Анализ распространенных неисправностей трансформаторов: причины, методы диагностики и меры по устранению

Трансформаторы играют важнейшую роль в энергосистемах, выполняя преобразование напряжения и распределение мощности, а состояние их эксплуатации напрямую влияет на надежность электроснабжения. Является ли это масляный трансформатор или Трансформатор сухого типа , после длительной эксплуатации могут возникнуть проблемы. Некоторые неисправности развиваются постепенно, вначале лишь с небольшими отклонениями параметров. Если их не обнаружить вовремя, они могут постепенно усугубляться и в конечном итоге привести к остановке или даже перегоранию оборудования.

Для энергетических компаний, EPC-подрядчиков и промышленных заказчиков понимание распространенных неисправностей трансформаторов , способов их выявления и устранения может помочь вовремя обнаружить проблемы на этапе эксплуатации проекта и снизить потери, вызванные незапланированными отключениями электроэнергии.

Zisheng Electric в течение многих лет активно участвовала в исследованиях, разработках, производстве и поддержке проектов трансформаторов, накопив определенный опыт анализа неисправностей, эксплуатации и технического обслуживания в различных средах применения. На основе типичных проблем, возникающих в реальной эксплуатации, в данной статье анализируются основные виды неисправностей трансформатора, методы диагностики и соответствующие меры лечения.

I. Основная классификация неисправностей трансформаторов.

С точки зрения локализации неисправностей, неисправности трансформатора в основном возникают в обмотках, сердечниках, системах изоляции, переключателях ответвлений, вводах и системах охлаждения . С точки зрения характеристик неисправностей их можно разделить на электрические неисправности, тепловые неисправности, механические неисправности и неисправности, связанные с маслом.

II. Неисправности обмотки

2.1 Симптомы и причины

Обмотка . – одна из частей трансформатора, наиболее подверженная выходу из строя К распространенным неисправностям в основном относятся межвитковые замыкания , межвитковые замыкания и деформация обмотки..

При возникновении межвиткового или послойного короткого замыкания на короткозамкнутом участке образуется большой циркулирующий ток, вызывающий быстрое повышение температуры обмотки. Симптомы включают в себя: аномально высокую температуру масла , увеличение тока на стороне источника питания и несбалансированное сопротивление постоянного тока между фазами. В тяжелых случаях из масляного бака также могут быть слышны необычные шумы.

К основным причинам коротких замыканий обычно относятся: старение изоляции или поглощение влаги, что снижает прочность изоляции; скрытые проблемы, оставленные при изготовлении, например, повреждение самой межвитковой изоляции; и воздействия токов короткого замыкания в процессе эксплуатации, вызывающие деформацию обмоток и последующее повреждение изоляции.

Деформация обмотки в основном вызвана электромагнитными силами, возникающими во время внешних коротких замыканий. После короткого замыкания в розетке или близлежащего короткого замыкания в трансформаторе обмотка может подвергнуться необратимой деформации. Хотя в это время трансформатор может продолжать работать, изоляция, возможно, уже повреждена, что повышает вероятность того, что в дальнейшем произойдет короткое замыкание.

2.2 Как диагностировать

Диагностика неисправностей обмоток в основном опирается на следующие методы:

Проверка сопротивления постоянному току. Измерьте сопротивление постоянного тока каждой фазной обмотки. Если уровень трехфазной несимметрии превышает стандартный (обычно 2%), это может указывать на наличие межвиткового короткого замыкания или плохого контакта.

Проверка коэффициента оборотов. Измерьте коэффициент трансформации в каждом положении ответвления. Если отклонение превышает допустимый диапазон, возможно наличие межвиткового замыкания в обмотке.

Проверка импеданса короткого замыкания. Изменения сопротивления короткого замыкания могут указывать на то, обмотка деформации. подверглась ли

Анализ растворенных газов (ДГА) трансформаторного масла. Перегрев или разряд в обмотке приведет к образованию специфических газов. Анализируя газовый состав нефти, тип и серьезность неисправности . можно определить

2.3 Решения

Лечение неисправностей обмотки зависит от конкретного типа и серьезности неисправности.

При незначительных межвитковых замыканиях можно сначала попробовать фильтрацию и сушку масла. При серьезных неисправностях обмотки трансформатор необходимо вывести из эксплуатации для проведения технического обслуживания. Активную часть необходимо вынуть для осмотра, а поврежденную обмотку заменить или перемотать. Если деформация обмотки значительна, может потребоваться замена обмотки или всего трансформатора.

Для профилактики: избегайте длительной работы с перегрузками; проводить испытания на деформацию обмоток сразу после возникновения в системе короткого замыкания; и регулярно проводить профилактические испытания для отслеживания тенденции изменения состояния изоляции обмоток.

