Visualizações: 0 Autor: Editor do site Horário de publicação: 11/08/2026 Origem: Site
Os transformadores desempenham um papel crucial nos sistemas de energia, realizando conversão de tensão e distribuição de energia, e sua condição operacional afeta diretamente a confiabilidade do fornecimento de energia. Quer seja um transformador imerso em óleo ou um transformador do tipo seco , podem ocorrer problemas após operação de longo prazo. Algumas falhas se desenvolvem gradualmente, com apenas pequenas anormalidades nos parâmetros no início. Se não forem detectados a tempo, podem piorar gradativamente e eventualmente levar ao desligamento do equipamento ou até mesmo à queima.
Para empresas de energia, empreiteiros EPC e clientes industriais, compreender as falhas comuns dos transformadores , como identificá-las e como lidar com elas pode ajudar a detectar problemas a tempo durante a fase de operação de um projeto e reduzir perdas causadas por interrupções não planejadas.
A Zisheng Electric está profundamente envolvida em pesquisa e desenvolvimento de transformadores, fabricação e serviços de suporte a projetos há muitos anos, acumulando certa experiência em análise de falhas e operação e manutenção em diferentes ambientes de aplicação. Com base em problemas comuns encontrados na operação real, este artigo analisa os principais tipos de falhas do transformador, métodos de diagnóstico e medidas de tratamento correspondentes.
Do ponto de vista da localização da falta, as faltas do transformador ocorrem principalmente em enrolamentos, núcleos, sistemas de isolamento, comutadores de derivação, buchas e sistemas de refrigeração . Do ponto de vista das características das falhas, elas podem ser classificadas em falhas elétricas, falhas térmicas, falhas mecânicas e falhas relacionadas ao óleo.
O enrolamento é uma das partes de um transformador mais propensas a falhas. Falhas comuns incluem principalmente curtos-circuitos entre espiras , curtos-circuitos camada a camada e deformação do enrolamento.
Quando ocorre um curto-circuito entre espiras ou camada a camada , uma grande corrente circulante se formará na seção em curto-circuito, fazendo com que a temperatura do enrolamento suba rapidamente. Os sintomas incluem: temperatura do óleo anormalmente elevada , aumento da corrente no lado da fonte de alimentação e resistência CC desequilibrada entre as fases. Em casos graves, ruídos anormais também podem ser ouvidos no tanque de óleo.
As principais causas de curto-circuitos geralmente incluem: envelhecimento do isolamento ou absorção de umidade, o que reduz a resistência do isolamento; problemas ocultos deixados durante a fabricação, como danos ao próprio isolamento entre espiras; e impactos provenientes de correntes de curto-circuito durante a operação, que causam deformações nos enrolamentos e consequentes danos ao isolamento.
A deformação do enrolamento é causada principalmente por forças eletromagnéticas geradas durante falhas externas de curto-circuito. Depois que um transformador sofre um curto-circuito na saída ou nas proximidades, o enrolamento pode sofrer deformação irreversível. Embora o transformador possa continuar operando naquele momento, o isolamento pode já ter sido danificado, tornando altamente provável que ele evolua para um curto-circuito posteriormente.
O diagnóstico de falhas de enrolamento baseia-se principalmente nos seguintes métodos:
Teste de resistência CC. Meça a resistência DC de cada enrolamento de fase. Se a taxa de desequilíbrio trifásico exceder o padrão (geralmente 2%), isso pode basicamente indicar a presença de um curto-circuito entre espiras ou mau contato.
Teste de razão de giros. Meça a relação de tensão em cada posição de tap. Se o desvio exceder a faixa permitida, pode haver um curto-circuito entre espiras no enrolamento.
Teste de impedância de curto-circuito. Mudanças na impedância de curto-circuito podem indicar se o enrolamento sofreu deformação.
Análise de Gases Dissolvidos (DGA) de óleo de transformador. O superaquecimento ou descarga no enrolamento gerará gases específicos. Ao analisar a composição do gás no óleo, o tipo e a gravidade da falha podem ser determinados.
O tratamento das falhas nos enrolamentos depende do tipo e da gravidade específicos da falha.
