چگونه می‌توانیم حساسیت حسگرهای پایش نقطه داغ سیم‌پیچ ترانسفورماتور را بهبود بخشیم؟

اگر در توزیع برق یا تعمیر و نگهداری پست کار می‌کنید، می‌دانید که ترانسفورماتورها قهرمانان گمنامی هستند که چراغ‌ها را روشن نگه می‌دارند - تا زمانی که روشن نکنند. چند سال پیش، ما یک مشتری داشتیم که به این دلیل بود که سنسورهای نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتور آنها نوک های گرمای حیاتی را از دست می دادند که در نهایت منجر به توقف برنامه ریزی نشده شد. مشخص شد، تنظیمات مانیتورینگ قدیمی آن‌ها نمی‌توانست نشانه‌های ظریف و اولیه گرمای بیش از حد را قبل از تبدیل شدن به یک خرابی پرهزینه تشخیص دهد. به همین دلیل است که در [شرکت ما]، ما سال‌ها صرف افزایش فناوری حسگر خود کرده‌ایممانیتورینگ نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتورو امروز می‌خواهم دقیقاً توضیح دهم که چگونه حساسیت را برای مشتریان خود بهبود بخشیده‌ایم—بدون بار اضافی، فقط چیزهای واقعی و عملی.

اول، بیایید یک چیز را روشن کنیم: نقاط داغ روی سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور فقط «نقاط داغ» نیستند. آنها نواحی کوچک و محلی هستند که در آن عایق خراب می شود، بارگذاری ناهموار است، یا سیستم های خنک کننده از کار می افتند—مشکلاتی که اگر حسگر شما نتواند آنها را بگیرد، به سرعت ظاهر می شوند. مشکل استانداردی که اکثر سنسورها با آن مواجه هستند این است که آنها یا خیلی کند هستند، یا خیلی گسترده هستند (به جای نقطه داغ واقعی، دمای متوسط ​​را می گیرند)، یا در اثر نویز الکتریکی سایر قطعات ترانسفورماتور منحرف می شوند. ما در حال مقابله با این نقاط درد بوده‌ایم، و می‌خواهم آنچه را که کار می‌کند، از بهینه‌سازی سخت‌افزار حسگر گرفته تا جفت‌سازی با ابزارهای نظارتی دیگر، به اشتراک بگذارم.

بیایید با هسته سنسور شروع کنیم: کاوشگر دما. برای سال‌ها، بسیاری از حسگرهای نقطه داغ از ترموکوپل‌های پایه استفاده می‌کردند که در عایق سیم‌پیچ دفن شده بودند، اما آن‌ها فقط می‌توانند گرمایی را که از طریق عایق منتقل می‌شود، جذب کنند - نه نقطه واقعی که بیش از حد گرم می‌شود. ما مدتی قبل به پروب های فیبر نوری تغییر مکان دادیم، اما نه هر فیبری - از الیاف سنجش دمای توزیع شده (DTS) استفاده می کنیم که به اندازه کافی نازک هستند تا بدون ایجاد اختلال در جریان الکتریکی، در لایه های عایق سیم پیچ ببافند. صبر کنید، اما چگونه این حساسیت را افزایش می دهد؟ برخلاف سنسورهای نقطه‌ای، DTS در هر نیم متر در امتداد فیبر دمایی را نشان می‌دهد، بنابراین نقاط داغ کوچک و متمرکز (مانند نقطه‌ای که سیم شل است و گرمای اضافی تولید می‌کند) را از دست نمی‌دهیم که یک سنسور یک نقطه‌ای می‌تواند آن را براق کند. آزمایش‌های اولیه با ترانسفورماتور 500 کیلوولت مشتری نشان داد که ما یک نقطه داغ 2 درجه سانتی‌گراد را در یک شیر پیچ‌پیچ پیدا کردیم که سنسور قدیمی آن‌ها کاملاً نادیده گرفته شد - به اندازه‌ای که قبل از خرابی عایق مشکلی پیدا کنیم.

اما حساسیت فقط مربوط به کاوشگر نیست، بلکه در مورد فیلتر کردن نویز است. ترانسفورماتورها از نظر الکتریکی با صدای بلند هستند: جریان های اتصال به زمین، تخلیه جزئی، نوسانات بار همگی سیگنال هایی ایجاد می کنند که می توانند خوانش دما را منحرف کنند. ما همیشه با این مشکل مواجه می‌شویم—حسگرهای ما به مدت 10 دقیقه در حین افزایش بار، نه به دلیل یک نقطه داغ، بلکه به این دلیل که تداخل الکتریکی سیگنال کاوشگر را مختل می‌کرد، می‌چرخد. بنابراین ما شروع به ادغام اعتبارسنجی سیگنال متقابل با سایر ابزارهای نظارت بر ترانسفورماتور کردیم. برای مثال، اگر سنسور نقطه داغ ما یک افزایش دمای غیر مشخص را نشان می‌دهد، آن را با داده‌های یکمانیتور جریان زمینی هسته ترانسفورماتور(به هر حال، این پیوند مربوط به محصول دقیق ما است - ما آن را به گونه ای ساخته ایم که زمین هسته معیوب را که می تواند صدای نقطه داغ را تقلید کند) وسیستم مانیتورینگ تخلیه جزئی آنلاین برای ترانسفورماتوربرای رد کردن صدای مربوط به عایق این یک تغییر دهنده بازی است زیرا اکنون ما فقط به یک خوانش دمایی تکیه نمی کنیم - ما آن را با سایر داده های سلامت ترانسفورماتور تأیید می کنیم که بیش از 30٪ هشدارهای نادرست را برای مشتریان ما کاهش می دهد.

