Monitoraggio continuo delle condizioni dei trasformatori di potenza: isolatori passanti, avvolgimenti, OLTC, raffreddamento e isolamento in un unico sistema
Per sorvegliare in un unico sistema un intero trasformatore di potenza — isolatori passanti, avvolgimenti, commutatore di prese sotto carico, raffreddamento, olio e isolamento — e sapere quale carico può sopportare in sicurezza in ogni momento serve un monitor modulare con modello termico e rating dinamico. L'E3 abbina CPU e alimentatore a fino a dodici moduli di ingressi, uscite e comunicazione su guida DIN, calcola il punto caldo secondo IEC 60076-7 / IEEE C57 e, da questo, il tempo residuo e il carico massimo sicuro, comanda raffreddamento e tensione e consolida DGA e altri IED di terze parti in un unico collegamento SCADA con IEC 61850, DNP 3.0 o Modbus. Funziona da -40 °C a 80 °C.
Dati principali dell'E3
- Architettura: CPU e alimentatore universale obbligatori più fino a 12 moduli in qualsiasi combinazione — 12 ingressi digitali, 8 uscite in scambio, 6 ingressi analogici, I/O analogici, fibra ottica e multiporta a otto porte — su guida DIN da 35 mm.
- Isolatori passanti e scariche parziali: fino a 12 sensori sulle prese capacitive misurano capacità e fattore di potenza di ciascun passante, con autoapprendimento; il monitor di scariche parziali dell'E3 acquisisce 15 canali simultanei, con due livelli di allarme in mV o pC e fino a 2 anni di storico.
- Temperatura dell'avvolgimento: 4 sonde in fibra ottica per modulo e fino a 3 moduli (12 sonde), da -30 a +200 °C con precisione di ±2 °C o dell'1 % del fondo scala.
- Modello termico e carico: punto caldo secondo IEC 60076-7 / IEEE C57 con perdite per presa e stato del raffreddamento; rating dinamico con tempo residuo e carico massimo sicuro, e calcoli «what if» di carico per un tempo e di tempo per un carico.
- Raffreddamento: raffreddamento predittivo SMART e comando di oltre 4 stadi discreti, ventilatori a due velocità, pompe in parallelo con ripartizione dell'usura e pilotaggio diretto degli azionamenti a velocità variabile.
- OLTC e controllo della tensione: corrente e tensione del motore, contatore per presa, usura dei contatti, Delta T e rilevamento del pendolamento (hunting); regolatore principale o di riserva con compensazione della caduta di linea e parallelo a corrente circolante, master-follower, ripartizione dei VAR o reattanza inversa.
- Guasti e GIC: scheda armoniche e contatore dei guasti con numero totale di guasti, corrente massima e cumulata, THD e rapporto tra armoniche pari e dispari; i sensori GIC si installano senza mettere fuori tensione il trasformatore.
- Registrazione e comunicazioni: scheda flash da 1 GB, per impostazione predefinita un anno a intervalli di 1 min con fino a 200 punti al minuto (fino a 5 anni) ed esportazione CSV; IEC 61850, DNP 3.0, Modbus e TCP/IP su RS-232, RS-485, Ethernet in rame o fibra e fibra seriale.
Soluzione di servizio completo
- Monitora tutti i componenti chiave del trasformatore.
- Consolida i dati e gestisce la comunicazione con IED e DGA di terze parti installati sul trasformatore.
- Fornisce un punto unico di comunicazione per gli allarmi.
- I servizi di supporto LIFESTREAM® verificano la corretta installazione delle unità e forniscono formazione e assistenza per tutto il ciclo di vita del programma di gestione degli asset.
