Indicadors, indicadors i vàlvules de transformador muntats en coixinet

 

El funcionament fiable d'un transformador muntat en coixinet depèn de molt més que el disseny del nucli i el rendiment del bobinat. A l'interior de cada dipòsit del transformador, l'oli aïllant, la variació de temperatura, la fluctuació de pressió i les condicions de càrrega canvien contínuament durant el funcionament. Sense els calibres adequats del transformador, els dispositius de monitorització i els accessoris de protecció, les petites anomalies es poden convertir gradualment en danys a l'aïllament, fuites d'oli, interrupcions inesperades o fins i tot fallades catastròfiques del tanc.

És per això que els indicadors, els indicadors i les vàlvules dels transformadors són components essencials en els transformadors moderns muntats en coixinets. Aquests accessoris ofereixen visibilitat de les condicions internes de funcionament, ajuden al personal de manteniment a detectar problemes aviat i donen suport a la fiabilitat-del transformador a llarg termini en aplicacions de serveis públics, d'energia renovable, comercials i industrials.

En particular, per als sistemes de distribució subterranis, on els transformadors sovint funcionen sense vigilància durant anys, els accessoris de control i protecció del transformador no són complements opcionals-formen part de l'estratègia global de seguretat i fiabilitat del transformador.

A SCOTECH, els transformadors muntats en coixinet es poden configurar amb una àmplia gamma de manòmetres de transformador, dispositius de protecció de pressió, accessoris de control d'oli i sistemes d'alarma remota segons els requisits específics de l'IEEE, CSA, ANSI i-de serveis públics.

 

Per què els mesuradors i les vàlvules dels transformadors són importants als transformadors muntats en coixinets

 

Un transformador muntat en coixinet funciona dins d'un dipòsit segellat ple de líquid aïllant, normalment oli mineral o fluid FR3. Aquest líquid aïllant realitza dues funcions crítiques simultàniament: aïllament elèctric i dissipació de calor.

A mesura que augmenta la càrrega del transformador, les pèrdues de bobinatge generen calor que es transfereix a l'oli aïllant. La temperatura de l'oli augmenta, la pressió interna del dipòsit canvia i el volum de líquid s'expandeix o es contrau segons les condicions de funcionament i la temperatura ambient. Durant les condicions de fallada, es pot produir una generació de gas i un ràpid augment de pressió dins del dipòsit del transformador.

Sense els calibres adequats del transformador i els dispositius de control, aquests canvis interns romanen invisibles des de l'exterior.

És per això que el control modern de l'estat del transformador es basa cada vegada més en diversos indicadors, indicadors i accessoris de protecció que treballen conjuntament. Aquests components permeten als operadors supervisar el comportament de funcionament del transformador en temps real, ajudant els serveis públics i els operadors de les instal·lacions a identificar condicions anormals abans que es converteixin en fallades importants.

 

En els sistemes de distribució moderns, aquests accessoris tenen quatre finalitats principals:

Entendre aquesta classificació fa que els calibres i els accessoris dels transformadors siguin molt més fàcils d'avaluar tant des de les perspectives d'enginyeria com d'operacions.

 

Indicadors de monitorització: comprensió de les condicions de funcionament del transformador

 

Els indicadors de monitorització proporcionen una visibilitat contínua del comportament de funcionament del transformador. Ajuden els operadors a avaluar les condicions de càrrega, el rendiment tèrmic, l'estabilitat de l'estat del petroli i la integritat del dipòsit durant el servei.

En lloc d'actuar com a dispositius de protecció d'emergència, aquests indicadors de transformador funcionen com a eines d'alerta primerenca que revelen canvis operatius graduals al llarg del temps.

 

Indicador de temperatura de l'oli

L'indicador de temperatura de l'oli del transformador indica la temperatura superior de l'oli dins del dipòsit del transformador durant el funcionament.

A mesura que augmenta el corrent de càrrega, les pèrdues de bobinatge generen calor que es transfereix a l'oli aïllant. L'excés de temperatura accelera l'envelliment de l'aïllament i pot escurçar significativament la vida útil del transformador, especialment en sistemes de distribució amb molta càrrega o regions d'alta temperatura ambient.

Per això, el control de la temperatura del transformador és un dels aspectes més importants dels programes de control de l'estat del transformador.

Mitjançant el seguiment de la temperatura màxima de l'oli, els operadors poden entendre millor el rendiment tèrmic del transformador i determinar si les condicions de càrrega es mantenen dins dels límits de funcionament acceptables.