Para pequenos curtos-circuitos entre espiras , a filtragem do óleo e o tratamento de secagem podem ser tentados primeiro. Para falhas graves no enrolamento , o transformador deve ser retirado de serviço para manutenção. A parte ativa deve ser retirada para inspeção e o enrolamento danificado deve ser substituído ou rebobinado. Se a deformação do enrolamento for severa, o enrolamento ou todo o transformador poderá precisar ser substituído.
Para prevenção: evite operação com sobrecarga de longo prazo; realizar testes de deformação do enrolamento imediatamente após ocorrerem falhas de curto-circuito no sistema; e realizar regularmente testes preventivos para monitorar a tendência de mudança nas condições de isolamento dos enrolamentos.
O núcleo é o circuito magnético do transformador. As principais falhas são o aterramento multiponto e o superaquecimento local.
Durante a operação normal, o núcleo só pode ter um ponto de aterramento. Assim que aparecerem dois ou mais pontos de aterramento, um circuito fechado será formado. Sob um campo magnético alternado, serão geradas correntes circulantes, causando superaquecimento local do núcleo.
Outro problema comum são os danos ao isolamento entre as chapas de aço silício, geralmente causados por danos mecânicos ou envelhecimento operacional de longo prazo. Curtos-circuitos locais entre chapas de aço silício aumentam as perdas por correntes parasitas, resultando em um aumento na temperatura local.
Os métodos de diagnóstico para falhas principais incluem:
Medição de corrente de aterramento. Instale um amperímetro em série com a central . linha de aterramento Um aumento significativo na corrente medida indica uma possível falha de aterramento multiponto .
Análise de Gases Dissolvidos (DGA) de óleo de transformador. O superaquecimento do núcleo gera gases característicos e o DGA pode determinar se o núcleo sofreu superaquecimento.
Detecção de descarga parcial. O aterramento multiponto do núcleo é frequentemente acompanhado por descarga parcial, que pode ser usada como método auxiliar de confirmação.
Para aterramento multiponto do núcleo , um resistor limitador de corrente pode ser conectado temporariamente no circuito de aterramento para limitar a corrente de aterramento. Em última análise, o transformador deve ser retirado de serviço para manutenção. A parte ativa deve ser retirada, a condição de aterramento do núcleo deve ser inspecionada e os pontos de aterramento desnecessários devem ser removidos.
Se o isolamento entre as chapas de aço silício estiver danificado, a parte ativa também deverá ser retirada. As áreas danificadas devem ser reparadas com tratamento de isolamento ou as chapas de aço silício danificadas devem ser substituídas.
O sistema de isolamento é a chave para a operação confiável de um transformador a longo prazo. As principais falhas relacionadas ao isolamento são o envelhecimento do isolamento e a absorção de umidade do isolamento.
Envelhecimento do isolamento. Este é um problema inevitável durante a operação. Sob os efeitos combinados de fatores elétricos, térmicos, mecânicos e ambientais, o desempenho do isolamento deteriora-se gradualmente ao longo do tempo. A taxa de envelhecimento está diretamente relacionada à temperatura operacional. De acordo com os princípios do envelhecimento térmico, a vida útil dos materiais de isolamento diminui significativamente à medida que a temperatura operacional aumenta. Em projetos de engenharia, modelos relevantes de envelhecimento térmico são geralmente referenciados para avaliação. O DGA pode detectar gases característicos gerados durante o processo de envelhecimento.
Absorção de umidade do isolamento. Esta é uma das principais causas da deterioração repentina no desempenho do isolamento . O sistema de isolamento inclui principalmente isolamento de enrolamento, isolamento entre camadas e isolamento entre voltas. A operação prolongada em alta temperatura acelera o envelhecimento dos materiais de isolamento, reduzindo sua resistência mecânica e desempenho elétrico. As causas comuns de absorção de umidade incluem: envelhecimento ou danos aos componentes de vedação, nível baixo de óleo que aumenta a área de contato entre o óleo isolante e o ar e falha do respiro para impedir a entrada de umidade.
Teste de resistência de isolamento. Use um megôhmetro para medir a resistência de isolamento entre os enrolamentos e o terra, bem como entre os enrolamentos. Um valor de resistência significativamente baixo indica que o isolamento pode ter absorvido umidade ou envelhecido.
