Sistema de monitorización de estado de transformador TOR-5

En este artículo, vamos a considerar las características del diagnóstico de transformadores y prestaremos atención a los sistemas de monitoreo de transformadores online. La presencia de tales sistemas hace que el servicio de los transformadores sea más fácil, más conveniente y ahorra dinero.

Enfoques para la clasificación de métodos para verificar el estado de los transformadores

Existen diferentes enfoques para la clasificación de métodos para monitorear el estado de un transformador, que están determinados por las características subyacentes a la clasificación. Destaquemos los métodos de diagnóstico directos e indirectos, así como offline y online.

Con métodos directos, trabajan con el componente del transformador, cuyo estado debe diagnosticarse. Por ejemplo, para verificar el estado del aislamiento de los devanados, miden su resistencia con un medidor de aislamiento. Los métodos indirectos para el diagnóstico utilizan componentes intermedios de un transformador o un entorno de información intermedio. El aceite aislante se utiliza con mayor frecuencia como medio de información. En este caso, primero, se realiza el diagnóstico de aceite de transformador y luego, en función de sus resultados, se llega a una conclusión sobre la presencia de ciertos defectos en el transformador.

Los métodos de diagnóstico online se realizan mediante dispositivos que se conectan directamente al transformador, «leen» información y la transmiten al usuario final. Los métodos offline se implementan con dispositivos de laboratorio que trabajan con muestras de aceite aislante u otras muestras tomadas previamente (trozos de papel aislante, etc.).

Análisis cromatográfico de aceite de transformador

El análisis cromatográfico es uno de los métodos más utilizados para diagnosticar el estado de un transformador. En este caso, el aceite es portador de información útil en forma de concentración de gases disueltos, que comienzan a liberarse durante el desarrollo de defectos.Para el diagnóstico se utilizan las concentraciones de hidrógeno, acetileno, etileno, metano, etano, óxido y dióxido de carbono.

Existen muchas técnicas para la interpretación de resultados de medición y la determinación de defectos, que se implementan computacional y analíticamente o gráficamente. En el primer caso, se encuentran relaciones numéricas de diferentes pares de gases y, en función de los valores obtenidos, se llega a una conclusión sobre la presencia y tipo de defecto. La técnica gráfica clásica es el «Triángulo de Duval», cuando primero se construye un triángulo, luego se divide en varios sectores, y el tipo de defecto lo determina el sector en el que cae el punto, en función de las concentraciones de gas medidas.

El análisis cromatográfico de gases disueltos es una técnica de diagnóstico poderosa, pero su implementación requiere un equipo de laboratorio especial que le permita extraer gases del aceite (analizadores).

Monitorización de aceite del transformador basada en resultados de análisis de laboratorio

Además de la función de información, el aceite también realiza otras dos funciones de formación de sistemas en un transformador: eliminación de calor de las partes calefactoras y aislamiento de los elementos conductores de corriente. Por lo tanto, también es importante controlar el estado del aceite. Para ello, se utilizan principalmente métodos de laboratorio.

Primero, se toman muestras de aceite del transformador, luego las muestras se envían al laboratorio, donde se prueban con dispositivos especiales. Para comprender en qué estado se encuentra el aceite, se determina su voltaje de ruptura, tangente de pérdida dieléctrica, número de ácido, tensión superficial, contenido de humedad e impurezas mecánicas, color, etc.

La principal desventaja de los métodos de laboratorio es el largo tiempo de espera de los resultados. En los transformadores modernos, se pueden desarrollar daños graves en cuestión de días u horas, por lo que, después de recibir el protocolo del laboratorio, no siempre es posible completar el mantenimiento oportuno del transformador.  Tampoco se justifica el muestreo periódico cuando los análisis se realizan independientemente del estado del aceite. A cada propietario le interesa el mantenimiento económico del transformador y la reducción de precio del análisis de aceite de transformador, por lo que es recomendable prestar atención a los sistemas de diagnóstico online.

