Neste artigo, discutiremos aspectos especiais da avaliação de diagnóstico de transformadores e focaremos em sistemas de monitoramento de transformadores online. A presença de tais sistemas torna manutenção de transformadores mais fácil, mais conveniente e econômico.

Abordagens para classificação de métodos de monitoramento de status de transformadores

Existem várias abordagens para a classificação dos métodos de monitoramento de status do transformador que são determinados pelo atributo subjacente à classificação. Destacamos métodos de avaliação diagnóstica direta e indireta, bem como off-line e on-line.

Os métodos diretos são aplicados ao componente do transformador cujo estado deve ser diagnosticado. Por exemplo, para conhecer o estado de isolamento dos enrolamentos, a resistência de isolamento é medida usando um megaohmímetro. Os métodos de avaliação de diagnóstico indireto usam componentes intermediários de um transformador ou um meio de informação intermediário. O óleo isolante é normalmente usado como um meio de informação. Neste caso, primeiro, avaliação diagnóstica do óleo do transformador é realizada e, a seguir, é feita uma conclusão sobre a presença de certos defeitos no transformador com base nos resultados dos mesmos.

Os métodos de avaliação de diagnóstico online são implementados usando os instrumentos e dispositivos conectados diretamente ao transformador, “lendo” as informações e transmitindo-as ao usuário final. Os métodos off-line são implementados usando os instrumentos de laboratório que manipulam amostras previamente coletadas de óleo isolante ou outras amostras (pedaços de isolamento de papel, etc.).

Análise cromatográfica de óleo de transformador

A análise cromatográfica é um dos métodos mais comumente usados ​​para avaliação diagnóstica do status do transformador. Nesse caso, o óleo é um portador de informações úteis representadas por concentrações de gases dissolvidos que começam a evoluir com o desenvolvimento de defeitos. As concentrações de hidrogênio, acetileno, etileno, metano, etano, monóxido de carbono e dióxido são usadas para avaliação diagnóstica.

Existem muitas técnicas para interpretação dos resultados de medição e detecção de defeitos que são implementadas por computação e análise ou por gráficos. No primeiro caso, são encontradas as razões numéricas de diferentes pares de gases, e é feita uma conclusão sobre a presença e o tipo de defeito dependendo dos valores obtidos. A técnica gráfica clássica é o Triângulo de Duval segundo o qual um triângulo é primeiro construído; a seguir, ele é dividido em vários setores, e o tipo de defeito é determinado pelo setor onde entra o ponto traçado com base nas concentrações de gás medidas.

A análise cromatográfica de gases dissolvidos é uma poderosa técnica de avaliação diagnóstica, mas sua implementação requer equipamentos laboratoriais especiais que permitem a extração de gases do petróleo (analisadores).

Monitoramento do óleo do transformador com base nos resultados das análises de laboratório

Além da função de informação, o óleo desempenha duas outras funções formadoras de sistema em um transformador; isso inclui a remoção do calor das peças de aquecimento e o isolamento dos elementos condutores de corrente. Portanto, também é importante monitorar a condição do óleo. Métodos de laboratório são usados ​​principalmente para essa finalidade.

Primeiro, são retiradas amostras de óleo do transformador; em seguida, as amostras são entregues ao laboratório onde são testadas com instrumentos especiais. Para entender a condição do óleo, sua tensão de ruptura, tangente de perda dielétrica, número de acidez, tensão interfacial, teor de umidade e impurezas mecânicas, cor e outros parâmetros são determinados.

A principal desvantagem dos métodos laboratoriais é que os resultados demoram a aparecer. Em transformadores modernos, sérios danos podem ocorrer em questão de dias ou horas; portanto, após obter um relatório de análise de laboratório, pode-se conseguir realizar a manutenção necessária do transformador nem sempre. O princípio da amostragem periódica em que as análises são realizadas independentemente do estado do óleo também não prova seu valor. Todo proprietário está interessado em manutenção de transformador barato eredução de custo para análise de óleo de transformador; assim, é aconselhável estar atento aos sistemas de avaliação diagnóstica online.

Sistemas de monitoramento de transformadores TOR-5

Monitoramento on-line do transformador é uma excelente alternativa ao óleo de transformador de longa duração análise. As vantagens desse tipo de monitoramento são óbvias:

• insights mais completos sobre o estado do transformador que são difíceis de obter apenas por meio de testes de laboratório;
• a coleta de amostras não é necessária, o que reduz a entrada de trabalho manual;
• economizando dinheiro em pedidos de análises feitos a laboratórios privados.

GlobeCore foi desenvolvido sistema TOR-5 para monitoramento on-line do status do transformador de potência. É usado para realizar o monitoramento de transformadores para fins especiais (tração, mina, naval, forno elétrico, turbina eólica e outros), bem como para transformadores com longa vida útil.

GlobeCore O sistema TOR-5 executa as seguintes funções:

1. Análise online de óleo de transformador.
2. Informação conveniente dos usuários sobre o status do transformador de corrente através de uma interface web.
3. Secagem do óleo do transformador quando o teor de umidade excede os limites especificados.

O sistema TOR-5 permanece próximo ao transformador e é conectado a ele por meio de dutos. Todos os componentes importantes do sistema, incluindo sensores, estão localizados dentro do invólucro; a classificação IP do invólucro permite operar o equipamento de monitoramento on-line do transformador ao ar livre.

