Visualizzazioni: 0 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2026-08-11 Origine: Sito
I trasformatori svolgono un ruolo cruciale nei sistemi di alimentazione eseguendo la conversione della tensione e la distribuzione dell'energia e le loro condizioni operative influiscono direttamente sull'affidabilità dell'alimentazione elettrica. Che si tratti di un trasformatore immerso in olio o a trasformatore a secco , potrebbero verificarsi problemi dopo un funzionamento a lungo termine. Alcuni difetti si sviluppano gradualmente, con solo lievi anomalie nei parametri all'inizio. Se non vengono rilevati in tempo, possono peggiorare gradualmente e portare infine all'arresto dell'apparecchiatura o addirittura al guasto.
Per le aziende elettriche, gli appaltatori EPC e i clienti industriali, comprendere i guasti comuni dei trasformatori , come identificarli e come gestirli può aiutare a rilevare i problemi in tempo durante la fase operativa di un progetto e ridurre le perdite causate da interruzioni non pianificate.
Zisheng Electric è stata profondamente coinvolta per molti anni nella ricerca e sviluppo dei trasformatori, nella produzione e nei servizi di supporto ai progetti, accumulando una certa esperienza nell'analisi dei guasti e nel funzionamento e nella manutenzione in diversi ambienti applicativi. Sulla base dei problemi comuni riscontrati nel funzionamento reale, questo articolo analizza i principali tipi di guasti del trasformatore, i metodi diagnostici e le corrispondenti misure di trattamento.
Dal punto di vista della localizzazione dei guasti, i guasti dei trasformatori si verificano principalmente negli avvolgimenti, nei nuclei, nei sistemi di isolamento, nei commutatori, nelle boccole e nei sistemi di raffreddamento . Dal punto di vista delle caratteristiche dei guasti, possono essere classificati in guasti elettrici, guasti termici, guasti meccanici e guasti legati all'olio.
L' avvolgimento è una delle parti di un trasformatore più soggetta a guasti. I guasti comuni includono principalmente cortocircuiti tra spire , cortocircuiti da strato a strato e deformazione dell'avvolgimento.
Quando si verifica un cortocircuito tra spire o tra strati , nella sezione cortocircuitata si forma una grande corrente circolante, che provoca un rapido aumento della temperatura dell'avvolgimento. I sintomi includono: temperatura dell'olio anormalmente elevata , aumento della corrente sul lato dell'alimentatore e resistenza CC sbilanciata tra le fasi. Nei casi più gravi si possono sentire rumori anomali anche dal serbatoio dell'olio.
Le principali cause dei cortocircuiti includono generalmente: l'invecchiamento dell'isolamento o l'assorbimento di umidità, che riduce la resistenza dell'isolamento; problemi nascosti lasciati durante la produzione, come danni all'isolamento stesso tra le spire; e impatti dovuti a correnti di cortocircuito durante il funzionamento, che causano la deformazione dell'avvolgimento e conseguenti danni all'isolamento.
La deformazione dell'avvolgimento è causata principalmente da forze elettromagnetiche generate durante guasti di cortocircuito esterni. Dopo che un trasformatore subisce un cortocircuito in uscita o un cortocircuito nelle vicinanze, l'avvolgimento può subire una deformazione irreversibile. Sebbene il trasformatore possa continuare a funzionare in quel momento, l'isolamento potrebbe già essere stato danneggiato, rendendo molto probabile che si sviluppi successivamente in un cortocircuito.
La diagnosi dei guasti agli avvolgimenti si basa principalmente sui seguenti metodi:
Prova di resistenza CC. Misurare la resistenza CC di ciascun avvolgimento di fase. Se il tasso di squilibrio trifase supera lo standard (generalmente il 2%), può sostanzialmente indicare la presenza di un cortocircuito tra le spire o di un cattivo contatto.