یکی دیگر از موارد مهم: کالیبراسیون، اما نه از نوع خسته کننده سالانه. اکثر حسگرهای نقطه داغ در یک آزمایشگاه در شرایط عالی کالیبره می شوند، اما ترانسفورماتورهای واقعی در دماهای شدید، رطوبت بالا و بارهای متفاوت کار می کنند. ما در خود کالیبراسیون تطبیقی ​​بلادرنگ ایجاد کرده‌ایممانیتورینگ نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتورسیستم- از داده های بار ترانسفورماتور، دمای محیط و حتی روند گاز محلول برای تنظیم خوانش های پایه سنسور با تغییر شرایط استفاده می کند. برای مشتری در یک پست بیابانی، این بدان معنی بود که حسگر آنها گزارش بیش از حد نقاط داغ را در طول ظهر متوقف می‌کند (زمانی که دمای محیط خط پایه سیم‌پیچ را بالا می‌برد) و هنگامی که بار در عصر افزایش می‌یابد، به طور دقیق گرمای بیش از حد واقعی را دریافت می‌کند. قبل از این، تیم تعمیر و نگهداری آن‌ها هر بار که نور خورشید بالا می‌رفت، بررسی‌های غیرضروری انجام می‌دادند - اتلاف وقت و منابع.

صبر کنید، بیایید در مورد چیزی صحبت کنیم که اکثر مردم نادیده می گیرند: قرارگیری سنسور. حتی حساس ترین کاوشگر هم اگر آن را در جای اشتباه قرار دهید بی فایده است. ما قبلاً به مشتریان آموزش می دادیم که کاوشگرها را در بالای سیم پیچ ها قرار دهند، اما این جایی است که ابتدا گرما از بین می رود - بنابراین نقاط داغ کوچک پوشانده می شوند. اکنون توصیه می کنیم پروب ها را در نقطه میانی سیم پیچ (متغلیظ ترین ناحیه گرما) و نزدیک اتصالات شیر ​​(جایی که سیم های شل اغلب نقاط داغ ایجاد می کنند) قرار دهید. ما حتی یک آزمایش میدانی انجام دادیم که در آن قرارگیری پروب را روی 10 ترانسفورماتور توزیع مقایسه کردیم: کاوشگرها در نقطه میانی 15٪ نقاط داغ اولیه بیشتری نسبت به پروب های نصب شده در بالا پیدا کردند. اگر از سیستم ما استفاده می‌کنید، تیم ما در طول راه‌اندازی با شما در مورد مکان‌یابی اطلاعاتی را بررسی می‌کند—بدون حدس و گمان، که بخش بزرگی از افزایش حساسیت است.

اما حساسیت همچنین به معنای جلب روندها است، نه فقط یک سنبله. سیستم ما فقط یک عدد را نشان نمی‌دهد، بلکه تغییرات دما را در طول ساعت، روز و ماه دنبال می‌کند. بنابراین افزایش 3 درجه سانتی گراد یک شب از افزایش بار ثبت می شود، اما افزایش تدریجی 5 درجه سانتی گراد طی دو هفته به عنوان یک مشکل بالقوه علامت گذاری می شود. این به این دلیل است که افزایش تدریجی گرما اغلب ناشی از تخریب عایق است، در حالی که جهش های ناگهانی معمولا گذرا هستند. ما این داده های روند را با خود جفت می کنیمآنالایزر گاز محلول ترانسفورماتورداده ها - ترکیب روندهای دمایی با سطوح گاز (مانند متان یا اتیلن، که سیگنال خرابی عایق هستند) تصویر کاملی از چگونگی ایجاد یک نقطه داغ ارائه می دهد. یک مشتری اخیراً از این برای گرفتن یک نقطه داغ آهسته ترانسفورماتور استفاده کرده است، قبل از اینکه به خرابی کامل تبدیل شود - آنها یک اتصال شل را در طول یک پنجره تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده تعمیر کردند و 120 هزار دلار در هزینه های تعمیر برنامه ریزی نشده صرفه جویی کردند. این همان نوع حساسیت به ضربه است.