Parâmetros do transformador monitorados pelo sistema TOR-5

Usando sensores, o sistema TOR-5 mede os seguintes parâmetros uma vez por minuto:

• temperatura do óleo superior e inferior do transformador;
• água ativa no óleo superior e inferior do transformador;
• umidade relativa do óleo superior e inferior do transformador;
•  temperatura ambiente;
• umidade relativa do ar ambiente.

Aparentemente, a medição da umidade é aceita como um parâmetro de linha de base. Está associado ao fato de que prevenção de transformador molhado é uma das principais tarefas na manutenção.

Parâmetros avaliados pelo sistema TOR-5

Todos os dados medidos são transmitidos via Internet para um servidor em nuvem onde parâmetros adicionais são calculados:

• teor de água no óleo superior e inferior do transformador;
• teor de água no isolamento sólido na parte superior e inferior do transformador;
• tensão de ruptura do óleo;
• índice de qualidade do óleo.

Assim, a quantidade de parâmetros de informação disponíveis no sistema TOR-5 é maior que a quantidade de sensores instalados devido à aplicação de algoritmos de cálculo.

O índice de qualidade do óleo é um indicador abrangente que caracteriza a condição geral do óleo do transformador. Este indicador se correlaciona bem com o grau de envelhecimento do óleo; portanto, pode ser considerado como uma alternativa para medição online de acidez. O índice de qualidade do óleo varia de zero a um. Um valor de faixa de 0,8–1 corresponde a uma boa condição do óleo do transformador, e um valor de faixa de 0–0,2 corresponde a óleo envelhecido e ruim.

Recursos da interface da web do sistema TOR-5

Todos os resultados das medições e cálculos são exibidos em uma página da web que pode ser acessada com uma senha, e o número de usuários com acesso é ilimitado. O sistema é adicionalmente protegido contra hackers por criptografia, impedindo o recebimento de informações por terceiros.

A visualização dos dados tornou-se amigável: a página da web exibe uma lista de subestações e transformadores de cada subestação. O programa também inclui exibição de transformadores no mapa com representação de medições e cálculos na forma de gráficos e tabelas. Tendo escolhido um objeto, pode-se obter informações completas sobre a condição do óleo durante todo o período após a instalação do sistema TOR-5 próximo ao transformador ou por um período de tempo selecionado.

Mesmo em férias, o diretor da empresa de energia elétrica ou funcionário da subdivisão de serviço pode acessar o sistema de qualquer local de trabalho e conhecer a situação da frota de transformadores sem aguardar o resultado do laboratório e sair para o local de operação do equipamento. Devido à aquisição contínua de dados, a dinâmica de mudança de status do transformador pode ser avaliada, o que torna o sistema TOR-5 mais informativo em comparação com análises laboratoriais periódicas. E mesmo que por algum motivo não haja conexão com a Internet, nenhuma medição será perdida: todos os dados são salvos e, quando a conexão é restaurada, eles são transmitidos ao servidor em lote.

Secagem online do transformador por meio do sistema TOR-5

Quando o teor de umidade do óleo atinge o valor especificado, o sistema TOR-5 muda automaticamente da avaliação de diagnóstico para o modo de processamento de óleo.

O processamento de óleo inclui:

• filtração — é instalado um filtro com finura de filtração de 10 mícrons;
• secagem do óleo — a água é absorvida por um sorvente enquanto o óleo é bombeado sequencialmente através de adsorvedores.

Depois que os parâmetros são restaurados, a unidade TOR-5 alterna automaticamente entre os modos de processamento de óleo e avaliação de diagnóstico.

O processamento de óleo bombeando o óleo através de adsorventes cheios de sorvente pode ser considerado como secagem alternativa do transformador. Neste caso, o óleo é levado pelo sistema TOR-5 do ponto inferior e retorna seco ao ponto superior do transformador. Devido ao fato da água do transformador migrar constantemente do óleo para a isolação de papel e vice-versa, a circulação de óleo através de adsorvedores permite retirar a água não só do óleo, mas também da isolação de papel. Por isso, secagem contínua do transformador é alcançou. O sistema TOR-5 mantém um transformador seco durante toda a sua vida útil.

Recursos adicionais — analisador de gás de fluxo de hidrogênio

Ao contrário da secagem a vácuo térmico, a secagem à base de sorvente não influencia a composição do gás dissolvido e a quantidade no óleo. Portanto, sensores que são usados ​​para determinar, por exemplo, teor de hidrogênio no óleo pode ser adicionado opcionalmente ao sistema TOR-5.

Análise de gás on-line contínua permitirá expandir as capacidades do sistema TOR-5 e tornar a avaliação diagnóstica do status do transformador mais completa e informativa.

Benefícios de usar o sistema TOR-5

• vida útil estendida dos transformadores devido ao monitoramento contínuo de parâmetros importantes e processamento oportuno do óleo online;
• aumento do tempo entre os serviços de manutenção dos transformadores devido ao processamento periódico do óleo no modo automático;
• economizou dinheiro por deixar de usar análises laboratoriais;
• redução de gastos com seguro de transformadores;
• diminuição do número de pessoal qualificado envolvido;
• conservação ambiental devido à prevenção de emergências de transformadores associadas a respingos de óleo isolante.

Se você tiver alguma dúvida sobre o uso e operação do sistema TOR-5, envie-a para o nosso e-mail detalhado na seção apropriada do site.