Los transformadores de potencia son equipos fundamentales clave para la distribución estable de energía y el aislamiento eléctrico en sistemas de energía. La sobrecarga operativa-a largo plazo, el envejecimiento del aislamiento, la descarga interna y el sobrecalentamiento local inducirán fallas latentes, que fácilmente desencadenan fallas repentinas en el equipo y cortes de energía sin un monitoreo temprano. El análisis de gases disueltos (DGA) basado en cromatografía de gases es la tecnología de detección no destructiva más autorizada y convencional para el diagnóstico de fallas internas de transformadores. Puede capturar con precisión fallas latentes tempranas que no pueden identificarse mediante pruebas eléctricas convencionales. En la operación y el mantenimiento diarios, la detección cromatográfica regular es esencial tanto para transformadores de red grandes como para equipos de distribución pequeños y medianos-. Eltransformador de distribución de aislamiento, ampliamente utilizado en escenarios de aislamiento de energía industrial y civil, depende en gran medida de la detección por cromatografía de gases para eliminar peligros internos ocultos. De manera similar, el transformador monofásico de 50 kva, comúnmente aplicado en escenarios de suministro de energía domésticos, comerciales y de carga dispersa, también necesita un monitoreo estandarizado de gas de petróleo para garantizar un funcionamiento seguro y estable a largo plazo.
TECNOLOGÍA CO., LTD DE JINSHANMENes un fabricante profesional de equipos de transmisión y distribución de energía de serie-completa. La empresa produce principalmente transformadores de potencia sumergidos en aceite, transformadores de potencia de tipo seco-, transformadores de núcleo bobinado tridimensional-inmersos en aceite-tipo seco-transformadores de núcleo bobinado tridimensionales-, transformadores de tipo seco-a prueba de explosión-para minería, subestaciones móviles-a prueba de explosión para minería, transformadores de potencia de aleación amorfa, transformadores reguladores de voltaje en-carga, transformadores de tipo seco-para locomotoras, así como subestaciones prefabricadas, subestaciones modulares, subestaciones tipo caja para parques eólicos, aparamenta de alta y baja tensión y otros equipos de transmisión y distribución de energía. El transformador de distribución de aislamiento desarrollado y fabricado por la empresa y el transformador monofásico estandarizado de 50 kva adoptan aceite aislante de alta-pureza y una estructura de aislamiento interno optimizada. Combinado con una detección estandarizada de fábrica y-especificaciones de operación y mantenimiento en el sitio, el equipo reduce efectivamente los riesgos de disolución de gas y mejora la estabilidad operativa.
Ⅰ. Correlación entre el gas disuelto del transformador y las fallas internas
El aceite aislante para transformadores realiza dos funciones críticas duales de aislamiento interno y disipación de calor circulante. Cuando se producen fallas de sobrecalentamiento interno, descarga parcial o descarga de arco, el aceite aislante y los materiales aislantes sólidos sufrirán descomposición térmica y craqueo químico, produciendo una variedad de gases característicos, incluidos hidrógeno (H₂), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂) y gases de hidrocarburos como CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂. El tipo, la concentración y la tasa de generación de estos gases están directamente correlacionados con la temperatura y la gravedad de la falla.
Con el aumento continuo de la temperatura de la falla, el orden de precipitación y la concentración de los gases de hidrocarburos cambian regularmente. El CH₄ y el C₂H₆ se producen principalmente en fallas de sobrecalentamiento de baja-temperatura, mientras que el C₂H₄ domina en condiciones de sobrecalentamiento de alta-temperatura, y el C₂H₂ es el gas característico típico de las fallas de descarga. La mayoría de los gases descompuestos se disuelven en el aceite aislante y una pequeña cantidad de gas libre se acumula en el relé de gas. Al analizar los componentes del gas y los cambios de contenido, el personal de operación y mantenimiento puede juzgar con precisión el tipo de falla, la etapa de desarrollo y el nivel de riesgo.