Molts indicadors de temperatura del transformador també inclouen un indicador de màxim vermell. A diferència del punter de temperatura en directe, aquest marcador secundari registra la temperatura més alta assolida durant el funcionament. Com que la temperatura del transformador canvia constantment amb la càrrega i les condicions meteorològiques, l'indicador màxim ajuda al personal de manteniment a identificar les temperatures màximes històriques de funcionament i determinar si el transformador ha estat exposat a un estrès tèrmic excessiu.

En aplicacions de serveis públics i d'energia renovable, l'indicador de temperatura de l'oli del transformador sovint s'integra amb contactes d'alarma per a sistemes de control remot o de control automàtic del ventilador.

 

Indicador de nivell d'oli

Elindicador de nivell d'olien sistemes de transformador mostra el nivell de líquid aïllant dins del dipòsit del transformador.

Mantenir el nivell d'oli adequat és fonamental perquè el líquid aïllant és responsable tant de l'aïllament dielèctric com de la transferència de calor. Si el volum d'oli és insuficient, els components energitzats poden quedar exposats, reduint el rendiment de refrigeració i la fiabilitat de l'aïllament.

L'indicador de nivell d'oli en aplicacions de transformadors ajuda els operadors a identificar diversos problemes operatius comuns, com ara fuites d'oli, problemes de segellat, ompliment d'oli inadequat o comportament anormal d'expansió tèrmica.

La majoria dels indicadors de nivell d'oli utilitzen un mecanisme de flotador intern que puja i baixa amb la superfície de l'oli. La cara del indicador normalment inclou marques de referència altes i baixes, així com un punt de referència estàndard de 25 graus, ja que el volum d'oli canvia naturalment amb la temperatura ambient.

Per exemple, una lectura d'oli més baixa durant el temps fred no sempre indica una fuita. L'oli es contrau a mesura que disminueix la temperatura, fent que el nivell del flotador baixi lleugerament en condicions ambientals baixes.

En els transformadors muntats en coixinets de tancs segellats, les condicions estables del nivell d'oli són especialment importants perquè la prevenció de l'entrada d'humitat depèn en gran mesura del manteniment de la integritat del dipòsit durant el funcionament a llarg termini-.

 

Manòmetre de buit de pressió

El manòmetre de pressió del transformador, també anomenat manòmetre de buit de pressió, mesura els canvis de pressió interna del tanc causats per la variació de la temperatura de l'oli i les condicions de càrrega del transformador.

En condicions de funcionament normals, l'augment de la temperatura de l'oli augmenta la pressió interna, mentre que les condicions de refrigeració poden crear estats de buit parcials dins del dipòsit del transformador segellat.

Per tant, el manòmetre del transformador es mou contínuament entre els rangs de pressió positiva i negativa a mesura que la temperatura del transformador canvia al llarg del dia.

Per a la majoria dels transformadors de distribució segellats, la pressió de funcionament normal es manté normalment entre aproximadament 2 i 5 psi. Tanmateix, les lectures de pressió fluctuen naturalment depenent de les condicions ambientals i de la càrrega del transformador.

Una lectura lleugera al buit no sempre és anormal. Molts transformadors s'omplen al buit-durant la fabricació i, després de la pressurització de fàbrica, les temperatures de l'oli de refrigeració poden apropar gradualment l'indicador de l'indicador a zero o a una lleugera pressió negativa.

Un cop alimentat i funcionant sota càrrega, la pressió normalment torna al rang positiu.

 

Tanmateix, un comportament anormal del manòmetre de pressió del transformador pot indicar condicions més greus, com ara:

• Generació interna de gas
• Problemes de segellat de tancs
• Fuga d'oli
• Sobreescalfament excessiu
• Calibres defectuosos

 

Un manòmetre del transformador que llegeix constantment zero pot ser especialment preocupant perquè pot indicar una pèrdua de pressió del tanc causada per fuites de forats, danys al transport o la integritat del segellat compromesa.

Per als operadors de serveis públics, mantenir una pressió estable del tanc del transformador és una part important de la-fiabilitat del transformador a llarg termini i del seguiment de l'estat del transformador.

 

Vàlvula Schrader

A més dels dispositius de control i protecció de pressió, alguns transformadors muntats en coixinet també poden estar equipats amb una vàlvula Schrader com a interfície de servei de pressió i manipulació de gas.

Una vàlvula Schrader és una vàlvula-auto{1}}de tancament amb molla que s'utilitza habitualment per a la càrrega de gas, l'ajust de la pressió i les proves de pressió en sistemes de tancs de transformadors segellats. Permet una connexió controlada a equips externs sense comprometre la integritat del segellat del tanc.