Teste do fator de perda dielétrica (tanδ). Meça o fator de perda dielétrica do material de isolamento . Um aumento no valor indica um declínio no do isolamento . desempenho
Análise de umidade em óleo. Meça o teor de água no óleo isolante. O nível de umidade aceitável deve ser avaliado de acordo com o nível de tensão do equipamento e as condições de operação. Equipamentos de alta tensão geralmente possuem requisitos de umidade mais rígidos. A umidade excessiva indica que o sistema de isolamento absorveu água.
Teste de qualidade do óleo. Isso inclui testes de tensão de ruptura, medição de índice de acidez e medição de tensão interfacial, que podem avaliar de forma abrangente a condição do óleo isolante.
Para a absorção de umidade do isolamento , pode ser realizado um tratamento de secagem a vácuo para remover a umidade dos materiais de isolamento . A filtragem de óleo a vácuo sob pressão também pode remover com eficácia água e gases do óleo isolante.
Se o envelhecimento do isolamento for severo, é necessária a substituição do óleo ou o tratamento de regeneração do óleo isolante. Em casos extremos, envelhecidos os materiais de isolamento devem ser substituídos.
As principais medidas de prevenção são: realizar regularmente testes de desempenho do isolamento e estabelecer uma análise de tendências das alterações nas condições do isolamento ; manter o sistema de vedação em boas condições para evitar a entrada de umidade; garantindo que o respiro funcione corretamente e substituindo o dessecante regularmente.
O comutador de derivação é um dos componentes do transformador com uma taxa de falhas relativamente alta. Os problemas comuns incluem mau contato dos contatos, erosão dos contatos e falhas no mecanismo de comutação.
Quando ocorre mau contato, a resistência de contato aumenta, causando forte aquecimento local. Com o tempo, os contatos podem queimar ou até mesmo soldar. Os sintomas incluem: aumento da temperatura do óleo , tensão de saída anormal e aumento do desequilíbrio da resistência CC .
As principais causas incluem: pressão insuficiente da mola de contato, resultando em mau contato; oxidação ou contaminação na superfície de contato, aumentando a resistência de contato; desgaste dos contatos causado por trocas frequentes; e falhas mecânicas no mecanismo de comutação, impedindo a comutação adequada.
Teste de resistência CC. Meça a resistência DC em cada posição de tap. Se a resistência em uma determinada posição for significativamente maior, isso indica mau contato naquela posição.
Medição de temperatura infravermelha. Durante a operação, use uma câmera termográfica infravermelha para observar a distribuição de temperatura ao redor da área do comutador e identificar pontos locais de superaquecimento.
Teste de comutação. Execute operações de comutação passo a passo para verificar se a operação é suave e se o comutador atinge a posição correta.
Em caso de mau contato, o transformador pode primeiro ser retirado de serviço. O comutador de derivação pode ser alternado várias vezes para remover a película de óxido na superfície de contato por meio de ação mecânica. Se o problema persistir, a parte ativa deverá ser retirada para inspeção. Os contatos devem ser reparados por polimento ou substituídos se estiverem gravemente queimados.
Para prevenção: evite a operação frequente de sem carga comutadores de derivação sob condições de carga; inspecione regularmente o mecanismo operacional e as condições de contato.
Os transformadores imersos em óleo dependem de óleo isolante para isolamento e dissipação de calor. Quando a qualidade do óleo se deteriorar, o desempenho operacional e a vida útil do transformador serão afetados.
A deterioração da qualidade do óleo é indicada por: cor mais escura do óleo, aumento do índice de acidez, aumento do fator de perda dielétrica e redução da tensão de ruptura . As causas incluem oxidação do óleo isolante durante operação de longo prazo. Em transformadores imersos em óleo, o óleo isolante desempenha funções de isolamento e resfriamento. A deterioração da qualidade do óleo reduz a capacidade de dissipação de calor e diminui o nível geral de isolamento.
O vazamento de óleo é uma falha externa muito comum em transformadores imersos em óleo . O vazamento de óleo não apenas reduz a quantidade de óleo, mas também permite a entrada de umidade e impurezas no tanque de óleo, acelerando a deterioração da qualidade do óleo..
