Monitorização contínua do estado de transformadores de potência: buchas, enrolamentos, OLTC, refrigeração e isolamento num único sistema
Para vigiar num único sistema todo um transformador de potência — buchas, enrolamentos, comutador de tomadas em carga, refrigeração, óleo e isolamento — e saber que carga admite com segurança em cada momento, é preciso um monitor modular com modelo térmico e rating dinâmico. O E3 combina a CPU e a fonte com até doze módulos de entradas, saídas e comunicações em calha DIN, calcula o ponto quente segundo a IEC 60076-7 / IEEE C57 e, a partir dele, o tempo restante e a carga máxima segura, comanda a refrigeração e a tensão, e consolida os DGA e outros IED de terceiros numa única ligação SCADA com IEC 61850, DNP 3.0 ou Modbus. Funciona de -40 °C a 80 °C.
Dados principais do E3
- Arquitetura: CPU e fonte universal obrigatórias mais até 12 módulos em qualquer combinação — 12 entradas digitais, 8 saídas forma C, 6 entradas analógicas, E/S analógicas, fibra ótica e multiporta de oito portas — em calha DIN de 35 mm.
- Buchas e descargas parciais: até 12 sensores nas tomadas capacitivas medem a capacidade e o fator de potência de cada bucha, com autoaprendizagem; o monitor de descargas parciais do E3 adquire 15 canais simultâneos, com dois níveis de alarme em mV ou pC e até 2 anos de histórico.
- Temperatura do enrolamento: 4 sondas de fibra ótica por módulo e até 3 módulos (12 sondas), de -30 a +200 °C com exatidão de ±2 °C ou 1 % do fundo de escala.
- Modelo térmico e carga: ponto quente segundo a IEC 60076-7 / IEEE C57 com perdas por tomada e saúde da refrigeração; rating dinâmico com tempo restante e carga máxima segura, e cálculos «what if» de carga para um tempo e de tempo para uma carga.
- Refrigeração: refrigeração preditiva SMART e controlo de mais de 4 escalões discretos, ventiladores de duas velocidades, bombas em paralelo com repartição do desgaste e comando direto de variadores.
- OLTC e controlo de tensão: corrente e tensão do motor, contador por tomada, desgaste dos contactos, Delta T e deteção de hunting; regulador principal ou de reserva com compensação de queda de linha e paralelo por corrente circulante, mestre-seguidor, repartição de VAR ou reatância inversa.
- Falhas e GIC: carta de harmónicos e contador de falhas com número total de falhas, corrente máxima e acumulada, THD e proporção de harmónicos pares e ímpares; os sensores de GIC instalam-se sem desenergizar o transformador.
- Registo e comunicações: cartão flash de 1 GB, por defeito um ano a intervalos de 1 min com até 200 pontos por minuto (até 5 anos) e exportação CSV; IEC 61850, DNP 3.0, Modbus e TCP/IP por RS-232, RS-485, Ethernet de cobre ou fibra e fibra série.
Solução de serviço completo
- Monitoriza todos os componentes críticos do transformador.
- Consolida os dados e gere a comunicação com IED e DGA de terceiros instalados na máquina.
- Fornece um ponto único de comunicação para os alarmes.
- Os serviços LIFESTREAM® verificam que as unidades são implementadas corretamente e dão formação e apoio ao longo de todo o ciclo de vida do programa de gestão de ativos.