البته ما هم از اشتباهاتمان درس گرفته ایم. در اوایل، ما سعی کردیم نقاط داده بیشتری را در سنسور جمع کنیم، که نصب آن را بدون آسیب رساندن به سیم پیچ ها حجیم تر و سخت تر می کرد. ما مجبور شدیم کاهش دهیم و روی پروب های کوچک و حساس با حساسیت بالا تمرکز کنیم که در شکاف های عایق سیم پیچ استاندارد قرار می گیرند. به همین دلیل است که کاوشگرهای فعلی ما 0.5 میلی‌متر نازک هستند—نیازی به تغییر طراحی سیم‌پیچ‌ها نیست، که این یک پیروزی بزرگ برای مقاوم‌سازی ترانسفورماتورهای قدیمی است. ما همچنین با مواد مختلف برای روکش پروب آزمایش کردیم و تغییر به یک فیبر سیلیسی مقاوم در برابر دما و کم تلفات دقت سیگنال را تا 18 درصد در محیط‌های با ولتاژ بالا افزایش داد. ترفندهای کوچکی هستند، اما حساسیت بیشتری را به همراه دارند.

حالا بیایید واقعی باشیم—هیچ حسگری کامل نیست و حساسیت به معنای نادیده گرفتن هشدارهای اشتباه نیست (ما هنوز روی آن کار می کنیم). کلید تعادل بین حساسیت بالا و داده های قابل اعتماد است، به همین دلیل است که سیستم ما فقط یک حسگر نیست، بلکه یک اکوسیستم نظارتی کامل است. اگر با ترانسفورماتورهایی سر و کار دارید که بیش از 20 سال از عمر شما می گذرد، مقاوم سازی یک حسگر نقطه داغ حساس که با اتصال به زمین هسته و مانیتورینگ PD جفت می شود، بسیار مقرون به صرفه تر از جایگزینی کل واحد است. و اگر ناوگانی از ترانسفورماتورها را مدیریت می‌کنید، داشبورد مبتنی بر ابر سیستم ما به شما امکان می‌دهد نقاط داغ را در تمام واحدها در زمان واقعی ردیابی کنید—بنابراین می‌توانید تعمیر و نگهداری را در واحدهایی که واقعاً به آن نیاز دارند اولویت‌بندی کنید.

این چیزی است که من به هر مشتری می گویم: عمر یک ترانسفورماتور اغلب کوتاه می شود زیرا هیچ کس زودتر یک نقطه داغ کوچک را نگرفت. ما خودمان را ساختیممانیتورینگ نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتورسیستمی برای رفع آن- افزایش حساسیت با هدف قرار دادن مناطق دقیقی که گرما ایجاد می شود، فیلتر کردن نویز و جفت شدن با سایر داده های حیاتی برای جلوگیری از علائم از دست رفته. اگر از حسگرهایی خسته شده‌اید که یا مشکلاتی را از دست می‌دهند یا شما را با هشدارهای نادرست پر می‌کنند، مایلیم درباره اینکه چگونه می‌توانیم راه‌حلی برای ترانسفورماتورهای خاص شما ایجاد کنیم، صحبت کنیم. فرقی نمی‌کند یک ترانسفورماتور توزیع داشته باشید یا یک ناوگان از واحدهای پست، تیم ما می‌تواند تغییراتی را انجام دهد که برای راه‌اندازی شما بهترین کار را دارد—بدون فشار، فقط توصیه صادقانه.

اگر می‌خواهید درباره فناوری حسگر ما اطلاعات بیشتری کسب کنید، پیوندهایی که قبلا در آنها قرار دادم به شما اطلاعات عمیقی در هر یک از ابزارهای نظارتی ما می‌دهد، اما بگذارید واضح بگوییم: بهترین بخش نحوه کار آنها با یکدیگر است. و اگر آماده صحبت در مورد بهبود حساسیت مانیتورینگ نقطه داغ خود هستید، فقط تماس بگیرید—ما شما را با تیم خود که در زمینه کار با ترانسفورماتورها بوده اند و نه فقط در یک دفتر کار، مرتبط خواهیم کرد.

مراجع

1. IEEE Std. C57.12.90-2015، "کد تست استاندارد برای ترانسفورماتورهای توزیع غوطه ور در مایع، قدرت و تنظیم کننده"، موسسه مهندسین برق و الکترونیک، 2015.
2. وانگ، ی.، و همکاران. "سنسور دمای توزیع شده برای تشخیص نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتور: یک ارزیابی میدانی."تراکنش های IEEE در تحویل نیرو، جلد 33، شماره 4، 2018، صفحات 1892-1900.
3. اسمیت، جی، و همکاران. "تکنیک های کاهش نویز برای سنسورهای مانیتورینگ ترانسفورماتور در محیط های با میدان بالا."مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی پایش وضعیت و تشخیص، 2020، صفحات 456-459.