Perché il monitoraggio delle condizioni è importante quando le reti elettriche richiedono di più dagli asset esistenti
Dall'aumento dell'utilizzo alla migliore visibilità degli asset
I sistemi di potenza sono chiamati a fare di più.
L'elettrificazione, l'integrazione delle energie rinnovabili, i data center e lo sviluppo industriale stanno tutti aumentando la domanda di infrastrutture elettriche. Allo stesso tempo, le utility devono affrontare tempi di consegna più lunghi per le apparecchiature, vincoli nella catena di approvvigionamento e costi di investimento in aumento.
Ciò crea una sfida fondamentale: come possono le infrastrutture elettriche esistenti essere utilizzate in modo più efficace, mantenendo al contempo l'affidabilità e gestendo il rischio degli asset?
Un recente articolo di CIGRE, “Una rete che deve fare di più – Possibilità, limiti e rischi per l'aumento della capacità di sovraccarico dei trasformatori," esamina questa domanda dalla prospettiva del carico dei trasformatori. L'articolo evidenzia un più ampio cambiamento nella gestione degli asset dei sistemi di potenza: invece di fare affidamento solo sui limiti operativi fissi, le utility si stanno rivolgendo sempre più alle informazioni sulle condizioni, alle tecnologie di monitoraggio e al processo decisionale basato sul rischio.
Lo stesso principio è rilevante per altri asset elettrici critici, inclusi GIS e GIL.
Perché i limiti operativi non sono l'unica storia
Tradizionalmente, le apparecchiature elettriche vengono operate con margini definiti per garantire l'affidabilità in condizioni normali e di contingenza.
Per i trasformatori, ad esempio, un carico maggiore può aumentare la temperatura, accelerare l'invecchiamento dell'isolamento e aumentare lo stress sui componenti. CIGRE osserva che i progressi nella modellazione termica, nella ricerca sull'invecchiamento dell'isolamento, nella valutazione dell'umidità e nel monitoraggio online stanno fornendo una maggiore visibilità sulle condizioni dei trasformatori e creando opportunità per una gestione degli asset più basata sulle condizioni.
Il concetto importante non è semplicemente:
“Quanto può sopportare l'apparecchiatura?”
ma sempre più:
“In che condizioni si trova l'apparecchiatura e quanta capacità operativa rimane?”
Questo passaggio da limiti statici a decisioni basate sulle condizioni sta diventando sempre più importante poiché le utility cercano di estrarre più valore dalle infrastrutture esistenti.
Lo stesso principio si applica alle apparecchiature isolate in gas
Per i sistemi GIS e GIL, il gas isolante è una parte essenziale del sistema di isolamento dell'apparecchiatura.
La qualità e le condizioni del gas possono quindi fornire informazioni importanti durante la messa in servizio, la manutenzione e la risoluzione dei problemi.
Diversi parametri sono particolarmente rilevanti:
- Purezza SF₆
- Punto di rugiada / contenuto di umidità
- SO₂ e altri prodotti di decomposizione
- Pressione e densità del gas
- Perdite di SF₆
Queste misurazioni non sostituiscono altre forme di valutazione delle condizioni GIS. Forniscono invece informazioni complementari che possono aiutare gli ingegneri a valutare le condizioni del gas e identificare potenziali problemi durante il ciclo di vita dell'apparecchiatura.
L'umidità è particolarmente importante
L'umidità all'interno delle apparecchiature isolate in gas può influire sulle prestazioni dell'isolamento e può anche indicare problemi associati all'installazione, alla sigillatura, alla manutenzione o alla gestione del gas.
Per questo motivo, la misurazione del punto di rugiada viene comunemente utilizzata nella valutazione delle condizioni del gas isolante.
Una misurazione affidabile può aiutare a rispondere a domande pratiche come:
- Il gas è sufficientemente asciutto?
- È entrata umidità nell'involucro?
- L'apparecchiatura è pronta per la messa in servizio?
- La qualità del gas è cambiata dopo la manutenzione?
- È necessario un ulteriore essiccamento o trattamento del gas?
Ciò rende la misurazione dell'umidità più di un semplice test di laboratorio. Può diventare parte del processo complessivo di manutenzione e gestione degli asset.
Dal test di singoli parametri alla comprensione delle condizioni dell'asset
La gestione moderna degli asset dipende sempre più dalla combinazione di più fonti di informazione.