Sistemas de monitorización de transformadores TOR-5

La monitorización online de transformadores es una excelente alternativa al análisis duradero de aceite de transformador. Las ventajas de este tipo de la monitorización son obvias:

• la descripción más completa del estado del transformador, que es difícil de obtener utilizando solo pruebas de laboratorio;
• no requiere muestreo, lo que reduce los gastos de mano de obra;
• ahorro de dinero en pedidos de análisis para laboratorios privados.

GlobeCore ha desarrollado el sistema TOR-5 para la monitorización online del estado de los transformadores de potencia. Monitoriza transformadores de uso especial (tracción, mina, barco, horno eléctrico, transformadores de turbinas eólicas, etc.), así como transformadores con una larga vida útil.

El sistema TOR-5 de GlobeCore realiza las siguientes funciones:

1. Análisis de aceite del transformador online.
2. Información cómoda a los usuarios sobre el estado actual del transformador a través de la interfaz web.
3. Secado de aceite del transformador en caso de que el contenido de humedad supere los límites especificados.

El sistema TOR-5 está ubicado cerca del transformador y está conectado a él mediante tuberías. Todos los elementos importantes del sistema, incluidos los sensores, se encuentran dentro de la carcasa, cuyo grado de protección permite operar al aire libre el equipo de monitorización online del transformador.

¿Qué parámetros del transformador se monitorea el sistema TOR-5?

Con la ayuda de sensores, el sistema TOR-5 con una frecuencia de una vez por minuto mide:

• temperatura del aceite en la parte superior e inferior del transformador;
• actividad del agua en el aceite, en la parte superior e inferior del transformador;
• humedad relativa del aceite, en la parte superior e inferior del transformador;
• temperatura ambiente;
• humedad relativa ambiental.

Como puede ver, la medición de la humedad se toma como el parámetro básico del sistema de monitoreo. Esto se debe a que la prevención de humedad en transformador es una de las principales tareas en servicio.

¿Qué parámetros calcula el sistema TOR-5?

Todos los datos medidos se transmiten a través de Internet a un servidor en la nube, donde se calculan parámetros adicionales:

• contenido de agua en aceite en la parte superior e inferior del transformador;
• contenido de agua en aislamiento sólido en la parte superior e inferior del transformador;
• tensión de ruptura de aceite;
• índice de calidad del aceite.

Así, el número de parámetros de información disponibles en el sistema TOR-5 es mayor que el número de sensores instalados debido al uso de algoritmos de cálculo.

El índice de calidad del aceite es un indicador complejo que caracteriza la condición de aceite del transformador en total. Este indicador se correlaciona bien con el grado de envejecimiento del aceite, por lo que puede considerarse como una alternativa a la medición de la acidez online.  El índice de calidad del aceite varía de 0 a 1. El valor del rango 0,8-1 corresponde al buen estado del aceite del transformador, y el valor del rango 0-0,2 corresponde al aceite en mal estado y envejecido.

Características de la interfaz web del sistema TOR-5

All the measurement and calculation results are displayed on a web page which can be accessed with a password, and the number of users with access is unlimited. The system is additionally protected against hacking by encryption, so the receipt of information by third parties is prevented.

Data visualization has been made user-friendly: the web page displays a list of substations and transformers of each substation. The program also includes display of transformers on the map with representation of measurements and calculations in the form of graphs and charts. Having chosen an object, one can get complete information about the condition of oil for the entire period after installing TOR-5 system near the transformer, or for a selected period of time.

Even while on vacation, the director of the electric power company or an employee of the service subdivision can log in the system from any workplace and get to know the transformer fleet status without awaiting the laboratory result and leaving for the equipment operation site. Due to ongoing data acquisition, the transformer status change dynamics can be assessed which makes TOR-5 system more informative compared to periodic laboratory analyses. And even if there is no Internet connection for some reason, not a single measurement will be lost: all the data are saved, and when the connection is restored, they are transmitted to the server in batch mode.