Capacidades de monitorização
| Térmica | Temperatura do óleo superior, temperatura de enrolamento, fibra ótica, envelhecimento do isolamento |
| Buchas | Variação do fator de potência, variação de capacidade, descargas parciais |
| Sistema elétrico | Harmónicas, perfil de carga, fator de potência de carga, nível de tensão |
| Falhas | Deteção, contagem e acumulação da magnitude de falha |
| Núcleo, bobinas e DETC | DGA (gás chave e multigás), humidade, descargas parciais |
| OLTC | Tempo desde a última passagem pelo neutro, contador de tomadas, desgaste de contactos, manobras excessivas, falha do motor, sobreaquecimento de contactos, mudança lenta, respirador |
| GIC | Correntes contínuas no neutro e harmónicas |
| Refrigeração | Corrente de ventiladores e bombas, perda de alimentação, falha de contactor, disparo de disjuntor, eficiência, horas de funcionamento |
| Óleo e conservação | Nível com alarme, fugas, rutura da membrana do conservador, respirador, pressão de azoto |
| Sistema de controlo | Resistência do quadro, perda de alimentação auxiliar, disparo de disjuntor, porta aberta, fora de automático |
Fiabilidade
Com dados em linha baseados no estado, o utilizador recebe alarmes assim que surge um problema, o que permite atuar antes de se agravar. 50 % das falhas de bucha podem terminar em incêndio; o ensaio fora de linha realiza-se de poucos em poucos anos, ao passo que a monitorização em linha é contínua e executa-se à temperatura normal de serviço e à tensão da rede.
O comutador de tomadas em carga apresenta a taxa de falha mais elevada de todos os dispositivos do transformador. O E3 antecipa problemas de acionamento ou motor vigiando a sua corrente e tensão, e alarma perante qualquer desvio inesperado. Mantém ainda um contador individual por posição de tomada, com o histórico completo de manobras.
Menores custos de manutenção
A análise avançada filtra os dados de estado e identifica automaticamente o que requer atenção, de modo que as equipas de operação e manutenção resolvam problemas em vez de recolherem dados manualmente. Os alarmes são dirigidos a cada responsável através de múltiplas ligações SCADA e notificações por correio eletrónico, e podem ser agrupados em alarmes comuns, maiores e menores.
A análise do E3 inclui modelação ativa de humidade, modelação térmica avançada — temperaturas precisas de enrolamento, envelhecimento do isolamento, rating dinâmico, cálculos «what if», modelo preditivo de temperatura do óleo, eficiência e saúde do sistema de refrigeração — e saúde do isolamento com contagem de falhas.
Vida útil e carga
O rating dinâmico indica o tempo restante no estado atual e a carga máxima segura que a máquina admite de acordo com a saúde da refrigeração e as condições ambientais e de serviço do momento, sem ultrapassar o limite térmico. Sobre o modelo preditivo de temperatura do óleo, a função «what if» responde a duas perguntas: quanto tempo aguenta o transformador com uma carga dada antes de exceder um limite, e que carga máxima admite durante um tempo determinado.
A refrigeração preditiva SMART ativa o sistema antes do previsto para reduzir a perda de vida do isolamento e reservar capacidade de sobrecarga para mais tarde no dia. O controlo de refrigeração admite controlo discreto de mais de quatro etapas, ventiladores de dupla velocidade, bombas em paralelo com repartição automática do desgaste e acionamento direto de variadores de frequência.
Segurança
- Monitorização em linha com conectividade SCADA, para aumentar a consciência situacional das equipas que entram na subestação.
- Análise avançada que garante que se acorre com o equipamento e as peças adequadas: menos deslocações, menor exposição ao risco.
- Interfaces de utilizador com avisos de segurança, interpretação de diagnóstico e guias de resolução.
Módulos e arquitetura
Além da CPU e da fonte de alimentação, obrigatórias em qualquer configuração, o E3 admite até doze módulos. O módulo multiporta conta como um só, independentemente de quantas placas tenha instaladas.