Capacità di monitoraggio
| Termica | Temperatura dell'olio in testa, temperatura degli avvolgimenti, fibra ottica, invecchiamento dell'isolamento |
| Isolatori passanti | Variazione del fattore di potenza, variazione della capacità, scariche parziali |
| Sistema elettrico | Armoniche, profilo di carico, fattore di potenza del carico, livello di tensione |
| Guasti del trasformatore | Rilevamento dei guasti, conteggio dei guasti, accumulo dell'ampiezza dei guasti |
| Nucleo, bobine e DETC | DGA (gas chiave e multigas), umidità, scariche parziali |
| OLTC | Tempo dall'ultimo passaggio per il neutro, contatore delle prese, usura dei contatti, manovre eccessive, guasto del motore, surriscaldamento dei contatti, cambio di presa lento, essiccatore d'aria |
| GIC | Correnti continue nel neutro e armoniche |
| Sistema di raffreddamento | Corrente di ventilatori e pompe, perdita della potenza di raffreddamento, guasto del contattore, scatto dell'interruttore, efficienza del raffreddamento, ore di funzionamento |
| Olio e conservazione | Livello dell'olio con allarme, perdite d'olio, rottura della membrana del conservatore, essiccatore d'aria, pressione dell'azoto |
| Sistema di controllo | Resistenza anticondensa del quadro, perdita dell'alimentazione ausiliaria, scatto dell'interruttore, porta dell'armadio lasciata aperta, modalità automatica disinserita |
Maggiore affidabilità
Con i dati di condizione rilevati online, gli allarmi arrivano appena il problema si manifesta e consentono di intervenire prima che si aggravi. Il 50 % dei guasti agli isolatori passanti può concludersi con un incendio; le prove fuori linea si eseguono in genere ogni pochi anni, mentre il monitoraggio online è continuo e viene svolto alla normale temperatura di esercizio e alla tensione di rete.
Il commutatore di prese sotto carico presenta il tasso di guasto più alto fra tutti i dispositivi del trasformatore. L'E3 segnala precocemente i problemi dell'azionamento o del motore dell'OLTC, monitorando corrente e tensione del motore e allarmando a ogni scostamento inatteso. Per ogni posizione di presa viene mantenuto un contatore individuale, che fornisce il quadro storico delle manovre.
Minori costi di manutenzione
Le analisi avanzate filtrano i dati di condizione e individuano automaticamente le anomalie che richiedono un intervento di manutenzione: le squadre di esercizio e manutenzione risolvono così i problemi invece di raccogliere dati a mano. Gli allarmi vengono indirizzati ai responsabili competenti tramite più connessioni SCADA e notifiche e-mail e possono essere raggruppati in allarmi comuni, maggiori e minori.
Le analisi dell'E3 comprendono la modellazione attiva dell'umidità, la modellazione termica avanzata — temperature precise degli avvolgimenti, invecchiamento dell'isolamento, rating dinamico, calcoli di rating «what if», modello predittivo della temperatura dell'olio, efficienza e stato di salute del sistema di raffreddamento — e lo stato di salute dell'isolamento con il conteggio dei guasti.
Vita utile e capacità di carico massimizzate
Il rating dinamico indica il tempo residuo nello stato attuale e il carico massimo che il trasformatore può sostenere in sicurezza, dato lo stato di salute del sistema di raffreddamento e le condizioni ambientali e di esercizio del momento, senza superare il limite termico. Costruita sul modello predittivo della temperatura dell'olio, la funzione «what if» risponde a due domande: per quanto tempo il trasformatore può funzionare a un carico ipotizzato prima di superare un limite e quale carico massimo può sostenere in un intervallo di tempo determinato.
Il raffreddamento predittivo SMART attiva il sistema di raffreddamento in anticipo, per ridurre la perdita di vita dell'isolamento e riservare capacità di sovraccarico per le ore successive della giornata. Il controllo del raffreddamento supporta la regolazione discreta di più di quattro stadi, ventilatori a doppia velocità, pompe in parallelo con rotazione automatica del servizio per un'usura uniforme e il comando diretto di sistemi con azionamento a velocità variabile.
Sicurezza
- Monitoraggio online con connettività SCADA, che aumenta la consapevolezza della situazione per le squadre che entrano in sottostazione.
- Analisi avanzate che garantiscono alle squadre di portare in campo l'attrezzatura e i pezzi di ricambio corretti: meno trasferte in impianto significano minore esposizione ai rischi.
- Interfacce utente con avvisi di sicurezza essenziali, interpretazioni diagnostiche e indicazioni per la risoluzione dei problemi.
Moduli e architettura
Oltre alla CPU e all'alimentatore, obbligatori in qualsiasi configurazione, l'E3 supporta fino a dodici moduli. Il modulo multiporta conta come uno dei dodici, indipendentemente dal numero di schede installate.