Combinado con un resumen de datos operativos-a largo plazo, la relación correspondiente entre los parámetros característicos del gas y las fallas típicas del transformador se resume de la siguiente manera:
1. Fallo de sobrecalentamiento general: el contenido total de hidrocarburos es ligeramente alto, la concentración de C₂H₂ es inferior al valor de advertencia de 5 μl/l, el fallo se desarrolla lentamente y la tasa de producción de gas es estable en un nivel bajo, lo que pertenece a un fallo latente temprano.
2. Fallo de sobrecalentamiento grave: el contenido total de hidrocarburos aumenta significativamente, C₂H₂ puede exceder el valor de advertencia pero no domina los componentes totales de hidrocarburos, acompañado de un fuerte aumento en el contenido de H₂ y una tasa de producción de gas acelerada.
3. Fallo de descarga parcial: el contenido total de hidrocarburos es normal, la concentración de H₂ excede el estándar de advertencia de 150 μL/L y el CH₄ representa la proporción principal del total de hidrocarburos.
4. Fallo de descarga de chispa: el contenido total de hidrocarburos es estable, las concentraciones de C₂H₂ y H₂ aumentan significativamente y el contenido de C₂H₂ suele ser superior a 10 μl/l.
5. Falla de descarga de arco: el contenido total de hidrocarburos aumenta, el C₂H₂ se convierte en el componente dominante de los gases de hidrocarburos, y tanto el contenido de C₂H₂ como el de H₂ exceden con creces los valores estándar, lo que pertenece a fallas repentinas peligrosas.
Ⅱ. Ventajas y limitaciones del diagnóstico de fallas por cromatografía de gases
La detección por cromatografía de gases de transformadores extrae muestras de aceite de equipos en funcionamiento, separa y analiza gases disueltos en aceite aislante a través de instrumentos cromatográficos profesionales y realiza valoraciones cuantitativas y cualitativas del estado operativo del transformador y los tipos de fallas. Esta tecnología es un método central indispensable de mantenimiento basado en el estado-de los transformadores en la industria energética.
La principal ventaja del análisis por cromatografía de gases es la alerta temprana de fallos latentes. La mayoría de las fallas térmicas y de descarga dentro de los transformadores no causarán cambios obvios en los parámetros eléctricos en la etapa inicial, y las pruebas de protección eléctrica convencionales no pueden identificar peligros ocultos. Sin embargo, la cromatografía de gases puede capturar cambios en los gases traza en la etapa inicial de aparición de la falla, evitando efectivamente el desgaste del equipo, fallas de energía y otros accidentes importantes. Para equipos de distribución de energía ampliamente utilizados, como transformadores de distribución de aislamiento yTransformador monofásico de 50 kva., la detección cromatográfica regular puede constituir una garantía fiable de seguridad operativa.
Mientras tanto, la tecnología de cromatografía de gases tiene ciertas limitaciones de aplicación. El gas combustible disuelto en el aceite de transformador tiene fuentes complejas. Los datos cromatográficos sólo pueden juzgar la naturaleza y la gravedad de la falla, pero no pueden identificar el componente defectuoso exacto o la ubicación de la falla. El análisis cromatográfico único es propenso a errores de cálculo, lo que lleva a operaciones de mantenimiento innecesarias. Por lo tanto, el diagnóstico de fallas debe combinarse con las características de la estructura del transformador, el historial operativo y los datos de pruebas eléctricas convencionales para formar resultados de juicio completos y precisos.
Ⅲ. Precauciones clave para el análisis de fallas por cromatografía de gases
El contenido de gas disuelto del transformador se ve afectado por múltiples factores, como fallas internas, estructura del equipo, proceso de instalación, entorno externo y operación manual. En la detección y el análisis reales, primero se deben descartar los factores de interferencia externos para evitar un juicio erróneo sobre el estado operativo del equipo.
