Quinta, 9 de Março de 2017

Para diagnosticar a “Água no Transformador (Papel ou Óleo)”, o Sea Marconi usa suas próprias métricas de diagnóstico, neste caso:

os sinais visuais no transformador são interpretados (e aqueles de qualquer inspeção interna);

através da análise do óleo e dos papéis (se disponível como resultado da inspeção interna), os sintomas são identificados e co-fatores avaliados. Um deles é, sem dúvida, a temperatura, tanto a amostragem como a temperatura ambiente. Ao mesmo tempo, é necessário avaliar a degradação do óleo, o tipo de óleo (entre parafinas e nafténicas existem diferentes graus de solubilidade, que é ainda mais evidente para os ésteres naturais, que podem se solubilizar até 10 vezes mais do que os óleos minerais ) e a concentração e o tipo de aditivos.

Os limites recomendados para IEC 60422 para o óleo em um transformador apenas preenchido e antes da energia são:

tratta dalla Table 3 – Recommended limits for mineral insulating oils after filling in new electrical equipment prior to energization – IEC 60422 ed. 4-2013

Sempre a mesma regra na p. 28 indica os valores-limite de água recomendados para um transformador em operação:

A partir dos resultados analíticos do teste “água no óleo”, existem vários métodos (com diferentes níveis de precisão) para avaliar o estado da hidratação de celulose, ou seja, a água absorvida pelos papéis. Em primeiro lugar, é necessário distinguir entre métodos diretos, que envolvem a análise de amostras de cartões de inspeção interna e métodos indiretos, através de fórmulas e diagramas matemáticos.

Por exemplo, o padrão técnico IEC 60422 permite (veja a Tabela abaixo) estimar as condições de umidade do isolador sólido (cartões). Para obter essa estimativa, é necessário calcular (ver fórmulas abaixo) a saturação da água no óleo, ou seja, a concentração máxima de óleo que pode solubilizar no óleo a uma certa temperatura.

Depois de calcular a saturação da água no óleo em termos percentuais, graças à tabela abaixo (Tabela A.1 – IEC 60422 e 4-2013) é possível obter uma estimativa da umidade dos cartões: seca, moderadamente úmida, úmida , extremamente úmido.

Table A.1 – Guidelines for interpreting data expressed in per cent saturation – IEC 60422 ed. 4-2013
T. V. Oommen, “Moisture Equilibrium Charts for Transformer Insulation Drying Practice”, IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, Vol, PAS-103, No. 10, October 1984

Para a integração, as diferentes curvas de equilíbrio podem ser utilizadas (curvas de Fabre-Pichon, 1960, curvas de Oommen, 1983, curvas de Griffin, 1988, curvas de Koch, 2005). Estes são diagramas processados com base em diferentes histórias de aplicação que permitem prever cientificamente a quantidade média de água absorvida nos papéis de acordo com a temperatura média de operação. Posteriormente, sabendo o peso total de papel e óleo, é possível fazer um balanço de massa da água total presente no transformador, tanto em papel quanto em óleo.

Como alternativa à determinação indireta descrita acima, existe também a possibilidade de empregar uma metodologia direta.
Na presença de uma amostra de papel impregnada com óleo, é possível determinar a quantidade de água no papel por meio de um protocolo específico para extrair água através de um gás transportador (por exemplo, nitrogênio quente). A água extraída é determinada pelo método quantitativo de Karl Fisher (método IEC 60814). Esta concentração (mg / kg) permite calcular a porcentagem de água em relação à massa da amostra de papel na análise.

