Monitoramento de descarga parcial da temperatura do transformador e nível de líquido, guia completo, solution-INNO

Monitoramento da temperatura do óleo do transformador
A importância do monitoramento da temperatura do óleo do transformador
A temperatura do óleo do transformador é um dos principais indicadores que refletem o status operacional dos transformadores. Durante a operação de transformadores, perdas eletromagnéticas internas e perdas de resistência do enrolamento são convertidas em calor, o que pode fazer com que a temperatura do óleo suba. A temperatura excessiva do óleo pode acelerar o envelhecimento do óleo do transformador, reduzir seu desempenho de isolamento, afetando assim o funcionamento normal do transformador e até causando falhas. Por exemplo, quando a temperatura do óleo excede o limite especificado por um longo período, os componentes de isolamento no óleo do transformador se decomporão, produzindo alguns gases que podem causar um aumento na pressão interna e representar um risco à segurança. De acordo com os padrões relevantes, para transformadores imersos em óleo com isolamento Classe A, the maximum allowable temperature is 105 ℃, and the allowable temperature rise is 65 ℃ when the ambient temperature is 40 ℃.

Method of oil temperature monitoring
Medição de temperatura: The traditional method is to directly measure the temperature of transformer oil using a mercury thermometer or pressure thermometer. This method is simple and direct, but it requires manual periodic data reading and cannot achieve real-time continuous monitoring.
Medição de temperatura de fibra óptica: Fiber optic temperature measurement technology is a relatively advanced method. It utilizes the temperature sensitive characteristics of optical fibers to place them in suitable positions inside transformers, and obtains oil temperature information by detecting changes in the optical signal in the fibers. Este método tem as vantagens de alta precisão, forte capacidade anti-interferência, e a capacidade de alcançar medição distribuída, que pode monitorar com precisão a distribuição da temperatura do óleo do transformador em tempo real.
Diagnóstico de falhas baseado no monitoramento da temperatura do óleo
Monitorando a temperatura do óleo do transformador, diagnóstico preliminar de algumas falhas pode ser feito. Por exemplo, se for encontrado um aumento anormal na temperatura do óleo, pode ser devido à operação de sobrecarga do transformador, o que aumenta as perdas internas e gera calor excessivo; Também é possível que haja um mau funcionamento no sistema de refrigeração, como um radiador entupido ou um ventilador de resfriamento com defeito, o que impede que o calor se dissipe em tempo hábil; Também pode ser devido a falhas locais de superaquecimento dentro do transformador, como curto-circuitos de enrolamento. Quando a taxa de mudança de temperatura do óleo é anormal, também pode indicar possíveis falhas no transformador, como o aparecimento de novas fontes de calor no óleo ou alterações nos canais de dissipação de calor.

Monitoramento do nível de óleo do transformador
A importância do monitoramento do nível de óleo
O nível de óleo de um transformador é um indicador importante para determinar o estado de isolamento interno do transformador. O óleo do transformador desempenha um papel importante no isolamento, dissipação de calor, e extinção de arco em transformadores. O nível de óleo excessivo ou insuficiente pode levar a uma diminuição na qualidade do meio de isolamento, afetando assim a operação normal do transformador. Se o nível do óleo estiver muito alto, pode aumentar a pressão interna do transformador, which can easily cause oil leakage and even lead to serious consequences such as oil tank rupture; Se o nível do óleo estiver muito baixo, the heat dissipation effect of the transformer will be affected, and some windings may not receive sufficient insulation protection, increasing the risk of faults such as short circuits.

Method of oil level monitoring
Oil level monitoring: Common types include glass tube oil level gauges and pointer type oil level gauges. The glass tube oil level gauge can directly observe the level of oil, but its accuracy is relatively low; The pointer type oil level gauge converts the change in oil level into the rotation of the pointer through a mechanical structure, making it easy to read the oil level value. When reading the oil level gauge, é necessário prestar atenção à luz ambiente suficiente, fique na frente do medidor de nível de óleo, e observe com precisão a linha de escala e a indicação do nível de óleo.
Monitoramento de sensores: O monitoramento automático do nível de óleo pode ser alcançado através do uso de sensores de nível de óleo. Sensores convertem mudanças no nível de óleo em sinais elétricos, que pode ser transmitido e processado através de um sistema de transmissão e processamento de sinais para obter informações em tempo real sobre o nível de óleo e definir valores de alarme. Quando o nível do óleo excede a faixa normal, um alarme pode ser emitido em tempo hábil.
Tratamento de nível de óleo anormal
Quando um nível de óleo anormal é detectado, precisa ser tratado em tempo hábil. Se o nível do óleo estiver muito alto, é necessário verificar se existem outras falhas que causam expansão do volume de óleo, such as high oil temperature or whether there is excessive oil replenishment. If necessary, oil can be drained appropriately to lower the oil level; Se o nível do óleo estiver muito baixo, the first thing to check is whether there is oil leakage. If there is a leakage point, it needs to be repaired in a timely manner, and then an appropriate amount of transformer oil should be added to the normal oil level.