III. Основные неисправности

3.1 Симптомы и причины

Сердечником является магнитопровод трансформатора. Основные неисправности – многоточечное заземление и локальный перегрев.

При нормальной работе сердечник может иметь только одну точку заземления. При появлении двух и более точек заземления образуется замкнутая цепь. Под действием переменного магнитного поля будут генерироваться циркулирующие токи, вызывающие локальный перегрев сердечника ..

Другая распространенная проблема — повреждение изоляции между листами кремнистой стали, обычно вызванное механическим повреждением или длительным эксплуатационным старением. Локальные короткие замыкания между листами кремниевой стали увеличивают потери на вихревые токи, что приводит к повышению местной температуры.

3.2 Как диагностировать

К методам диагностики неисправностей ядра относятся:

Измерение тока заземления. Установите амперметр последовательно с линией заземления жилы . Значительное увеличение измеренного тока указывает на возможное многоточечное замыкание на заземление.

Анализ растворенных газов (ДГА) трансформаторного масла. При перегреве активной зоны выделяются характерные газы, и DGA может определить, активная зона . перегрелась ли

Обнаружение частичного разряда. Многоточечное заземление жилы часто сопровождается частичным разрядом, что может быть использовано как вспомогательный метод подтверждения.

3.3 Решения

При многоточечном заземлении жилы в цепь заземления можно временно включить токоограничивающий резистор для ограничения тока заземления. В конечном итоге трансформатор необходимо вывести из эксплуатации на техническое обслуживание. Активную часть следует снять, проверить состояние заземления жилы и удалить ненужные точки заземления.

Если изоляция между листами кремнистой стали повреждена, активную часть также необходимо снять. Поврежденные участки следует отремонтировать с помощью изоляционной обработки или заменить поврежденные листы кремнистой стали.

IV. Дефекты изоляции

4.1 Симптомы и причины

Система изоляции является залогом длительной надежной работы трансформатора. Основными недостатками изоляции являются старение изоляции и поглощение влаги изоляцией..

Старение изоляции. Это неизбежная проблема во время эксплуатации. Под совокупным воздействием электрических, термических, механических факторов и факторов окружающей среды характеристики изоляции со временем постепенно ухудшаются. Скорость старения напрямую связана с рабочей температурой. Согласно принципам термического старения, срок службы изоляционных материалов значительно снижается при повышении рабочей температуры. При инженерном проектировании для оценки обычно используются соответствующие модели термического старения. DGA может обнаруживать характерные газы, образующиеся в процессе старения.

Утеплитель впитывает влагу. Это основная причина внезапного ухудшения характеристик изоляции . Система изоляции в основном включает в себя изоляцию обмоток, межслойную изоляцию и межвитковую изоляцию. Длительная эксплуатация при высоких температурах ускоряет старение изоляционных материалов, снижая их механическую прочность и электрические характеристики. К частым причинам поглощения влаги относятся: старение или повреждение компонентов уплотнений, низкий уровень масла, который увеличивает площадь контакта между изоляционным маслом и воздухом, а также неспособность сапуна предотвратить попадание влаги.

4.2 Как диагностировать

Проверка сопротивления изоляции. С помощью мегаомметра измерьте сопротивление изоляции между обмотками и землей, а также между обмотками. Значительно низкое значение сопротивления указывает на то, что изоляция могла впитать влагу или состариться.

Тест на коэффициент диэлектрических потерь (tanδ). Измерьте коэффициент диэлектрических потерь изоляционного материала . Увеличение значения указывает на снижение характеристик изоляции .

Анализ влаги в масле. Измерьте содержание воды в изоляционном масле. Допустимый уровень влажности следует оценивать в зависимости от уровня напряжения оборудования и условий его эксплуатации. Высоковольтное оборудование обычно предъявляет более строгие требования к влажности. Повышенная влажность указывает на то, что система изоляции впитала воду.

Проверка качества масла. Сюда входит испытание напряжения пробоя, измерение кислотного числа и измерение межфазного натяжения, что позволяет всесторонне оценить состояние изоляционного масла.

4.3 Решения

Для поглощения влаги изоляцией можно провести вакуумную сушку для удаления влаги из изоляционных материалов . Вакуумная фильтрация масла под давлением также может эффективно удалить воду и газы из изоляционного масла.

Если старение изоляции сильное, требуется замена масла или регенерация изоляционного масла. В крайних случаях устаревшие изоляционные материалы необходимо заменить.

Ключевыми профилактическими мерами являются: регулярное проведение испытаний изоляции и анализ тенденций изменения состояния изоляции ; поддержание уплотнительной системы в исправном состоянии для предотвращения попадания влаги; обеспечение правильной работы сапуна и регулярная замена осушителя.