Mar Marconi empregou recentemente este método para um importante construtor de transformadores internacionais. A medição da umidade do papel permitiu compreender melhor o processo de secagem do transformador e otimizar todo o processo de produção

Graças ao banco de dados, você estuda a história familiar ou subjetiva (por exemplo, busca falhas e / ou falhas em máquinas duplas);

os fatores de incerteza, velocidade e evolução ao longo do tempo (tendência) dos indicadores sintomáticos são monitorados e monitorados durante as fases do ciclo de vida; Para isso, é importante libertar-se da temperatura de amostragem (que muda em relação ao perfil operacional) renormalizando o resultado analítico da água no óleo a uma temperatura de 20 ° C (vd. IEC 60814]. Este cálculo é realizado usando a fórmula [fórmula de colocação] pag. 13 (IEC 60422) com fator de correção (ver figura 1 página 41 IEC 60422).

Com base na avaliação desses fatores-chave, a criticidade é classificada em termos de tipo e prioridade, ao mesmo tempo em que define o tipo e a prioridade das ações corretivas.

A temperatura é um fator chave nos processos de degradação de papel e materiais isolantes de óleo. Alguns sensores de temperatura (fibras ópticas internas ou sensores externos localizados em pontos representativos) podem monitorar o transformador durante o ciclo de vida. Esses dados, modelados através de um “algoritmo de perfil operacional” específico, permitem diagnosticar a situação atual de forma mais eficaz e prever a evolução futura (prognóstico) para prevenir e mitigar criticidades específicas.

Exemplo real

Transformador Cat A (ver tabela 2 IEC 60422), gerador do tipo gerador GSU (respirador conservador e gel de sílica)
Voltagem: 400 kV, Potência: 250 MVA
Massa de óleo: 50 000 Kg de óleo mineral não-inibido a base de parafina
Papel de massa: 2.500 kg
Tipo de papel: papel kraft não-TU

Arrefecimento: ONAF
Gravidade ambiental: clima normal, temperado (slm) 250 m, piso térreo
acidez total de 0,25 mg de KOH / geno (valor “pobre” em comparação com a guia 5 IEC 60422),
cor = 6 escuro (valor “pobre” em comparação com a guia 5 IEC 60422)

Água no papel

A água no cartão do transformador foi <0,5%. A quantidade de água no óleo para um novo transformador deve ser <10 mg / Kg a 40 ° C.

Rinformados a 20 ° C são 4,5 mg / Kg de água no óleo, em seguida, 0,225 Kg de água no óleo do transformador do exemplo (4,5 mg / Kg x 50,000 Kg = 225,000 mg = 0,225 Kg).

12,5 Kg de água no documento inicial

Portanto, tem uma proporção de 55,5, o que significa que, para cada kg de água em óleo, corresponde a 55 kg de água no papel

Água no óleo

Água em óleo = 40 mg / Kg amostrado a 40 ° C. Esse valor correto a 20 ° C torna-se 18 mg / Kg, o que significa que em uma massa de óleo de 50,000 Kg há 0,9 Kg de água dissolvida no óleo (18 mg / Kg x 50,000 Kg = 900,000 mg = 0,9 Kg)

Então, passando de 0,225 Kg para 0,9 Kg, o valor da água no óleo aumentou 400%!

O papel isolante certamente tem um processo de degradação: inicialmente tinha uma massa de 2.500 kg e foi para 1.875 kg.

Graças às curvas de equilíbrio de T. V. Oommen, estima-se uma saturação relativa de óleo de cerca de 5% de óleo, estimada pela IEC “extremamente úmida”.

Estas duas últimas informações nos permitem desenhar o conteúdo de água nos cartões: 93 Kg (1.875 Kg x 5/100)

Resumindo, você teria 0,9 kg de água no óleo e 93 kg de água no papel

Assim, mostra-se que, no exemplo real, a proporção de água / água nos papéis para um novo transformador é de 1 a 55, agora quase dobrou, pois cada kg de água no óleo tem cerca de 100 Kg de água nos cartões

O DP deste transformador diminuiu em 35 anos de 1000 para 200, o que significa o valor médio, que corresponde convencionalmente ao fim da vida termica. Ao mesmo tempo, estima-se que uma massa de massa de papel de 25%, seu peso, de fato, passou de 2.500 Kg a partir de 1.875 Kg.

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