En primer lugar, elimine la interferencia de gas que no sea-defectuosa. Las fuentes de interferencia comunes incluyen soldadura de tanques de aceite con aceite, aceite aislante suplementario no calificado, fugas de aceite de cambiadores de tomas en-carga-, gas residual después de la instalación y mantenimiento del equipo, operación de muestreo de aceite no estandarizada, errores de detección de instrumentos, humedad del equipo y electrificación del flujo de aceite. Estos factores darán lugar a indicadores de gas anormales, que fácilmente se malinterpretan como sobrecalentamiento interno o fallas de descarga. Por esta razón, la construcción estandarizada, la estricta inspección de la calidad del aceite y el tratamiento completo de desgasificación son esenciales en la instalación, mantenimiento y operación de los equipos.
En segundo lugar, adopte el seguimiento dinámico. Una vez que los datos cromatográficos sean anormales, se cancelará el ciclo de detección fijo y se llevará a cabo una detección de seguimiento intensificada. El juicio de fallas no puede basarse en datos de prueba únicos. Es necesario comparar datos históricos, resumir las tendencias de cambio de gas y las tasas de producción de gas, y evaluar dinámicamente las tendencias de desarrollo de fallas para determinar si es necesario apagar el equipo para mantenimiento.
En tercer lugar, dar prioridad a las señales de alerta temprana de fallos en las descargas. C₂H₂ es un gas típico de las fallas de descarga. Incluso si su concentración es inferior al valor de advertencia de 5 μl/l, el crecimiento continuo o la tasa excesiva de producción de gas indican posibles peligros ocultos en la descarga. Para evitar fallas repentinas de arco e interrupciones en el suministro de energía, el equipo se debe apagar inmediatamente para su inspección cuando no se pueda confirmar la causa.
En cuarto lugar, adoptar un diagnóstico colaborativo multi-dimensional. Los resultados del análisis cromatográfico deben combinarse con datos de pruebas eléctricas, registros de acciones de protección de relés, entorno operativo del equipo, cambios de carga y sonidos de funcionamiento anormales para obtener un juicio completo. El sobrecalentamiento de los circuitos magnéticos, las fallas de los circuitos conductores y las fallas de aislamiento a menudo tienen manifestaciones cruzadas, y la verificación multi-dimensional puede mejorar efectivamente la precisión del posicionamiento de las fallas.
Quinto, estandarizar los criterios de evaluación de fallas para los relés de gas. Cuando actúa la protección del gas ligero y se acumula gas libre en el relé de gas, se debe realizar inmediatamente un análisis cromatográfico de la muestra de aceite. El gas incoloro, inodoro y no-combustible suele ser aire residual generado por una desgasificación incompleta después de la inyección de aceite o una falla en el sello de la bomba de aceite; El gas oloroso y combustible indica fallas internas del equipo, lo que requiere un apagado inmediato y una solución integral de problemas.
Sexto, garantizar la exactitud y confiabilidad de los datos de las pruebas. Los probadores deberán implementar estrictamente especificaciones de prueba preventivas y pautas de análisis cromatográfico. Para equipos con indicadores de gas en aumento, acorte el ciclo de detección para el seguimiento; para equipos con bajo contenido total de hidrocarburos, evitar errores de cálculo según la tasa relativa de producción de gas; Los transformadores recién puestos en servicio deben conservar los datos de referencia previos a la operación para proporcionar soporte preciso para el análisis de fallas posterior.
Ⅳ. Conclusión
El análisis de gases disueltos por cromatografía de gases es el enfoque técnico clave para la alerta temprana y el diagnóstico cuantitativo de fallas latentes en transformadores. Compensa las deficiencias de las pruebas eléctricas convencionales y brinda soporte confiable para el mantenimiento y la operación segura basados en la condición-del transformador. En la operación y el mantenimiento reales, se requieren muestreos estandarizados, análisis de datos científicos y juicio conjunto multi-dimensional para eliminar los riesgos de juicios erróneos. Cumplir con una gestión refinada de operación y mantenimiento puede extender efectivamente la vida útil del transformador de distribución de aislamiento, el transformador monofásico de 50 kva y varios transformadores de transmisión y distribución de energía, y garantizar la operación estable y segura de todo el sistema de distribución de energía.