Prova del rapporto spire. Misurare il rapporto di tensione in ciascuna posizione del rubinetto. Se la deviazione supera l'intervallo consentito, potrebbe esserci un cortocircuito tra le spire nell'avvolgimento.
Prova di impedenza di cortocircuito. I cambiamenti nell'impedenza di cortocircuito possono indicare se l' avvolgimento ha subito una deformazione.
Analisi dei gas disciolti (DGA) dell'olio del trasformatore. Il surriscaldamento o lo scarico nell'avvolgimento genereranno gas specifici. Analizzando la composizione del gas nell'olio tipo e la gravità del guasto . è possibile determinare il
Il trattamento dei guasti degli avvolgimenti dipende dal tipo e dalla gravità del guasto specifico.
Per cortocircuiti minori tra le spire , è possibile tentare prima il filtraggio dell'olio e il trattamento di essiccazione. Per guasti gravi agli avvolgimenti il trasformatore deve essere messo fuori servizio per manutenzione. La parte attiva deve essere sollevata per l'ispezione e l'avvolgimento danneggiato deve essere sostituito o riavvolto. Se la deformazione dell'avvolgimento è grave, potrebbe essere necessario sostituire l'avvolgimento o l'intero trasformatore.
Per la prevenzione: evitare il funzionamento con sovraccarico a lungo termine; eseguire tempestivamente test di deformazione degli avvolgimenti dopo che si sono verificati guasti da cortocircuito nel sistema; ed effettuare regolarmente test preventivi per monitorare l'andamento mutevole delle condizioni di isolamento degli avvolgimenti.
Il nucleo è il circuito magnetico del trasformatore. I guasti principali sono la messa a terra multipunto e il surriscaldamento locale.
Durante il normale funzionamento, il nucleo può avere un solo punto di messa a terra. Quando compaiono due o più punti di messa a terra, si formerà un circuito chiuso. Sotto un campo magnetico alternato, verranno generate correnti circolanti, che causano il surriscaldamento locale del nucleo.
Un altro problema comune è il danneggiamento dell'isolamento tra le lamiere di acciaio al silicio, solitamente causato da danni meccanici o invecchiamento operativo a lungo termine. I cortocircuiti locali tra le lamiere di acciaio al silicio aumentano le perdite per correnti parassite, con conseguente aumento della temperatura locale.
I metodi diagnostici per i guasti principali includono:
Misura della corrente di terra. Installare un amperometro in serie con la linea centrale di messa a terra. Un aumento significativo della corrente misurata indica un possibile guasto a terra multipunto .
Analisi dei gas disciolti (DGA) dell'olio del trasformatore. Il surriscaldamento del nucleo genera gas caratteristici e DGA può determinare se il nucleo ha subito un surriscaldamento.
Rilevazione scariche parziali. La messa a terra multipunto del nucleo è spesso accompagnata da una scarica parziale, che può essere utilizzata come metodo di conferma ausiliario.
Per la messa a terra multipunto del nucleo , è possibile collegare temporaneamente un resistore limitatore di corrente al circuito di terra per limitare la corrente di terra. Infine, il trasformatore deve essere messo fuori servizio per la manutenzione. La parte attiva deve essere sollevata, le condizioni di messa a terra del nucleo ispezionate e i punti di messa a terra non necessari rimossi.
Se l'isolamento tra le lamiere di acciaio al silicio è danneggiato, è necessario sollevare anche la parte attiva. Le zone danneggiate dovranno essere riparate con trattamento isolante, oppure le lamiere in acciaio al silicio danneggiate dovranno essere sostituite.
Il sistema di isolamento è la chiave per il funzionamento affidabile a lungo termine di un trasformatore. I principali difetti legati all'isolamento sono l'invecchiamento dell'isolamento e l'assorbimento di umidità dell'isolamento.
