Cum detectați îmbătrânirea într-un transformator scufundat în ulei?

Transformatoare imersate în ulei sunt active critice și de lungă durată în cadrul sistemelor de energie electrică. Cu toate acestea, ca toate echipamentele, acestea sunt supuse unor procese de îmbătrânire care pot compromite în cele din urmă fiabilitatea și siguranța. Detectarea proactivă a îmbătrânirii este esențială pentru întreținerea informată, planificarea prelungirii duratei de viață și prevenirea defecțiunilor catastrofale.
De ce să detectați îmbătrânirea?
Materialele izolante primare dintr-un transformator imersat în ulei sunt uleiul izolator și izolația solidă pe bază de celuloză (hârtie, pressboard). Îmbătrânirea degradează aceste materiale, reducându-le rezistența dielectrică și integritatea mecanică. Degradarea necontrolată poate duce la reducerea capacității de încărcare, descărcări parțiale și, în cele din urmă, defecțiuni dielectrice.

Metode de detectare a cheilor:

Analiza uleiului izolant (fluidul de diagnostic primar):

Analiza gazelor dizolvate (DGA): Aceasta este piatra de temelie a monitorizării stării transformatorului. Pe măsură ce materialele de izolație se degradează termic și electric, ele generează gaze caracteristice dizolvate în ulei. Gazele cheie includ:

Hidrogen (H?): Indicator general al descărcărilor parțiale sau al defecțiunilor termice.

Metan (CH?), Etan (C?H?), Etilenă (C?H?): Indicați în primul rând degradarea termică a uleiului (temperatură scăzută, medie, respectiv ridicată).

Acetilenă (C?H?): Indicator puternic al arcului electric sau al defecțiunilor termice la temperatură foarte înaltă (> 700°C).

Monoxid de carbon (CO) și dioxid de carbon (CO?): indicatori primari ai degradării izolației celulozei (hârtiei), în special îmbătrânirea termică și supraîncălzirea. Co/co în creștere? nivelurile sunt markeri semnificativi de îmbătrânire.

Analiza compușilor furanici: Degradarea izolației celulozice produce compuși chimici specifici numiți furani (de exemplu, 2-furfuraldehidă). Măsurarea concentrației de furan în ulei oferă o evaluare directă, cantitativă a gradului de pierdere de polimerizare (DP) în hârtie, care se corelează direct cu rezistența mecanică și dielectrică rămasă.

Aciditate (Număr de neutralizare): Îmbătrânirea atât a uleiului, cât și a celulozei produce produse secundare acide. Un număr de acid în creștere accelerează degradarea atât a uleiului, cât și a hârtiei, formând o buclă de feedback. Urmărirea acidității este crucială.

Conținut de umiditate: apa este un accelerator puternic al îmbătrânirii celulozei și reduce rezistența dielectrică. Monitorizarea nivelurilor de umiditate din ulei (și estimarea nivelurilor din izolația solidă) este vitală. Hârtia de îmbătrânire eliberează și apă legată.

Rezistența dielectrică/tensiunea de rupere: măsoară capacitatea uleiului de a rezista la stres electric. Contaminarea și îmbătrânirea subproduselor pot scădea această valoare.

Tensiunea interfacială (IFT): măsoară prezența contaminanților polari și a subproduselor solubile de îmbătrânire în ulei. Un IFT în scădere indică contaminarea și/sau degradarea avansată a uleiului.

Teste electrice:

Factor de putere/Factor de disipare (Tan Delta): Măsoară pierderile dielectrice din sistemul de izolație (ulei și solid). Un factor de putere în creștere indică deteriorarea calității izolației din cauza umidității, contaminării sau îmbătrânirii subproduselor care cresc conductivitatea.

Rezistența la înfășurare: deși în primul rând pentru detectarea problemelor de contact, schimbările semnificative în timp se pot corela uneori cu degradarea.

Analiza răspunsului în frecvență (FRA): detectează în primul rând deformarea mecanică (deplasări, slăbire) în cadrul structurii înfășurării. Deși nu este o măsură directă de îmbătrânire chimică, îmbătrânirea severă poate afecta integritatea mecanică, potențial detectabilă de FRA.

Curent de polarizare/depolarizare (PDC) /Măsurarea tensiunii de recuperare (RVM): Aceste tehnici avansate de răspuns dielectric oferă informații detaliate despre conținutul de umiditate și starea de îmbătrânire a izolației din celuloză, completând analiza furanului.

Înregistrări de inspecție fizică și întreținere:

Inspecție vizuală (internă atunci când este posibil): în timpul inspecțiilor interne (de exemplu, după prelucrarea uleiului sau pentru reparații), examinarea directă a miezului, înfășurărilor și elementelor structurale poate dezvălui semne fizice de îmbătrânire, cum ar fi hârtie fragilă, depuneri de nămol, coroziune sau urmărirea carbonului.

Inspecția uleiului: verificări vizuale ale uleiului pentru claritate, culoare (întunecarea poate indica îmbătrânirea) și prezența sedimentului sau a nămolului.

Istoricul încărcării: Revizuirea profilurilor istorice de încărcare, în special a perioadelor de supraîncărcare, oferă context pentru stresul termic experimentat de izolație.

Înregistrări privind temperatura de funcționare: temperaturile ridicate de funcționare susținute accelerează semnificativ rata de îmbătrânire a celulozei.

O abordare integrată este esențială:

Nici un singur test nu oferă o imagine completă a stării de îmbătrânire a unui transformator imersat în ulei. Detectarea eficientă se bazează pe o strategie de monitorizare bazată pe condiții:

Linia de referință: Stabiliți valorile inițiale prin testare cuprinzătoare după punerea în funcțiune sau service major.

Trending: Efectuați teste regulate (în special DGA, furani, umiditate, aciditate, factor de putere) și analizați rezultatele în timp. Abaterile semnificative de la tendințele inițiale sau stabilite sunt indicatori critici de îmbătrânire.

Corelație: Rezultate de referință încrucișată de la diferite teste. De exemplu, creșterea CO/CO? iar furanii în creștere confirmă puternic degradarea celulozei. Umiditatea ridicată combinată cu aciditatea ridicată accelerează îmbătrânirea.

Analiza experților: Interpretarea seturilor complexe de date, în special a modelelor DGA și a rezultatelor combinate, necesită expertiză. Standardele din industrie (IEC, IEEE, CIGRE) oferă linii directoare, dar contextul este cheia.

Detectarea îmbătrânirii în transformatoarele scufundate în ulei este un proces cu mai multe fațete centrat pe analiza regulată și sofisticată a uleiului (DGA, furani, umiditate, aciditate) susținută de diagnostice electrice cheie (factor de putere, răspuns dielectric) și date contextuale (sarcină, temperatură, inspecții).). Prin implementarea și tendința sistematică a acestor metode, operatorii pot evalua cu exactitate starea activelor lor, pot lua decizii informate cu privire la întreținere (cum ar fi recondiționarea sau uscarea uleiului), pot gestiona riscurile și pot optimiza durata de viață utilă rămasă a acestor componente vitale ale rețelei electrice. Monitorizarea vigilentă este cheia pentru asigurarea fiabilității și siguranței continue a transformatoarelor imersate cu ulei învechite.