V. Неисправности переключателя ответвлений

5.1 Симптомы и причины

Переключатель ответвлений является одним из компонентов трансформатора с относительно высокой интенсивностью отказов. К частым проблемам относятся плохой контакт контактов, эрозия контактов и неисправности механизма переключения.

При плохом контакте контактное сопротивление увеличивается, вызывая сильный локальный нагрев. Со временем контакты могут подгореть или даже свариться. Симптомы включают: повышенную температуру масла , аномальное выходное напряжение и повышенный дисбаланс сопротивления постоянному току .

К основным причинам относятся: недостаточное давление контактной пружины, что приводит к плохому контакту; окисление или загрязнение контактной поверхности, увеличивающее контактное сопротивление; износ контактов, вызванный частыми переключениями; и механические неисправности в механизме переключения, препятствующие правильному переключению.

5.2 Как диагностировать

Проверка сопротивления постоянному току. Измерьте сопротивление постоянному току в каждом положении ответвления. Если сопротивление в определенном положении значительно выше, это указывает на плохой контакт в этом положении.

Инфракрасное измерение температуры. Во время работы используйте инфракрасную тепловизионную камеру для наблюдения за распределением температуры вокруг зоны переключателя ответвлений и выявления локальных точек перегрева.

Тест переключения. Выполните пошаговые операции переключения, чтобы проверить, происходит ли работа плавно и достигает ли переключатель ответвлений правильного положения.

5.3 Решения

При плохом контакте трансформатор можно предварительно вывести из эксплуатации. Переключатель ответвлений можно переключать вперед и назад несколько раз для удаления оксидной пленки на контактной поверхности механическим воздействием. Если проблема остается, активную часть необходимо снять для проверки. Контакты следует отремонтировать путем полировки или заменить, если они сильно обожжены.

В целях профилактики: избегайте частой работы без нагрузки переключателей РПН в условиях нагрузки; регулярно проверять рабочий механизм и состояние контактов.

VI. Ухудшение качества масла и утечки

6.1 Симптомы и причины

Масляные трансформаторы используют изолирующее масло как для изоляции, так и для рассеивания тепла. Ухудшение качества масла повлияет на рабочие характеристики и срок службы трансформатора.

На ухудшение качества масла указывают: более темный цвет масла, повышенное кислотное число, увеличенный коэффициент диэлектрических потерь и сниженное напряжение пробоя . Причинами является окисление изоляционного масла при длительной эксплуатации. В масляных трансформаторах изоляционное масло выполняет как изоляционную, так и охлаждающую функции. Ухудшение качества масла снижает способность рассеивания тепла и снижает общий уровень изоляции.

Утечка масла является очень распространенной внешней неисправностью масляных трансформаторов . Утечка масла не только уменьшает количество масла, но также позволяет влаге и примесям проникать в масляный бак, ускоряя ухудшение качества масла..

6.2 Как диагностировать

Анализ качества масла. Регулярно собирайте пробы масла для испытаний, включая напряжение пробоя, содержание влаги, кислотное число и коэффициент диэлектрических потерь.

Проверка уровня масла. Проверьте указатель уровня масла. Постоянное снижение уровня масла указывает на возможную утечку.

Визуальный осмотр. Проверьте масляный бак, сварные швы, клапаны, уплотнительные прокладки и другие места на наличие признаков утечки масла.

6.3 Решения

При ухудшении качества масла может быть проведена фильтрационная и регенерационная обработка для удаления влаги, примесей и продуктов разложения. Сильно изношенное масло следует сразу заменить.

Устранение утечки масла зависит от места и причины утечки: замените уплотнительные компоненты, если прокладка протекает; отремонтировать сварные швы, если в местах сварных соединений возникла течь; отремонтируйте или замените клапаны, если они протекают.

В целях профилактики: регулярно проводить качества масла ; проверки поддерживайте нормальный уровень масла и избегайте чрезмерно низкого уровня масла; убедитесь, что сапун работает правильно.

VII. Неисправности системы охлаждения

7.1 Симптомы и причины

трансформатора Система охлаждения отвечает за отвод тепла, выделяющегося во время работы. При выходе из строя системы охлаждения трансформатора повышение температуры может превысить допустимый предел, ускоряя старение изоляции..

К распространенным неисправностям системы охлаждения относятся: засорение радиаторов, снижающее эффективность рассеивания тепла; поломки масляного насоса, нарушающие циркуляцию масла; вентиляторы не работают или работают на недостаточной скорости; и утечки в более холодных трубопроводах.