Invecchiamento dell'isolamento. Questo è un problema inevitabile durante il funzionamento. Sotto gli effetti combinati di fattori elettrici, termici, meccanici e ambientali, le prestazioni dell’isolamento si deteriorano gradualmente nel tempo. Il tasso di invecchiamento è direttamente correlato alla temperatura operativa. Secondo i principi dell’invecchiamento termico, la durata dei materiali isolanti diminuisce significativamente all’aumentare della temperatura operativa. Nella progettazione ingegneristica, per la valutazione si fa solitamente riferimento ai modelli di invecchiamento termico rilevanti. DGA è in grado di rilevare i gas caratteristici generati durante il processo di invecchiamento.
Assorbimento dell'umidità isolante. Questa è una delle principali cause di improvviso deterioramento delle prestazioni di isolamento . Il sistema di isolamento comprende principalmente l'isolamento degli avvolgimenti, l'isolamento interstrato e l'isolamento tra le spire. Il funzionamento a lungo termine ad alta temperatura accelera l'invecchiamento dei materiali isolanti, riducendone la resistenza meccanica e le prestazioni elettriche. Le cause più comuni di assorbimento dell'umidità includono: invecchiamento o danneggiamento dei componenti di tenuta, un basso livello di olio che aumenta l'area di contatto tra l'olio isolante e l'aria e il guasto dello sfiatatoio per impedire l'ingresso di umidità.
Prova di resistenza d'isolamento. Utilizzare un megaohmmetro per misurare la resistenza di isolamento tra gli avvolgimenti e la terra e tra gli avvolgimenti. Un valore di resistenza significativamente basso indica che l' isolamento potrebbe aver assorbito umidità o essere invecchiato.
Prova del fattore di perdita dielettrica (tanδ). Misurare il fattore di perdita dielettrica del materiale isolante . Un aumento del valore indica un calo delle prestazioni di isolamento .
Analisi dell'umidità nell'olio. Misurare il contenuto di acqua nell'olio isolante. Il livello di umidità accettabile deve essere valutato in base al livello di tensione dell'apparecchiatura e alle condizioni operative. Le apparecchiature ad alta tensione generalmente hanno requisiti di umidità più severi. Un'umidità eccessiva indica che il sistema di isolamento ha assorbito acqua.
Prova di qualità dell'olio. Ciò include test della tensione di rottura, misurazione del valore di acidità e misurazione della tensione interfacciale, che possono valutare in modo completo le condizioni dell'olio isolante.
Per l'assorbimento dell'umidità dell'isolamento , è possibile eseguire il trattamento di essiccazione sotto vuoto per rimuovere l'umidità dai materiali isolanti . La filtrazione dell'olio sotto vuoto può anche rimuovere efficacemente acqua e gas dall'olio isolante.
Se l'invecchiamento dell'isolamento è grave, è necessario sostituire l'olio o effettuare un trattamento di rigenerazione dell'olio isolante. In casi estremi, invecchiati i materiali isolanti devono essere sostituiti.
Le principali misure di prevenzione sono: eseguire regolarmente test sulle prestazioni di isolamento e stabilire un'analisi delle tendenze dei di isolamento ; cambiamenti delle condizioni mantenere il sistema di tenuta in buone condizioni per impedire l'ingresso di umidità; assicurarsi che lo sfiatatoio funzioni correttamente e sostituire regolarmente l'essiccante.
Il commutatore è uno dei componenti del trasformatore con un tasso di guasto relativamente alto. I problemi più comuni includono uno scarso contatto dei contatti, l'erosione dei contatti e guasti al meccanismo di commutazione.
Quando si verifica uno scarso contatto, la resistenza di contatto aumenta, causando un grave riscaldamento locale. Nel corso del tempo, i contatti potrebbero bruciarsi o addirittura saldarsi insieme. I sintomi includono: aumento della temperatura dell'olio , tensione di uscita anomala e aumento dello squilibrio della resistenza CC .