Análise da qualidade do óleo. Colete regularmente amostras de óleo para testes, incluindo tensão de ruptura, teor de umidade, índice de acidez e fator de perda dielétrica.
Inspeção do nível de óleo. Verifique o indicador de nível de óleo. Uma diminuição contínua no nível do óleo indica possível vazamento.
Inspeção visual. Verifique o tanque de óleo, as soldas, as válvulas, as juntas de vedação e outras áreas em busca de sinais de vazamento de óleo.
Para a deterioração da qualidade do óleo , o tratamento de filtração e regeneração pode ser realizado para remover umidade, impurezas e produtos de degradação. O óleo gravemente deteriorado deve ser substituído diretamente.
O tratamento do vazamento de óleo depende do local e da causa do vazamento: substitua os componentes de vedação se a gaxeta estiver vazando; reparar soldas se ocorrer vazamento nas juntas de solda; repare ou substitua as válvulas se estiverem vazando.
Para prevenção: realize regularmente de qualidade do óleo ; inspeções manter um nível de óleo normal e evitar níveis de óleo excessivamente baixos; garantir que o respiro funcione corretamente.
O sistema de refrigeração do transformador é responsável por dissipar o calor gerado durante a operação. Uma vez que o sistema de refrigeração falha, do transformador o aumento da temperatura pode exceder o limite permitido, acelerando o envelhecimento do isolamento.
As falhas comuns do sistema de refrigeração incluem: radiadores bloqueados que reduzem a eficiência da dissipação de calor; falhas na bomba de óleo que interrompem a circulação do óleo; ventiladores que não funcionam ou funcionam em velocidade insuficiente; e vazamento em tubulações mais frias.
Monitoramento da temperatura do óleo. Verifique a temperatura superior do óleo do transformador. Se a temperatura do óleo for significativamente mais alta do que o normal sob as mesmas condições de carga e temperatura ambiente, isso indica que o sistema de arrefecimento pode estar com problemas.
Inspeção de equipamentos de refrigeração. Verifique o status operacional das bombas de óleo e ventiladores para confirmar se estão funcionando corretamente.
Inspeção do radiador. Verifique se a superfície do radiador acumulou poeira excessiva, o que pode afetar a dissipação de calor.
Se o radiador estiver bloqueado, limpe-o ou sopre-o para restaurar a capacidade de dissipação de calor. Se a bomba de óleo ou o ventilador estiverem danificados, repare-os ou substitua-os. Se o refrigerador estiver vazando, localize e repare o ponto de vazamento.
Para prevenção: limpe regularmente os radiadores; inspecionar regularmente bombas de óleo e ventiladores; e realizar uma inspeção e manutenção abrangentes do sistema de refrigeração antes do início da estação de altas temperaturas.
Localização da falha |
Tipos de falhas comuns |
Métodos de diagnóstico |
Medidas de tratamento |
|---|---|---|---|
Enrolamento |
Curto-circuito entre voltas, curto-circuito camada a camada, deformação do enrolamento |
Teste de resistência DC, teste de relação de giros, teste de impedância de curto-circuito |
Repare o enrolamento ou substitua componentes danificados |
Essencial |
Aterramento multiponto, superaquecimento local |
Detecção de corrente de aterramento, DGA |
Elimine pontos de aterramento anormais |
Isolamento |
Envelhecimento, absorção de umidade |
Teste de isolamento, análise de amostras de óleo |
Tratamento de secagem e restauração do desempenho do isolamento |
Trocador de toque |
Mau contato, erosão de contato, falha do mecanismo de comutação |
Teste de resistência DC, medição de temperatura infravermelha, teste de comutação |
Remova o filme de óxido através de operações de comutação; polir ou substituir contatos queimados |
Qualidade do óleo |
Deterioração do óleo, absorção de umidade do óleo isolante |
Análise da qualidade do óleo, inspeção do nível de óleo, inspeção visual |
Tratamento de filtração e regeneração; substitua o óleo em casos graves; reparar pontos de vazamento |
Sistema de refrigeração |
Bloqueio do radiador, falha na bomba de óleo, falha no ventilador |
Monitoramento da temperatura do óleo, inspeção de equipamentos de refrigeração, inspeção de radiadores |
Limpar radiadores; reparar ou substituir bombas de óleo e ventiladores |
O teste preventivo é um método importante para identificar falhas potenciais precoces em transformadores. Os principais itens de teste incluem:
Teste de resistência de isolamento
Teste de resistência CC
Teste de relação de giros
Teste do fator de perda dielétrica
Análise de gases dissolvidos (DGA) de óleo de transformador
Detecção de descarga parcial
Detecção de imagem térmica infravermelha
Ao realizar regularmente estes testes e acumular dados históricos para análise de tendências, potenciais sinais de falha podem ser identificados antes que se transformem em falhas graves.