| CPU e alimentatore | Connessione tramite USB, ethernet in rame o ethernet in fibra. Funzionamento da 48 a 275 V CC e da 60 a 275 V CA a 50 o 60 Hz |
| Ingressi digitali | 12 per modulo, isolati a 2,5 kV CA per 60 s e a impulso di 5 kV, con LED di stato |
| Uscite digitali | 8 uscite in forma C per modulo, NA e NC, 6 A a 250 V CA / 6 A a 30 V CC |
| Ingressi analogici | 6 per modulo: 2 di corrente CA, 2 RTD PT100 (3 fili) e 2 ingressi CC configurabili per 0-1 mA, 4-20 mA o 0-10 V CC |
| Ingressi/uscite analogici | I precedenti più 8 uscite da 4-20 mA, precisione ±0,2 % del campo |
| Fibra ottica | Sonde di temperatura per la misura diretta del punto caldo dell'avvolgimento |
| Multiporta | Corrente del motore OLTC, doppio CT+, doppia RTD PT100, ingresso AC+, RS-232, RS-485, fibra ottica seriale e analogico CC |
Specifiche del prodotto
| Montaggio | Guida DIN da 35 mm (1,37 in.) |
| Tipo di connessione | Morsettiere numerate (estraibili) |
| Temperatura di funzionamento | Da -40 °C a 80 °C (da -40 °F a 176 °F) |
| Umidità | Fino al 95 % senza condensazione |
| Alimentazione | Ingresso CC da 48 a 275 V CC; ingresso CA da 60 a 265 V RMS, 47-63 Hz; 50 W |
| Uscita CC | 24 V CC nominali non regolati (18-32 V CC), 0,5 A |
| Ingresso di potenza | 275 V CC / 265 V CA RMS massimo, IEC 60664 categoria di sovratensione II |
| Ingressi digitali | 125 V CC / 125 V CA RMS massimo, IEC 60664 categoria I |
| Uscite digitali | 125 V CC / 250 V CA RMS massimo, IEC 60664 categoria I |
| Ingresso di energia del motore | 300 V CA RMS massimo, 47-63 Hz |
| Ingressi TV | 150 V CA RMS massimo, 47-63 Hz |
| Dimensioni dei moduli | 166,87 mm di altezza; 50,80 mm (2") o 76,20 mm (3") di larghezza; 105,66 mm di profondità |
| Contatti delle uscite digitali | 6 A a 250 V CA / 6 A a 30 V CC; 0,4 A resistivi / 0,15 A induttivi a 125 V CC |
| Sonde in fibra ottica | 4 per modulo, fino a 3 moduli (12 sonde); da -30 a +200 °C; ±2 °C o 1 % del fondo scala |
| Registrazione dati | Flash da 1 GB; di default 1 anno a intervalli di 1 min con fino a 200 punti (fino a 5 anni); CSV |
Domande frequenti
Quanto carico può sopportare il trasformatore e per quanto tempo?
Il rating dinamico dell'E3 indica il tempo residuo nello stato attuale prima di superare il limite termico e il carico massimo sicuro in base allo stato del raffreddamento e alle condizioni ambientali e di esercizio. Con il modello predittivo della temperatura dell'olio, i calcoli «what if» indicano per quanto tempo si può sostenere un dato carico e quale carico massimo è ammesso per una durata stabilita.
Quanti dati memorizza l'E3?
Una scheda flash industriale da 1 GB registra i dati a intervalli definiti dall'utente: per impostazione predefinita un anno a intervalli di 1 minuto con fino a 200 punti dati al minuto, e fino a cinque anni, in formato CSV, insieme allo storico degli allarmi con marca temporale. L'orologio si sincronizza tramite NTP, DNP o Modbus.
Quali componenti del trasformatore monitora l'E3?
Isolatori passanti, avvolgimenti, commutatore di prese sotto carico, sistema di raffreddamento, olio e sistema di conservazione, nucleo e bobine, sistema di controllo, guasti passanti e correnti geomagnetiche indotte.
Si integra con apparecchiature di altri produttori?
Sì. L'architettura aperta consente l'integrazione con un'ampia gamma di DGA multigas e monitor di umidità di terze parti tramite collegamento seriale, che conserva la precisione della misura e dà accesso a informazioni diagnostiche aggiuntive.
Può sostituire il regolatore di tensione esistente?
L'E3 fornisce il controllo della tensione del trasformatore e può essere configurato come controllo primario o come riserva di un sistema già installato, riducendo il numero di dispositivi e di potenziali punti di guasto.
Come si accede ai dati?
Ogni unità comprende un sistema software con pagine web proprie: rating dinamico, panoramica del trasformatore, armoniche, distorsione armonica totale, controllo della tensione e temperature, disponibili in remoto in qualsiasi momento.
Che cosa aggiunge DynamicMetrix®?
Aggrega i dati di più monitor in un'unica soluzione di visualizzazione web, pensata per dare priorità alle decisioni su una flotta ampia di trasformatori a partire dallo stato attuale e storico di ogni asset.
Il Dynamic Ratings E3 è un apparecchio prodotto da Dynamic Ratings e distribuito da Amperis.