Per un trasformatore, CIGRE evidenzia tecnologie tra cui il monitoraggio della temperatura in fibra ottica, l'analisi dei gas disciolti, i sensori di umidità, la modellazione termica e i gemelli digitali. Queste tecnologie possono aiutare i proprietari degli asset a comprendere meglio la relazione tra le condizioni operative e le condizioni dell'apparecchiatura.
Per GIS e GIL, un approccio simile può comportare la combinazione di:
Qualità del gas + umidità + prodotti di decomposizione + pressione/densità + informazioni sulle perdite + storico operativo
Invece di considerare una singola misurazione isolata, gli ingegneri possono utilizzare più parametri per costruire un quadro più completo delle condizioni dell'apparecchiatura.
Ciò è particolarmente rilevante quando le apparecchiature devono rimanere in servizio per molti anni e le decisioni di manutenzione devono bilanciare affidabilità, requisiti operativi e costi del ciclo di vita.
Perché test accurati del gas diventano più importanti
Con l'aumento dell'utilizzo delle infrastrutture elettriche esistenti, aumenta anche l'importanza di informazioni affidabili sulle condizioni.
Se le apparecchiature vengono operate più vicino ai loro limiti pratici, l'incertezza diventa più significativa.
Per GIS e GIL, test accurati del gas possono supportare diverse fasi del ciclo di vita dell'apparecchiatura:
1. Messa in servizio
Prima dell'energizzazione, la qualità del gas e l'umidità possono essere controllate per verificare che il mezzo isolante soddisfi le condizioni richieste.
2. Manutenzione ordinaria
Misurazioni periodiche possono aiutare a stabilire registri sulla qualità del gas e identificare cambiamenti nel tempo.
3. Risoluzione dei problemi
Aumenti inaspettati di umidità o prodotti di decomposizione possono fornire informazioni utili durante l'indagine di condizioni anomale.
4. Recupero e riutilizzo del gas
Durante la manutenzione, l'SF₆ recuperato può essere analizzato prima del trattamento e del riutilizzo. L'analisi del gas può aiutare a determinare se è necessario il recupero, la purificazione o un ulteriore trattamento.
5. Gestione ambientale
Un'accurata rilevazione delle perdite e una gestione controllata del gas possono ridurre le emissioni inutili di SF₆ e supportare una gestione responsabile di questo gas isolante ad alto impatto.
Verso una gestione degli asset basata sulle condizioni
La discussione sulla capacità di sovraccarico dei trasformatori illustra una trasformazione più ampia nella gestione degli asset dei sistemi di potenza.
L'obiettivo non è semplicemente far funzionare le apparecchiature più intensamente.
È capire meglio le apparecchiature.
Sensori migliori, modellazione migliorata e informazioni diagnostiche più complete possono ridurre l'incertezza e consentire ai proprietari degli asset di prendere decisioni più informate su carico, manutenzione e sostituzione.
Il lavoro di CIGRE sul carico dei trasformatori riflette questa direzione più ampia. Il suo Gruppo di Lavoro Congiunto A2/D1.82 sta esaminando i meccanismi di invecchiamento, il comportamento dell'umidità, la modellazione termica, i limiti dei componenti, le tecnologie di monitoraggio e la mitigazione del rischio come parte di una valutazione strutturata dell'aumento del carico dei trasformatori.
Per le apparecchiature isolate in gas, una misurazione affidabile del gas è una parte della stessa filosofia più ampia:
Misura → Comprendi → Valuta → Manutieni
KSTONE: Supporto alla valutazione delle condizioni del gas
KSTONE sviluppa apparecchiature di test e gestione del gas per apparecchiature elettriche isolate in SF₆ ed ecocompatibili.
La nostra gamma di prodotti copre diverse fasi della gestione del gas e della valutazione delle condizioni, tra cui:
- Rilevamento perdite SF₆
- Misurazione purezza SF₆
- Misurazione punto di rugiada e umidità
- Analisi prodotti di decomposizione SF₆
- Analisi multi-gas
- Recupero e gestione gas SF₆
- Separazione e purificazione SF₆
- Analisi gas per quadri elettrici ecocompatibili
Per gli operatori GIS e GIL, queste tecnologie forniscono strumenti di misurazione pratici per la messa in servizio, la manutenzione, la risoluzione dei problemi e la gestione del gas.
Poiché i sistemi di potenza continuano a richiedere di più dalle infrastrutture esistenti, una migliore utilizzazione degli asset dipenderà sempre più da migliori informazioni sugli asset.
Per le apparecchiature isolate in gas, la comprensione delle condizioni del mezzo isolante è una parte importante di tali informazioni.
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