| CPU e fonte de alimentação | Ligação por USB, ethernet de cobre ou fibra. Alimentação de 48 a 275 V CC e de 60 a 275 V CA a 50 ou 60 Hz |
| Entradas digitais | 12 por módulo, isoladas a 2,5 kV CA durante 60 s e impulso de 5 kV, com LED de estado |
| Saídas digitais | 8 contactos forma C por módulo, NA e NF, 6 A a 250 V CA / 6 A a 30 V CC |
| Entradas analógicas | 6 por módulo: 2 de corrente CA, 2 RTD PT100 a 3 fios e 2 CC configuráveis em 0-1 mA, 4-20 mA ou 0-10 V CC |
| Entradas/saídas analógicas | As anteriores mais 8 saídas de 4-20 mA, exatidão ±0,2 % da gama |
| Fibra ótica | Sondas de temperatura para medição direta do ponto quente do enrolamento |
| Multiporta | Corrente do motor OLTC, duplo CT, duplo PT100, entrada CA+, RS-232, RS-485, fibra ótica série e analógica CC |
Especificações técnicas
| Montagem | Calha DIN de 35 mm |
| Ligação | Bornes numerados amovíveis |
| Temperatura de serviço | -40 °C a 80 °C |
| Humidade | Até 95 % sem condensação |
| Alimentação | CC de 48 a 275 V; CA de 60 a 265 V eficazes, 47-63 Hz; 50 W |
| Saída CC | 24 V CC nominais não regulados (18-32 V CC), 0,5 A |
| Entrada de potência | 275 V CC / 265 V CA eficazes máximo, IEC 60664 categoria de sobretensão II |
| Entradas digitais | 125 V CC / 125 V CA eficazes máximo, IEC 60664 categoria I |
| Saídas digitais | 125 V CC / 250 V CA eficazes máximo, IEC 60664 categoria I |
| Entrada de energia do motor | 300 V CA eficazes máximo, 47-63 Hz |
| Entradas de tensão (VT) | 150 V CA eficazes máximo, 47-63 Hz |
| Dimensões de módulo | 166,87 mm de altura; 50,80 mm (2") ou 76,20 mm (3") de largura; 105,66 mm de profundidade |
| Contactos das saídas digitais | 6 A a 250 V CA / 6 A a 30 V CC; 0,4 A resistiva / 0,15 A indutiva a 125 V CC |
| Sondas de fibra ótica | 4 por módulo, até 3 módulos (12 sondas); -30 a +200 °C; ±2 °C ou 1 % do fundo de escala |
| Registo de dados | Flash de 1 GB; por defeito 1 ano a intervalos de 1 min com até 200 pontos (até 5 anos); CSV |
Perguntas frequentes
Que carga pode suportar o transformador e durante quanto tempo?
O rating dinâmico do E3 indica o tempo restante no estado atual antes de exceder o limite térmico e a carga máxima segura de acordo com a saúde da refrigeração e as condições ambientais e de serviço. Com o modelo preditivo de temperatura do óleo, os cálculos «what if» indicam quanto tempo é suportada uma dada carga e que carga máxima é admitida durante um tempo determinado.
Quantos dados guarda o E3?
Um cartão flash industrial de 1 GB guarda os dados a intervalos definidos pelo utilizador: por defeito, um ano a intervalos de 1 minuto com até 200 pontos de dados por minuto, e até cinco anos, em formato CSV, juntamente com o histórico de alarmes com marca temporal. O relógio sincroniza-se por NTP, DNP ou Modbus.
Que componentes do transformador o E3 vigia?
Buchas, enrolamentos, comutador de tomadas em carga, sistema de refrigeração, óleo e sistema de conservação, núcleo e bobinas, sistema de controlo, falhas passantes e correntes geomagnéticas induzidas.
Integra-se com equipamentos de outros fabricantes?
Sim. A sua arquitetura aberta permite integrar uma vasta gama de DGA multigás e monitores de humidade de terceiros através de ligação série, que preserva a precisão da medição e dá acesso a informação de diagnóstico adicional.
Pode substituir o regulador de tensão existente?
O E3 proporciona controlo de tensão do transformador e pode ser configurado como controlo primário ou como reserva de um sistema já instalado, reduzindo o número de dispositivos e de potenciais pontos de falha.
Como se consultam os dados?
Cada equipamento inclui um sistema de software com páginas web próprias: rating dinâmico, vista geral do transformador, harmónicas, distorção harmónica total, controlo de tensão e temperaturas, acessíveis remotamente a qualquer momento.
O que acrescenta o DynamicMetrix®?
Agrega os dados de vários monitores numa única solução web de visualização, pensada para priorizar decisões sobre frotas grandes de transformadores a partir do estado atual e histórico de cada ativo.
O Dynamic Ratings E3 é um equipamento fabricado pela Dynamic Ratings e distribuído pela Amperis.
