Aplicação de Respiradores de Transformador Sem Manutenção em Subestações

Atualmente, os respiradores do tipo tradicional são amplamente utilizados em transformadores. A capacidade de absorção de umidade da sílica-gel ainda é julgada pelo pessoal de operação e manutenção através da observação visual da mudança de cor das contas de sílica-gel. O julgamento subjetivo do pessoal desempenha um papel decisivo. Embora tenha sido claramente estabelecido que a sílica-gel nos respiradores dos transformadores deve ser substituída quando mais de dois terços dela mudam de cor, ainda não existe um método quantitativo preciso para determinar quanto a capacidade de adsorção diminui em estágios específicos de mudança de cor.

Além disso, os níveis de habilidade do pessoal de operação e manutenção variam significativamente, levando a grandes discrepâncias na identificação visual. Algumas empresas e indivíduos realizaram pesquisas relacionadas, como a detecção do teor de umidade no ar após a filtragem pela sílica-gel ou o monitoramento em tempo real do peso da sílica-gel. Computadores embarcados são usados para controle, detecção e transmissão de dados para controlar automaticamente o aquecimento e remover a umidade da sílica-gel.

1.Análise do Estado Técnico Atual
1.1 Pesquisa sobre Respiradores de Transformador por Instituições Estrangeiras
Há muitos anos, com base em pesquisas acadêmicas e aplicações práticas no exterior, a detecção do teor de umidade no ar após a absorção pela sílica-gel tem sido considerada o método mais comum, difundido e eficaz para avaliar o nível de saturação da sílica-gel. No entanto, este método ainda não pode quantificar diretamente a saturação de umidade da sílica-gel; ele apenas indica qualitativamente, por meio de meios indiretos, que a capacidade de adsorção diminuiu e que é necessário o tratamento de desidratação.

A empresa MR atualmente oferece um produto semelhante que aborda esse problema, usando princípios de detecção de umidade para avaliar o nível de umidade da sílica-gel, empregando sílica-gel branca (não indicadora). Suas desvantagens incluem: sensores de umidade tendem a falhar quando expostos à umidade saturada (condensação em gotas de água), a sílica-gel branca não permite que os usuários confirmem visualmente seu efeito de absorção de umidade, e o processo de desidratação/regeneração não pode ser verificado.

A ABB também oferece uma solução semelhante com uma estrutura de tubo duplo. Durante a operação, uma válvula eletromagnética conecta um tubo ao canal de respiração do conservador, enquanto o outro passa por desidratação e regeneração. No entanto, devido ao seu grande tamanho, peso elevado e alto custo, não é adequado para a reforma de respiradores convencionais existentes no local.

1.2 Pesquisa sobre Respiradores de Transformador por Instituições Nacionais
Algumas empresas nacionais desenvolveram respiradores sem manutenção. Esses dispositivos usam medições de pesagem online para estabelecer modelos de saturação de umidade da sílica-gel e desidratação por aquecimento baseada no tempo. Aplicando a teoria de controle fuzzy, eles alcançam um secagem ideal do ar e desidratação científica. Para garantir que os acessórios do respirador correspondam à vida útil do transformador, são empregados microprocessadores militares robustos e o sistema operacional VxWorks, juntamente com componentes de sensoria e atuação altamente estáveis. Isso realmente realiza a operação sem manutenção para os respiradores de transformador, melhorando significativamente a eficiência e segurança do trabalho no local, e aumentando a confiabilidade dos sistemas de fornecimento de energia.

1.3 Duas Visões Existentes sobre a Substituição de Respiradores Tradicionais
Atualmente, não há consenso unificado dentro da indústria de energia sobre o impacto da substituição da sílica-gel nos respiradores dos transformadores principais na proteção Buchholz (gás). Embora seja geralmente aceito que, durante a substituição da sílica-gel, a proteção contra gás pesado deve ser alterada de "disparo" para "alarme", existe um forte desacordo sobre como reconfigurar a proteção após a substituição.

Uma visão sustenta que a substituição da sílica-gel do respirador pode causar disparos falsos da proteção de gás; portanto, após a substituição, o transformador deve passar por 24 horas de operação de teste (com a proteção contra gás pesado configurada para alarme) antes de ser revertida para o modo de disparo.

A outra visão argumenta que, uma vez completada a substituição da sílica-gel, não há mais impacto na proteção contra gás pesado, portanto, a proteção deve ser imediatamente restaurada para o modo de disparo.

Atualmente, uma certa empresa de distribuição de energia adota o seguinte procedimento: antes da substituição, solicita aprovação de despacho para mudar o link de proteção contra gás pesado de disparo para sinal; após a conclusão, solicita novamente aprovação de despacho para restaurá-lo para o modo de disparo. Eles verificam que um terminal do link de proteção contra gás pesado carrega –110V, enquanto o outro é isento de tensão, antes de reconectar o link.

1.4 Situação Atual de Aplicação de Respiradores de Transformador
A empresa de distribuição de energia atualmente utiliza dois tipos de respiradores: canister de vidro orgânico removível e canister não removível. Para os respiradores removíveis, o processo de substituição exige alta precisão dos operadores em relação aos procedimentos e torque dos parafusos; caso contrário, o vidro orgânico é facilmente danificado. O processo inteiro é demorado, e as repetidas substituições frequentemente levam a selagem inadequada nas juntas, permitindo a entrada de ar úmido não filtrado no conservador, potencialmente causando a entrada de umidade no óleo do transformador.

Os respiradores não removíveis evitam esses problemas, mas apresentam outro: a pequena abertura de enchimento causa derramamento de sílica-gel durante a substituição, poluindo o ambiente.