Monitoramento da temperatura do enrolamento do transformador
The Influence of Winding Temperature on Transformers
The temperature of transformer windings is one of the key factors affecting the internal insulation of transformers. The temperature of the winding directly limits the load size of the transformer. When the transformer is running, the current passing through the winding will generate heat, causing the temperature of the winding to rise. A temperatura excessiva do enrolamento acelerará o envelhecimento dos materiais de isolamento e reduzirá a vida útil dos transformadores. Por exemplo, quando a temperatura do enrolamento excede o valor permitido por um longo período, o material de isolamento perderá gradualmente seu desempenho de isolamento, o que pode levar a falhas de curto-circuito entre os enrolamentos e afetar seriamente a operação normal do transformador.

Métodos para monitorar a temperatura do enrolamento
Medição de temperatura: Semelhante à medição da temperatura do óleo, um termômetro pode ser usado para medir a temperatura do enrolamento. No entanto, devido ao fato do enrolamento estar localizado dentro do transformador, medição direta é difícil. Portanto, métodos de medição indireta são geralmente usados, como medir a temperatura do óleo e estimar a temperatura do enrolamento com base em fórmulas empíricas ou curvas específicas de relação de temperatura.

Sistema de medição de temperatura de fibra óptica fluorescente: Este é um método mais avançado e preciso. Os cabos de fibra óptica podem entrar diretamente no interior dos enrolamentos do transformador e obter informações de temperatura em vários pontos do enrolamento, detectando o estado da luz retroespalhada nos cabos de fibra óptica.. Este método pode medir diretamente a temperatura do ponto quente do enrolamento em tempo real, com uma precisão de medição de temperatura de até 1 grau, e é muito adequado para medição on-line de grandes enrolamentos de transformadores.

Monitoramento da temperatura do enrolamento e avaliação da vida útil do transformador
Através do monitoramento de longo prazo da temperatura do enrolamento, a vida útil dos transformadores pode ser avaliada. De acordo com pesquisas relevantes, a vida útil dos transformadores está intimamente relacionada à temperatura do enrolamento, e para cada 6 aumento de graus na temperatura, a taxa de envelhecimento relativo pode duplicar. Por exemplo, para um transformador projetado de acordo com GB1094, a taxa relativa de envelhecimento térmico é 1 a uma temperatura de ponto quente de 98 ℃, que corresponde a “operando a uma temperatura ambiente de 20 ℃ e um aumento de temperatura no ponto quente de 78K”. Monitorando a temperatura do enrolamento, a carga do transformador pode ser razoavelmente controlada para evitar operação prolongada em altas temperaturas, prolongando assim a vida útil do transformador.

Monitoramento da temperatura central do transformador
O papel do núcleo de ferro no transformador e sua influência na temperatura
O núcleo de ferro de um transformador é um elo importante na conversão de eletricidade, magnetismo, e eletricidade, e é um dos componentes mais importantes de um transformador. Durante a operação de transformadores, o calor é gerado devido à histerese e perdas por correntes parasitas no núcleo de ferro, fazendo com que a temperatura do núcleo de ferro suba. A temperatura excessiva do núcleo de ferro pode causar uma série de problemas, como uma diminuição no desempenho do isolamento entre as laminações do núcleo de ferro, o que pode facilmente levar a falhas de curto-circuito no núcleo de ferro. Se o núcleo de ferro ou braçadeira estiver aterrado em dois ou mais pontos, formará um circuito fechado, gerar corrente circulante, causar ainda mais superaquecimento local, e até queimar o núcleo de ferro, danificar o isolamento do enrolamento, e causar danos ao transformador.

Método de monitoramento de temperatura do núcleo de ferro
Direct measurement: Instalar sensores de temperatura de fibra óptica na superfície do núcleo de ferro para medir diretamente a temperatura do núcleo de ferro. This method can accurately obtain temperature information of the iron core, but it needs to be installed during transformer manufacturing or maintenance, and the installation position of the sensor needs to be reasonably selected to ensure that it can reflect the true temperature situation of the iron core.

The hazards and prevention of abnormal iron core temperature
An abnormal increase in iron core temperature may cause various malfunctions. In addition to the insulation performance degradation and short-circuit faults mentioned above, it may also lead to a decrease in transformer efficiency and an increase in operating costs. In order to prevent abnormal temperature of the iron core, in addition to temperature monitoring, in the design and manufacturing process of transformers, é necessário garantir uma boa tecnologia de empilhamento do núcleo de ferro, reduzir o atrito de vibração, e evitar que impurezas condutoras entrem no interior do núcleo de ferro; Durante a operação, verificações regulares de manutenção devem ser realizadas para identificar e abordar prontamente os fatores que podem causar um aumento na temperatura do núcleo de ferro, como mau aterramento do núcleo de ferro.