En aplicacions de transformadors, les vàlvules Schrader s'utilitzen normalment per a la càrrega de nitrogen, la recàrrega de pressió-i les proves de pressió de fàbrica o de camp. També proporcionen un punt d'accés convenient per verificar les condicions de pressió del tanc mitjançant indicadors externs o equips de diagnòstic.

Durant el manteniment o la posada en marxa, la vàlvula Schrader ajuda els tècnics a assegurar-se que el dipòsit del transformador manté el nivell de pressió positiva requerit, especialment en dissenys de transformadors de distribució segellats o coberts de nitrogen-.

Tot i que no funciona com a dispositiu de protecció com la vàlvula d'alleujament de pressió, la vàlvula Schrader té un paper de suport important per mantenir unes condicions de pressió interna estables i garantir un rendiment de segellat adequat durant la vida útil del transformador.

 

Vàlvula d'alleujament de pressió

Els indicadors de control ajuden els operadors a observar les condicions del transformador, però els dispositius de protecció estan dissenyats per respondre automàticament quan es produeixen condicions perilloses.

Entre tots els accessoris de protecció utilitzats en un transformador muntat en coixinet, la vàlvula d'alleujament de pressió dels sistemes de transformació és un dels dispositius de seguretat més importants.

Durant fallades internes greus, la generació ràpida de gas i l'expansió sobtada del petroli poden augmentar dràsticament la pressió interna del tanc en un període de temps molt curt.

Si aquesta pressió no es pot alliberar de manera segura, el dipòsit del transformador pot deformar-se, trencar-se o patir danys estructurals.

La vàlvula d'alleujament de pressió dels sistemes de transformació s'obre automàticament quan la pressió interna supera un llindar preestablert, permetent que l'excés de pressió escapi abans que es desenvolupi una tensió mecànica perillosa a l'interior del dipòsit.

Els transformadors de distribució més petits solen utilitzar vàlvules d'alleujament de pressió-muntades a la paret, mentre que els transformadors més grans amb un volum d'oli més gran poden utilitzar dispositius d'alleujament més grans-muntats a la coberta.

 

La vàlvula d'alleujament de pressió té un paper crític en:

• Evitar la ruptura del dipòsit
• Reducció de l'estrès mecànic
• Millora de la seguretat operativa
• Suport a la capacitat de contenció de falles

Per als transformadors muntats en coixinet compatibles amb IEEE i CSA, la vàlvula d'alleujament de pressió dels sistemes de protecció de transformadors s'especifica habitualment com a part dels requisits de seguretat estàndard.

 

Accessoris de manteniment i seguiment de l'estat del transformador

 

El funcionament fiable del transformador depèn no només del disseny del nucli i del sistema d'aïllament, sinó també del manteniment efectiu i del control de l'estat del petroli. Els accessoris de manteniment estan dissenyats per simplificar el servei de camp alhora que permeten una avaluació precisa de la salut del transformador durant tota la seva vida operativa.

 

Vàlvula de drenatge i mostreig

 

La vàlvula de drenatge i mostreig és un accessori de manteniment combinat instal·lat en transformadors-omples de líquid, que normalment es col·loquen a la secció inferior del dipòsit.

Aquesta vàlvula compleix dues funcions essencials dins d'un únic disseny integrat:

Permet el drenatge controlat de l'oli aïllant durant les activitats de manteniment com la substitució d'oli, la inspecció interna, la filtració o la preparació del transport. El disseny de flux regulat ajuda a garantir un maneig segur i eficient de l'oli del transformador en condicions de camp.

Al mateix temps, la vàlvula està equipada amb un port de mostreig, que permet als operadors recollir mostres d'oli de manera segura sense obrir el dipòsit del transformador ni exposar els components interns.

El mostreig d'oli té un paper crític en el control de l'estat del transformador. L'anàlisi de laboratori d'oli aïllant proporciona dades de diagnòstic clau, com ara el contingut d'humitat, la rigidesa dielèctrica, la contaminació per partícules, els indicadors d'envelliment de l'aïllament i la composició del gas dissolt.

L'anàlisi de gasos dissolts (DGA) és àmpliament reconegut com un dels mètodes de diagnòstic més eficaços per a la detecció precoç de fallades, que permet als operadors identificar problemes potencials com ara el sobreescalfament, la descàrrega parcial o la degradació de l'aïllament abans que es converteixin en fallades greus.

En integrar les funcions de drenatge i mostreig en un únic conjunt de vàlvules, es millora l'eficiència del manteniment alhora que es redueix el risc operacional durant el servei de camp. Aquest disseny és especialment valuós per als transformadors de distribució, les subestacions industrials i les xarxes de serveis públics on la vigilància rutinària de l'estat forma part de les estratègies de gestió d'actius-a llarg termini.