O DGA é atualmente um dos métodos de diagnóstico de falhas em transformadores mais amplamente utilizados . Quando ocorrem falhas térmicas ou elétricas dentro de um transformador, o óleo isolante e os materiais de isolamento sólidos se decompõem e geram gases específicos. Ao analisar a composição e concentração de gases dissolvidos no óleo, o tipo de falha (como superaquecimento, descarga, envelhecimento do isolamento , etc.) e a gravidade podem ser determinados.
Diferentes tipos de falhas produzem diferentes combinações de gases característicos. Métodos como o método de três relações podem ser usados para identificação preliminar de falhas. Testes regulares de DGA de transformadores importantes e estabelecimento de análises de tendências de conteúdo de gás podem gerar alertas antecipados de falhas.
A imagem térmica infravermelha pode detectar a distribuição de temperatura na superfície do equipamento sem desligar o transformador e identificar pontos locais de superaquecimento. Este método é adequado para detectar falhas como mau contato em comutadores de derivação , superaquecimento das conexões das buchas e superaquecimento local do núcleo . Não requer desligamento ou contato físico, o que o torna relativamente conveniente.
Com o rápido desenvolvimento de tecnologias de sensores e comunicação, os sistemas de monitoramento on-line de transformadores estão se tornando cada vez mais comuns. Ao monitorar continuamente parâmetros como temperatura do óleo, temperatura do enrolamento, gases dissolvidos no óleo e descarga parcial, a condição operacional dos transformadores pode ser monitorada em tempo real.
em transformadores As falhas comuns envolvem vários aspectos, incluindo enrolamentos, núcleos, isolamento, comutadores, qualidade do óleo e sistemas de refrigeração. Na verdade, a maioria das falhas mostra sinais de alerta em um estágio inicial – como aumentos anormais na temperatura do óleo , alterações no conteúdo de gás e na resistência CC . desequilíbrio Se esses sinais puderem ser detectados e endereçados a tempo, o escalonamento de falhas poderá geralmente ser evitado.
Para usuários de transformadores, estabelecer um sistema padronizado de testes preventivos , equipar os equipamentos de teste necessários, acumular dados operacionais e realizar análises de tendências são medidas confiáveis para reduzir riscos de falhas e prolongar a vida útil do equipamento.
A Zisheng Electric está envolvida em pesquisa e desenvolvimento e fabricação de transformadores e equipamentos de energia há muitos anos. Seus produtos abrangem transformadores imersos em óleo, , transformadores do tipo seco, , transformadores de liga amorfa e painéis de distribuição. A empresa fornece produção customizada de acordo com normas como IEC 60076 e GOST , atendendo mercados no Oriente Médio, América do Sul, África e Rússia. Para consultas sobre de operação e manutenção de transformadores , diagnóstico de falhas ou seleção de equipamentos , os clientes podem enviar parâmetros do projeto através dos canais oficiais da Zisheng Electric para comunicação técnica.
Zisheng Electric — anos de experiência em pesquisa, desenvolvimento e fabricação de equipamentos de energia. Seus produtos incluem transformadores do tipo seco, , transformadores imersos em óleo , , transformadores de liga amorfa e quadros de distribuição , com produção customizada disponível de acordo com padrões internacionais como IEC 60076 e GOST . A empresa atende clientes no Oriente Médio, América do Sul, África e Rússia. Para suporte relacionado à de diagnóstico de falhas de transformadores , operação e manutenção ou seleção de equipamentos, envie os parâmetros do projeto através dos canais oficiais da Zisheng Electric para receber assistência técnica.