Le cause principali sono: pressione insufficiente della molla di contatto, con conseguente scarso contatto; ossidazione o contaminazione sulla superficie di contatto, aumento della resistenza di contatto; usura dei contatti causata da commutazioni frequenti; e guasti meccanici nel meccanismo di commutazione, che impediscono la corretta commutazione.
Prova di resistenza CC. Misurare la resistenza CC in ciascuna posizione del rubinetto. Se la resistenza in una determinata posizione è significativamente più alta, indica uno scarso contatto in quella posizione.
Misurazione della temperatura a infrarossi. Durante il funzionamento, utilizzare una termocamera a infrarossi per osservare la distribuzione della temperatura intorno all'area del commutatore e identificare i punti di surriscaldamento locali.
Prova di commutazione. Eseguire operazioni di commutazione passo-passo per verificare se l'operazione è regolare e se il commutatore raggiunge la posizione corretta.
In caso di cattivo contatto il trasformatore può essere prima messo fuori servizio. Il commutatore può essere commutato avanti e indietro più volte per rimuovere la pellicola di ossido sulla superficie di contatto mediante azione meccanica. Se il problema persiste, la parte attiva deve essere rimossa per l'ispezione. I contatti devono essere riparati lucidandoli o sostituiti se gravemente bruciati.
A scopo preventivo: evitare il funzionamento frequente dei a vuoto commutatori in condizioni di carico; ispezionare regolarmente il meccanismo operativo e le condizioni dei contatti.
I trasformatori immersi in olio fanno affidamento sull'olio isolante sia per l'isolamento che per la dissipazione del calore. Una volta che la qualità dell'olio si deteriora, le prestazioni operative e la durata utile del trasformatore ne risentiranno.
Il deterioramento della qualità dell'olio è indicato da: colore dell'olio più scuro, aumento dell'indice di acidità, aumento del fattore di perdita dielettrica e riduzione della tensione di rottura . Le cause includono l'ossidazione dell'olio isolante durante il funzionamento a lungo termine. Nei trasformatori in olio, l'olio isolante svolge sia funzioni di isolamento che di raffreddamento. La qualità deteriorata dell'olio riduce la capacità di dissipazione del calore e abbassa il livello di isolamento complessivo.
La perdita d'olio è un guasto esterno molto comune nei trasformatori immersi in olio . Le perdite di olio non solo riducono la quantità di olio, ma consentono anche l'ingresso di umidità e impurità nel serbatoio dell'olio, accelerando il deterioramento della qualità dell'olio.
Analisi della qualità dell'olio. Raccogliere regolarmente campioni di olio per i test, tra cui tensione di rottura, contenuto di umidità, indice di acidità e fattore di perdita dielettrica.
Ispezione del livello dell'olio. Controllare l'indicatore del livello dell'olio. Una diminuzione continua del livello dell'olio indica una possibile perdita.
Ispezione visiva. Controllare il serbatoio dell'olio, le saldature, le valvole, le guarnizioni di tenuta e altre aree per individuare eventuali segni di perdite d'olio.
In caso di deterioramento della qualità dell'olio , è possibile eseguire un trattamento di filtrazione e rigenerazione per rimuovere umidità, impurità e prodotti di degradazione. L'olio gravemente deteriorato deve essere sostituito direttamente.
Il trattamento delle perdite d'olio dipende dalla sede e dalla causa della perdita: sostituire i componenti di tenuta se la guarnizione perde; riparare le saldature se si verificano perdite nei giunti di saldatura; riparare o sostituire le valvole se perdono.
Per la prevenzione: eseguire regolarmente della qualità dell'olio ; ispezioni mantenere un livello dell'olio normale ed evitare livelli dell'olio eccessivamente bassi; assicurarsi che lo sfiatatoio funzioni correttamente.
