

9.10 Como os dados de monitoramento são armazenados e gerenciados?

O sistema oferece armazenamento local e backup na nuvem, e o período de retenção de dados geralmente não é inferior a 5 anos. Há suporte para exportação de dados e chamadas de software de análise de terceiros.

10. Saiba mais sobre as soluções de monitoramento de transformadores

Para obter mais informações sobre monitoramento on-line de transformadores, avaliação de condições e gerenciamento de saúde, entre em contato com a INNOTEC.

11. isenção de responsabilidade

As informações sobre o sistema de monitoramento de transformadores fornecidas neste documento são apenas para referência e não constituem nenhuma recomendação explícita para a compra do produto ou implementação técnica. As soluções específicas de monitoramento precisam ser personalizadas de acordo com o modelo do transformador, a capacidade, o ambiente operacional e os requisitos do usuário.

Os parâmetros técnicos, o desempenho do produto e as descrições funcionais envolvidas no texto baseiam-se nas informações mais recentes divulgadas oficialmente pelo fabricante e podem variar devido a diferenças nos modelos de produtos, versões e configurações de hardware e software. O efeito real do sistema de monitoramento é afetado por uma variedade de fatores, como a qualidade da instalação, o nível de operação e manutenção e o uso do ambiente.

As marcas, os nomes de empresas e as informações sobre produtos mencionados no texto são apenas para descrição técnica e introdução no mercado, e não representam recomendação, endosso ou garantia de qualidade de nenhuma marca ou produto específico deste site. Ao escolher um sistema de monitoramento, os usuários devem considerar fatores como aplicabilidade técnica, capacidade de serviço, custo-benefício, etc., e consultar técnicos profissionais ou organizações de teste terceirizadas quando necessário.

Este site não se responsabiliza por quaisquer perdas diretas ou indiretas causadas pelo uso das informações contidas neste artigo. O projeto, a aquisição e a implementação do sistema de monitoramento do transformador devem seguir os padrões e as normas nacionais e do setor relevantes e ser realizados por unidades e pessoal com as qualificações adequadas.