 

Indicador amb contactes d'alarma

 

En els moderns transformadors nord-americans muntats en plaques-, els indicadors amb contactes d'alarma (nivell d'oli, buit de pressió i temperatura) s'utilitzen àmpliament per a la supervisió remota i el funcionament sense vigilància.

Aquests dispositius converteixen les condicions de funcionament en senyals de contacte sec, la qual cosa permet la integració amb SCADA, RTU o sistemes de control per a alarma, control de refrigeració i advertència precoç d'errors.

Aplicacions típiques

 

Sistemes solars fotovoltaics i BESS
Transformadors incrementals de 2000 a 3000 kVA ({2}}de 12,47 a 13,2 kV / 0,6 kV) amb càrrega tèrmica cíclica, que requereixen un control continu de la temperatura i la pressió.

Utility Loop-Xarxes d'alimentació
Transformadors de 2500 kVA 23,9 kV / 0,48 kV muntats en pad-utilitzats en sistemes d'anells subterranis, on la continuïtat del sistema i la indicació remota d'errors són crítiques.

Sistemes industrials i comercials
Transformadors de distribució de 1000–2500 kVA (12,47 kV / 0,48–0,6 kV) que funcionen en condicions de càrrega elevada i demanda punta.

 

Lògica de selecció d'enginyeria

L'ús de mesuradors de contacte d'alarma no només està determinat per la classificació del transformador, sinó pels requisits del sistema, com ara el funcionament sense vigilància, la variabilitat de la càrrega i les aplicacions-crítiques de la xarxa.

S'han convertit en una configuració estàndard en sistemes moderns de transformació d'utilitat, renovables i industrials, millorant la visibilitat del monitoratge i la fiabilitat operativa.

 

Què poden indicar les lectures anormals del calibre del transformador

Els mesuradors del transformador esdevenen més valuosos quan els operadors entenen què poden significar les lectures anormals en condicions reals de funcionament.

Tot i que les lectures de calibre sempre s'han d'avaluar juntament amb la càrrega del transformador i les condicions ambientals, alguns patrons sovint indiquen possibles problemes operatius.

Comprendre aquestes relacions ajuda els equips de manteniment a millorar la vigilància de la salut del transformador, respondre abans i reduir el risc de fallades inesperades del transformador.

 

La selecció d'accessoris depèn dels requisits de l'aplicació

 

No tots els transformadors muntats en coixinet requereixen la mateixa configuració d'accessoris.

Els indicadors, els indicadors, les vàlvules i els dispositius de protecció necessaris del transformador depenen en gran mesura de la qualificació del transformador, els estàndards de serveis públics, les condicions ambientals, el servei operatiu i l'aplicació de la xarxa.

Per exemple, els transformadors d'alimentació de bucle d'utilitat sovint requereixen disposicions de protecció de pressió millorades per millorar la seguretat operativa i la continuïtat del servei. Els transformadors d'energia renovable poden requerir un control addicional de la temperatura del transformador i la integració d'alarma remota a causa de les ubicacions d'instal·lació remotes. Les instal·lacions industrials sol·liciten amb freqüència una capacitat de control de l'estat del transformador ampliada per a càrregues de procés crítiques.

 

Les tendències típiques d'aplicació inclouen:

Les disposicions d'accessoris personalitzables permeten que els dissenys dels transformadors s'ajustin millor als entorns operatius reals i a les estratègies de manteniment.

 

Conclusió

 

Els indicadors, els indicadors i les vàlvules dels transformadors són components fonamentals per al funcionament segur dels transformadors moderns muntats en coixinets. Tot i que són més petits que els components principals del transformador, aquests accessoris ofereixen una visibilitat essencial de les condicions de funcionament del transformador alhora que donen suport a la protecció contra errors, el manteniment preventiu i la fiabilitat-a llarg termini.

Des de l'indicador de temperatura de l'oli del transformador i l'indicador de nivell d'oli dels sistemes de transformació fins al manòmetre del transformador i la vàlvula d'alleujament de pressió dels dispositius de protecció del transformador, els accessoris seleccionats correctament ajuden els serveis públics i els operadors de les instal·lacions a millorar el control del transformador, reduir el risc operacional i millorar l'eficiència del manteniment.

A mesura que els sistemes d'alimentació moderns continuen evolucionant cap a una infraestructura més intel·ligent i més fiable-, la supervisió dels transformadors, la supervisió de l'estat dels transformadors i els accessoris de protecció intel·ligents són cada cop més importants-no només per a la prevenció d'errors, sinó també per a la gestió d'actius i la resiliència de la xarxa-a llarg termini.