Il sistema di raffreddamento del trasformatore è responsabile della dissipazione del calore generato durante il funzionamento. Una volta che il sistema di raffreddamento si guasta, del trasformatore l’aumento della temperatura può superare il limite consentito, accelerando l’invecchiamento dell’isolamento.
più comuni del sistema di raffreddamento I guasti includono: radiatori bloccati che riducono l'efficienza di dissipazione del calore; guasti alla pompa dell'olio che interrompono la circolazione dell'olio; i ventilatori non funzionano o funzionano a velocità insufficiente; e perdite nelle tubazioni più fredde.
Monitoraggio della temperatura dell'olio. Controllare la temperatura superiore dell'olio del trasformatore. Se la temperatura dell'olio è significativamente più alta del normale con le stesse condizioni di carico e temperatura ambiente, indica che il sistema di raffreddamento potrebbe avere un problema.
Ispezione delle apparecchiature di raffreddamento. Controllare lo stato operativo delle pompe dell'olio e dei ventilatori per verificare se funzionano correttamente.
Ispezione del radiatore. Controllare se sulla superficie del radiatore si è accumulata polvere eccessiva, che potrebbe influire sulla dissipazione del calore.
Se il radiatore è ostruito, pulirlo o soffiarlo per ripristinare la capacità di dissipazione del calore. Se la pompa dell'olio o la ventola sono danneggiate, ripararle o sostituirle. Se il refrigeratore perde, individuare e riparare il punto di perdita.
Per prevenzione: pulire regolarmente i radiatori; ispezionare regolarmente le pompe e i ventilatori dell'olio; ed effettuare un'ispezione e una manutenzione completa del sistema di raffreddamento prima dell'inizio della stagione ad alta temperatura.
Posizione del guasto |
Tipi di guasti comuni |
Metodi diagnostici |
Misure di trattamento |
|---|---|---|---|
Avvolgimento |
Cortocircuito tra spire, cortocircuito strato-strato, deformazione dell'avvolgimento |
Test di resistenza CC, test del rapporto spire, test dell'impedenza di cortocircuito |
Riparare l'avvolgimento o sostituire i componenti danneggiati |
Nucleo |
Messa a terra multipunto, surriscaldamento locale |
Rilevamento della corrente di terra, DGA |
Eliminare i punti di messa a terra anomali |
Isolamento |
Invecchiamento, assorbimento dell'umidità |
Test di isolamento, analisi di campioni d'olio |
Trattamento di asciugatura e ripristino delle prestazioni di isolamento |
Tocca il cambiavalute |
Contatto scarso, erosione del contatto, guasto del meccanismo di commutazione |
Test di resistenza CC, misurazione della temperatura a infrarossi, test di commutazione |
Rimuovere la pellicola di ossido mediante operazioni di commutazione; lucidare o sostituire i contatti bruciati |
Qualità dell'olio |
Deterioramento dell'olio, assorbimento dell'umidità dell'olio isolante |
Analisi della qualità dell'olio, ispezione del livello dell'olio, ispezione visiva |
Trattamento di filtrazione e rigenerazione; sostituire l'olio nei casi più gravi; riparare i punti di perdita |
Sistema di raffreddamento |
Blocco del radiatore, guasto della pompa dell'olio, guasto della ventola |
Monitoraggio della temperatura dell'olio, ispezione delle apparecchiature di raffreddamento, ispezione del radiatore |
Pulire i radiatori; riparare o sostituire pompe e ventilatori dell'olio |
Il test preventivo è un metodo importante per identificare tempestivamente potenziali guasti nei trasformatori. I principali elementi di prova includono:
Prova di resistenza d'isolamento
Prova di resistenza CC
Prova del rapporto spire
Prova del fattore di perdita dielettrica
Analisi dei gas disciolti (DGA) dell'olio del trasformatore
Rilevazione scariche parziali
Rilevamento di immagini termiche a infrarossi
Eseguendo regolarmente questi test e accumulando dati storici per l'analisi delle tendenze, è possibile identificare potenziali segnali di guasto prima che si trasformino in guasti gravi.