Monitoramento da resistência de isolamento do transformador
A relação entre resistência de isolamento e desempenho de isolamento do transformador
A resistência de isolamento é um dos indicadores importantes para medir o desempenho de isolamento de transformadores. O sistema de isolamento de transformadores é usado principalmente para isolar componentes de diferentes níveis de tensão, evitar vazamento de corrente e falhas de curto-circuito. A magnitude da resistência de isolamento reflete a capacidade dos materiais de isolamento de obstruir a corrente. Se a resistência de isolamento for muito baixa, indica que o material de isolamento pode ser afetado pela umidade, envelhecimento, dano, etc., o que aumentará o risco de vazamento e reduzirá a segurança e a confiabilidade do transformador. Por exemplo, em ambientes úmidos ou após operação prolongada, a resistência de isolamento dos transformadores pode diminuir, afetando seu funcionamento normal.

Método de medição para resistência de isolamento
Medição de queda de energia: Este é o método de medição mais comumente usado. Antes da medição, o transformador deve estar desligado, e deve haver pontos de desconexão óbvios para cada saída da bobina. A área ao redor do transformador deve estar limpa, sem aterramento de objetos ou operadores. Ao medir, use a shaking table that meets the voltage level requirements. For transformers with neutral grounding, the neutral point knife switch should be opened before measurement and restored to its original position after measurement. Both before and after measurement, discharge to ground is required. Por exemplo, a 1000-2500V megohmmeter can be used to measure the insulation resistance of distribution transformers. The measurement results and the oil temperature at the time of measurement should be recorded in the transformer file for comparative analysis.
Online monitoring technology: Com o desenvolvimento da tecnologia, some online monitoring technologies for insulation resistance have also emerged. These technologies can detect the decreasing trend of insulation performance in a timely manner by monitoring the changes in insulation resistance in real-time during the operation of transformers. No entanto, online monitoring technology is relatively complex and costly, but for some important transformers, online monitoring can provide more timely fault warnings.
Analysis and Application of Insulation Resistance Measurement Results
The measured insulation resistance value needs to be analyzed. De um modo geral, the insulation resistance should be compared with the previous test results. If there is a significant change compared to the previous results, such as a sudden drop to 50% or lower of the initial value, further inspection or maintenance of the transformer may be necessary. Enquanto isso, the insulation resistance of transformers of different voltage levels and types also has a certain reference range, which can be judged according to relevant standards. Por exemplo, the insulation resistance of oil immersed power transformers has a corresponding allowable range. By comparing the measured value with the allowable value, the insulation condition of the transformer can be evaluated.

Partial discharge monitoring of transformers
The concept and hazards of partial discharge
Partial discharge refers to the discharge phenomenon that occurs in a localized area of the insulation system of a transformer. When there are air gaps, impurities, or uneven insulation inside the insulation of a transformer, discharge may occur in these local areas under the action of an electric field. A descarga parcial não é apenas um precursor do envelhecimento do isolamento do equipamento, mas também uma causa importante do envelhecimento do isolamento e, em última análise, da quebra do isolamento. Durante a descarga parcial, fenômenos como pulsos elétricos, radiação eletromagnética, e ondas ultrassônicas podem causar superaquecimento local e a geração de óleo e gás característicos em transformadores, levando a danos graduais aos materiais de isolamento e redução do desempenho do isolamento. Em última análise, isso pode causar falhas de curto-circuito nos transformadores, afetando sua operação normal e vida útil.

Métodos para monitoramento de descarga parcial
Método de teste ultrassônico: Quando ocorre descarga parcial dentro do transformador, sinais ultrassônicos serão gerados. Instalando sensores ultrassônicos fora do transformador, esses sinais podem ser detectados. This method has the advantages of non invasiveness and insensitivity to environmental interference, but its sensitivity to detecting some weak partial discharge signals may be relatively low.
Pulse current method: Partial discharge generates high-frequency pulse current. By using radio frequency current sensors to detect these pulse currents, partial discharge monitoring can be achieved. This method can directly measure the current signal generated by partial discharge, with high sensitivity, but is easily affected by external electromagnetic interference.
Ultra high frequency (UHF) detection method: Partial discharge occurring in transformer oil and oil/insulation paper has a wide frequency spectrum, which can excite ultra-high frequency electromagnetic wave signals of hundreds or even thousands of megahertz. The signal is obtained through sensors installed at the window opening of the transformer box to achieve partial discharge detection. The ultra-high frequency method has strong anti-interference ability, can locate local discharge sources, identify different insulation defects, has high sensitivity, and can perform long-term online monitoring of partial discharge in transformers and GIS. It is currently a relatively mature method for measuring partial discharge.
The significance of partial discharge monitoring
By monitoring partial discharge of transformers, potential problems in the insulation system of transformers can be detected in a timely manner. Durante a operação de transformadores, if partial discharge is detected early, corresponding measures can be taken, such as adjusting operating parameters, repairing or replacing insulation components, para evitar o desenvolvimento de descargas parciais e falhas graves, como quebra de isolamento. Ao mesmo tempo, analisar os dados de monitoramento de descarga parcial também pode fornecer insights sobre o estado de saúde do isolamento do transformador, e fornecer uma base para a manutenção e gerenciamento de transformadores.