Les traversées remplies d'huile, les transformateurs et autres équipements déficients en huile sont l'un des principaux équipements du système électrique, qui jouent un rôle important dans le système électrique, et leur fiabilité affecte directement la sécurité de fonctionnement du transformateur et du réseau électrique. En raison de la particularité de la structure de prise d'huile des équipements déficients en huile, il existe actuellement peu de méthodes efficaces de détection en direct ou de surveillance en ligne pour les traversées remplies d'huile et autres équipements déficients en huile. Si une méthode de surveillance en ligne simple et efficace peut être adoptée pour détecter les défauts à temps avant la défaillance des traversées remplies d'huile et prendre des mesures efficaces, l'apparition d'accidents majeurs sera évitée.
L'hydrogène est le principal gaz caractéristique de la décharge interne (décharge partielle, étincelle et arc) des équipements électriques remplis d'huile. La détection d'hydrogène est également une méthode de surveillance précoce des défauts des équipements électriques remplis d'huile reconnue par l'IEEE (IEEEC57.104-1991), qui a été largement utilisée pour surveiller les défauts précoces des équipements électriques remplis d'huile. Par conséquent, en installant un dispositif de détection en ligne pour l'hydrogène dans l'huile au niveau de la soupape d'admission d'huile des bagues remplies d'huile et d'autres équipements déficients en huile, la concentration d'hydrogène dans l'huile des équipements déficients en huile peut être surveillée en temps réel et en ligne, et lorsque la concentration et le taux de changement de l'hydrogène dissous dans l'huile dépassent une certaine limite, un signal d'alarme peut être envoyé et des mesures efficaces peuvent être prises à temps pour réduire ou éviter l'apparition de pannes d'équipements remplis d'huile.
De plus, l'huile et le papier se décomposent pour produire du gaz lorsque l'équipement déficient en huile présente une décharge interne ou une défaillance thermique. Lorsque le gaz dépasse la solubilité de l'huile, le gaz de défaut s'accumule dans l'armoire de stockage d'huile au sommet du boîtier, ce qui augmente la pression interne du boîtier. Par conséquent, la surveillance en temps réel de la pression interne du boîtier est réalisée en installant un capteur de pression au niveau de la soupape d'admission d'huile de l'équipement déficient en huile. Lorsque la pression interne d'un équipement déficient en huile tel qu'un boîtier dépasse une certaine limite, un signal d'alarme est envoyé et des mesures efficaces sont prises à temps pour éviter l'apparition de pannes d'équipement.
Une teneur excessive en micro-eau dans l'huile accélère le vieillissement des matériaux isolants et réduit leur rigidité diélectrique. Dans les cas extrêmes, cela peut entraîner un arc électrique et un court-circuit entre les enroulements. Par conséquent, il est très important de surveiller en permanence la teneur et le taux de changement de micro-eau dans l'huile des équipements déficients en huile afin d'évaluer en permanence les caractéristiques d'isolation des équipements déficients en huile tels que les boîtiers.
Étant donné que la résistance structurelle du corps de la soupape de prise d'huile du boîtier est faible, que l'espace d'installation est étroit et qu'il existe une certaine intensité de vibration pendant le fonctionnement du boîtier, il existe un risque de fuite d'huile et de fuite d'huile au niveau du raccordement de l'orifice de la soupape de prise d'huile lors de l'installation du dispositif de surveillance en ligne. De plus, l'installation de capteurs d'hydrogène, de capteurs de pression et de micro-capteurs d'eau séparés via la connexion à trois voies (T) ou à quatre voies (+) entraîne non seulement une diminution de la précision de détection et du taux de réponse de l'hydrogène et de la micro-eau en raison de l'existence "Zone de contournementa", de plus, l'augmentation de l'adaptateur augmente également les points de danger cachés de fuite d'huile et de fuite d'huile.
Il existe donc un besoin urgent d’un dispositif en ligne de petit volume et de poids léger, capable de réaliser la surveillance intégrée de quatre paramètres tels que l’hydrogène dans l’huile, la pression d’huile, la micro-eau dans l’huile et la température de l’huile.
Avec le soutien de la State Grid Shaanxi Electric Power Company, H2SENSE adopte une technologie de capteur à couche mince avec des produits de connaissances totalement indépendants. Grâce à la technologie MEMS mature, l'intégration au niveau de la puce de la mesure multiparamètre est réalisée et un dispositif de surveillance en ligne multiparamètre (intégration à quatre paramètres) adapté à l'hydrogène, à la pression d'huile, à la micro-eau dans l'huile et à la température de l'huile dans les équipements à faible teneur en huile est développé. Le produit est de petite taille et léger (300 g, sans adaptateur) et peut être directement installé sur la soupape d'admission d'huile des équipements à faible teneur en huile. Il peut réaliser une surveillance en ligne de l'hydrogène, de la pression d'huile et de la micro-eau dans l'huile, combler le vide national et remplacer les produits importés américains.
Le capteur d'hydrogène basé sur la technologie à couche mince en alliage de palladium est utilisé pour détecter l'hydrogène dissous dans l'huile, ce qui permet de placer directement la puce du capteur dans l'huile du transformateur sans dispositif de séparation huile-gaz ni pièces mobiles, et simplifie la structure du capteur. Il réduit considérablement les coûts de maintenance et prolonge la durée de vie du capteur d'hydrogène. Le capteur de pression à couche mince mature et fiable est utilisé pour la mesure de la pression d'huile, qui présente les caractéristiques d'une précision de détection élevée et d'une large plage, et convient à la mesure de la pression du milieu d'huile minérale. La micro-eau dans l'huile est détectée par un capteur d'humidité capacitif à couche mince en polyimide.
En 2021, le capteur quatre en un a réussi le test de type du Centre d'inspection et de test de la qualité des équipements électriques de l'industrie de l'énergie électrique, et les résultats des tests sont qualifiés et les éléments testés répondent aux exigences de la norme DL/T 1432.1-2015 et d'autres normes.
Principaux paramètres techniques du capteur d'hydrogène quatre en un