Todos los resultados de las mediciones y los cálculos se muestran en una página web, cuyo acceso se proporciona mediante una contraseña, y el número de usuarios con acceso no está limitado. Además, el sistema está protegido contra piratería mediante cifrado, por lo que se excluye la recepción de información por parte de terceros.

La visualización de datos está hecha fácil para usar: la página web muestra una lista de subestaciones y transformadores para cada subestación. Además, el programa incluye la visualización de transformadores en el mapa, con la presentación de medidas y cálculos en forma de gráficos y diagramas. Al elegir un objeto, puede obtener información completa sobre el estado del aceite durante todo el período, desde el momento de la instalación del sistema TOR-5 cerca del transformador o durante un período de tiempo seleccionado.

Incluso durante las vacaciones, el jefe de la compañía eléctrica o un empleado del departamento de servicio puede iniciar sesión en el sistema desde cualquier lugar de trabajo y conocer el estado de la flota de transformadores sin esperar el resultado del laboratorio y sin salir del sitio de operación del equipo. Debido a la adquisición constante de datos, es posible evaluar la dinámica de los cambios en el estado de aceite del transformador, lo que hace que el sistema TOR-5 sea más informativo en comparación con los análisis periódicos. E incluso si por alguna razón no hay Internet, no se perderá ni una sola medición: todos los datos se guardan y cuando se restablece la conexión, se transmiten al servidor en modo por lotes.

Secado online del transformador con el sistema TOR-5

Cuando el contenido de humedad del aceite alcanza el valor especificado, el sistema TOR-5 cambia automáticamente del modo de diagnóstico al modo de tratamiento del aceite.
El tratamiento de aceite incluye:

• filtración: se instala un filtro con una finura de filtración de 10 micrones;
• secado de aceite: el adsorbente adsorbe el agua durante el bombeo secuencial de aceite a través de los adsorbedores.

Después de restaurar los parámetros, la unidad TOR-5 cambia automáticamente del modo de tratamiento de aceite al modo de diagnóstico.

El tratamiento del aceite mediante el bombeo a través de adsorbedores llenos de adsorbente se puede considerar como un secado alternativo del transformador. En este caso, el aceite es tomado por el sistema TOR-5 desde el punto inferior y, ya seco, vuelve al punto superior del transformador. Debido al hecho de que el agua en el transformador está en constante migración del aceite al aislamiento de papel y viceversa, la circulación de aceite a través de los adsorbedores permite que el agua se elimine no solo del aceite, sino también del aislamiento de papel. De esta forma se consigue un secado continuo del transformador. Gracias al sistema TOR-5, el transformador permanece seco durante toda su vida útil.

Capacidades adicionales: analizador de gas para hidrógeno en el flujo

El secado con un adsorbente, a diferencia del secado al vacío térmico, no afecta la composición y cantidad de gases disueltos en el aceite. Por lo tanto, como opción, se pueden agregar sensores al sistema TOR-5, con la ayuda de los cuales es posible determinar, por ejemplo, el contenido de hidrógeno en el aceite.

El análisis continuo de gas online ampliará las capacidades del sistema TOR-5 y hará que el diagnóstico de la condición del transformador sea aún más completo e informativo.

Beneficios de usar el sistema TOR-5

• prlongación de la vida útil de los transformadores debido al monitoreo constante de parámetros importantes y al tratamiento oportuno del aceite online;
• aumento del tiempo entre el mantenimiento del servicio de los transformadores debido al procesamiento periódico del aceite en modo automático.;
• ahorro del dinero al eliminar las pruebas de laboratorio;
• reducción de los gastos de seguro de transformadores;
• disminución del número de personal calificado empleado;
• preservación  del medio ambiente, evitando accidentes de transformadores con salpicaduras de aceite aislante.

Si tiene alguna pregunta sobre el uso y funcionamiento del sistema de diagnóstico online del transformador TOR-5, envíelo a nuestra dirección de correo electrónico, cuya dirección puede encontrar en la sección correspondiente del sitio.