Entre as 64 subestações da empresa, a sílica-gel foi substituída 178 vezes em 2015, totalizando 541 kg. A frequência de substituição aumenta significativamente durante a temporada chuvosa devido à alta umidade, exigindo substancial mão de obra e recursos materiais. Em áreas montanhosas, riscos como desmoronamentos de estradas e queda de rochas durante a temporada chuvosa aumentam ainda mais os perigos de transporte.

2. Princípio de Funcionamento dos Respiradores de Transformador Sem Manutenção
A série JY-MXS de respiradores sem manutenção é instalada no conservador de transformadores a óleo. Quando o óleo do transformador se expande ou contrai devido às variações de carga ou temperatura ambiente, o gás no conservador passa pelo dessecante dentro do respirador sem manutenção, removendo poeira e umidade do ar para manter a força de isolamento do óleo do transformador.

Após uso prolongado, quando o dessecante fica úmido, o respirador ativa automaticamente sua função de aquecimento para remover a umidade. O sistema é composto principalmente por um filtro em forma de cartucho, tubo de vidro, eixo principal, célula de carga (sensor de peso), sensores de temperatura/umidade, elemento de aquecimento, placa de controle e sílica gel.

Quando o conservador aspira o ar, este primeiro passa por uma malha de metal sinterizado que remove a poeira. O ar filtrado então flui através da câmara de secagem, onde a umidade é completamente absorvida pelo dessecante.

O nível de saturação de umidade do gel de sílica é medido por uma célula de carga instalada dentro do respirador. Quando a saturação excede um limite pré-definido, os elementos de aquecimento de fibra de carbono dentro da câmara de secagem são ativados para secar o dessecante. O vapor resultante difunde-se para fora por convecção, passa pela malha de metal, condensa no tubo de vidro e flui até uma flange de metal na parte inferior, saindo do respirador.

Se o sensor de umidade falhar, um controlador de tempo dentro da caixa de controle garante o aquecimento periódico em intervalos pré-determinados, alcançando verdadeira operação sem manutenção.

3. Aplicação de Respiradores de Transformador Sem Manutenção
A empresa de fornecimento de energia instalou respiradores da série JY-MXS sem manutenção nos reguladores de tensão sob carga (OLTC) e corpos principais dos transformadores principais número 1 em duas subestações geograficamente distintas de 110 kV (Subestação A e Subestação B).

Após mais de um ano de operação:

• Na Subestação A, o transformador principal número 1 não requereu nenhuma substituição de gel de sílica para os respiradores do OLTC e do corpo principal. Em contraste, o transformador principal número 2 passou por 5 substituições de respirador do corpo principal (15 kg no total) e 6 substituições de respirador do OLTC (6 kg no total).

• Na Subestação B, o transformador principal número 1 também não requereu nenhuma substituição. O transformador principal número 2 teve 3 substituições do corpo principal (9 kg) e 5 substituições do OLTC (5 kg).

Os dados operacionais e as inspeções in loco mostram que todas as funções dos respiradores sem manutenção funcionaram normalmente. Quando o gel de sílica atingiu um certo nível de saturação, o aquecedor foi prontamente ativado com base nos sinais dos sensores para secar as esferas. Além disso, analisando seis meses de dados históricos de peso, o controlador estabeleceu um padrão de absorção de umidade e implementou uma estratégia híbrida combinando controle baseado em peso e controle programado, reduzindo a carga de trabalho da equipe, aumentando a automação e proporcionando benefícios econômicos e sociais.

4. Conclusão
Em resumo, a instalação de respiradores sem manutenção tanto no regulador de tensão sob carga quanto no corpo principal dos transformadores nas subestações permite:

• Aquecimento acionado por sensores para desumidificar o gel de sílica saturado,

• Monitoramento remoto em tempo real via funções de comunicação,

• Capacidades de autodiagnóstico para facilitar a manutenção.

Esses recursos demonstram que os respiradores sem manutenção podem substituir totalmente os sistemas tradicionais, solucionando eficazmente as necessidades de absorção de umidade dos transformadores e alcançando uma operação verdadeiramente sem manutenção. Além disso, como a substituição do gel de sílica é eliminada, o debate de longa data sobre as configurações de proteção contra gás pesado pós-substituição é resolvido.

Usar respiradores sem manutenção permite à empresa de fornecimento de energia monitorar as condições dos acessórios online, obter o status atual do equipamento e implementar medidas preventivas antes que ocorram falhas—evitando que os transformadores operem sob carga total enquanto existem riscos ocultos. Isso preenche a lacuna deixada pela incapacidade dos respiradores tradicionais de suportar o monitoramento online.

Além disso, reduz drasticamente os custos de mão de obra e as despesas de inspeção rotineira, promove o reciclagem de resíduos e mitiga o risco de acidentes graves causados por falhas menores nos acessórios. Isso permite um agendamento mais eficaz e científico das atividades de manutenção, elimina despesas desnecessárias, garante a operação sustentável e segura dos transformadores e,最终输出的内容似乎被截断了。以下是完整的翻译： ```html

Além disso, reduz drasticamente os custos de mão de obra e as despesas de inspeção rotineira, promove o reciclagem de resíduos e mitiga o risco de acidentes graves causados por falhas menores nos acessórios. Isso permite um agendamento mais eficaz e científico das atividades de manutenção, elimina despesas desnecessárias, garante a operação sustentável e segura dos transformadores e, finalmente, alcança os objetivos de aumento de produtividade, eficiência, segurança e proteção ambiental.