Il DGA è attualmente uno dei metodi di diagnosi dei guasti dei trasformatori più utilizzati . Quando si verificano guasti termici o elettrici all'interno di un trasformatore, l'olio isolante e i materiali isolanti solidi si decompongono e generano gas specifici. Analizzando la composizione e la concentrazione dei gas disciolti nell'olio, tipo di guasto (come surriscaldamento, scarico, invecchiamento dell'isolamento , ecc.) e la gravità.è possibile determinare il
Diversi tipi di guasto producono diverse combinazioni di gas caratteristici. Metodi come il metodo dei tre rapporti possono essere utilizzati per l'identificazione preliminare dei guasti. I test regolari DGA di trasformatori importanti e l'analisi dell'andamento del contenuto di gas possono consentire di ottenere un avviso tempestivo di guasto.
La termografia a infrarossi può rilevare la distribuzione della temperatura sulla superficie delle apparecchiature senza spegnere il trasformatore e identificare i punti di surriscaldamento locali. Questo metodo è adatto per rilevare guasti quali scarso contatto nei commutatori , surriscaldamento dei collegamenti delle boccole e surriscaldamento locale del nucleo . Non richiede lo spegnimento o il contatto fisico, il che lo rende relativamente conveniente.
Con il rapido sviluppo delle tecnologie dei sensori e delle comunicazioni, i sistemi di monitoraggio online dei trasformatori stanno diventando sempre più comuni. Monitorando continuamente parametri come la temperatura dell'olio, la temperatura dell'avvolgimento, i gas disciolti nell'olio e le scariche parziali, è possibile monitorare in tempo reale le condizioni operative dei trasformatori.
ai trasformatori I guasti comuni coinvolgono molteplici aspetti, tra cui avvolgimenti, nuclei, isolamento, commutatori, qualità dell'olio e sistemi di raffreddamento. La maggior parte dei guasti in realtà mostra segnali di allarme in una fase iniziale, come aumenti anomali della temperatura dell'olio , cambiamenti nel contenuto di gas e della resistenza CC . squilibrio Se questi segnali possono essere rilevati e affrontati in tempo, in genere è possibile evitare l'escalation dei guasti.
Per gli utenti dei trasformatori, l’istituzione di un sistema standardizzato di test preventivi , l’equipaggiamento delle apparecchiature di test necessarie, l’accumulo di dati operativi e l’esecuzione di analisi delle tendenze sono misure affidabili per ridurre i rischi di guasto e prolungare la durata di servizio delle apparecchiature.
Zisheng Electric è impegnata da molti anni nella ricerca e sviluppo e nella produzione di trasformatori e apparecchiature elettriche. I suoi prodotti coprono trasformatori in olio, , trasformatori a secco, , trasformatori in lega amorfa e quadri. L'azienda fornisce produzione personalizzata secondo standard come IEC 60076 e GOST , servendo i mercati del Medio Oriente, Sud America, Africa e Russia. Per domande relative al funzionamento del trasformatore e , alla diagnosi dei guasti di manutenzione o alla selezione delle apparecchiature , i clienti sono invitati a inviare i parametri del progetto attraverso i canali ufficiali di Zisheng Electric per la comunicazione tecnica.
Zisheng Electric: anni di esperienza nella ricerca, sviluppo e produzione di apparecchiature elettriche. I suoi prodotti includono trasformatori a secco, , trasformatori immersi in olio , , trasformatori in lega amorfa e quadri elettrici , con produzione personalizzata disponibile secondo standard internazionali come IEC 60076 e GOST . L'azienda serve clienti in Medio Oriente, Sud America, Africa e Russia. Per supporto relativo al della diagnosi dei guasti del trasformatore , funzionamento e alla manutenzione o alla selezione dell'apparecchiatura, inviare i parametri del progetto tramite i canali ufficiali di Zisheng Electric per ricevere assistenza tecnica.