7.2 Как диагностировать

Контроль температуры масла. Проверьте температуру масла в верхней части трансформатора. Если температура масла значительно выше нормальной при той же нагрузке и температуре окружающей среды, это указывает на системы охлаждения . неисправность

Проверка холодильного оборудования. Проверьте рабочее состояние масляных насосов и вентиляторов, чтобы убедиться, что они работают правильно.

Проверка радиатора. Проверьте, не накопила ли на поверхности радиатора чрезмерную пыль, которая может повлиять на рассеивание тепла.

7.3 Решения

Если радиатор засорен, очистите или продуйте его, чтобы восстановить способность рассеивания тепла. Если масляный насос или вентилятор повреждены, отремонтируйте или замените их. Если охладитель протекает, найдите и устраните место утечки.

Для профилактики: регулярно чистите радиаторы; регулярно проверять масляные насосы и вентиляторы; и провести комплексную проверку и техническое обслуживание системы охлаждения перед началом высокотемпературного сезона.

VIII. Быстрое сравнение различных неисправностей

IX. Технологии профилактического обслуживания и диагностики неисправностей

9.1 Регулярное профилактическое тестирование

Профилактические испытания являются важным методом раннего выявления потенциальных неисправностей трансформаторов. К основным пунктам теста относятся:

• Проверка сопротивления изоляции

• Тест сопротивления постоянному току

• Тест соотношения оборотов

• Проверка коэффициента диэлектрических потерь

• Анализ растворенных газов (DGA) трансформаторного масла

• Обнаружение частичного разряда

• Инфракрасное тепловизионное обнаружение

Регулярное проведение этих испытаний и сбор исторических данных для анализа тенденций позволяют выявить потенциальные признаки неисправностей до того, как они перерастут в серьезные неисправности.

9.2 Анализ растворенных газов (DGA)

В настоящее время DGA является одним из наиболее широко используемых методов диагностики неисправностей трансформаторов . Когда внутри трансформатора возникают тепловые или электрические неисправности, изоляционное масло и твердые изоляционные материалы разлагаются и выделяют особые газы. Анализируя состав и концентрацию растворенных газов в масле, тип неисправности (например, перегрев, разряд, старение изоляции и т. д.) и серьезность.можно определить

Различные типы неисправностей создают разные комбинации характерных газов. Для предварительной идентификации неисправностей можно использовать такие методы, как метод трех соотношений. Регулярные испытания DGA важных трансформаторов и анализ тенденций содержания газа могут обеспечить раннее предупреждение о неисправности.

9.3 Обнаружение инфракрасного тепловидения

Инфракрасное тепловидение позволяет обнаружить распределение температуры на поверхности оборудования без отключения трансформатора и выявить локальные точки перегрева. Этот метод подходит для обнаружения таких неисправностей, как плохой контакт в переключателях ответвлений , перегрев втулочных соединений и локальный перегрев сердечника . Он не требует выключения или физического контакта, что делает его относительно удобным.

9.4 Технология интеллектуального мониторинга

С быстрым развитием сенсорных и коммуникационных технологий системы онлайн-мониторинга трансформаторов становятся все более распространенными. Благодаря постоянному мониторингу таких параметров, как температура масла, температура обмотки, растворенные в масле газы и частичный разряд, рабочее состояние трансформаторов можно отслеживать в режиме реального времени.

IX. Заключение

трансформаторов Распространенные неисправности затрагивают множество аспектов, включая обмотки, сердечники, изоляцию, переключатели ответвлений, качество масла и системы охлаждения. Большинство неисправностей на самом деле проявляют предупреждающие признаки на ранней стадии, такие как аномальное повышение температуры масла , изменения содержания газа и сопротивления постоянному току . дисбаланс Если эти сигналы можно обнаружить и устранить вовремя, эскалации неисправности, как правило, можно избежать.

Для пользователей трансформаторов создание стандартизированной системы профилактических испытаний , оснащение необходимым испытательным оборудованием, сбор эксплуатационных данных и проведение анализа тенденций являются надежными мерами по снижению рисков отказов и продлению срока службы оборудования.

Zisheng Electric уже много лет занимается исследованиями, разработками и производством трансформаторов и силового оборудования. Ее продукция охватывает масляные трансформаторы, , трансформаторы сухого типа , , трансформаторы из аморфных сплавов и распределительные устройства. Компания обеспечивает производство по индивидуальному заказу в соответствии с такими стандартами, как IEC 60076 и ГОСТ , обслуживая рынки Ближнего Востока, Южной Америки, Африки и России. По вопросам эксплуатации трансформатора, , диагностики неисправностей при обслуживании или выбора оборудования клиенты могут отправлять параметры проекта через официальные каналы Zisheng Electric для технической связи.

Zisheng Electric — многолетний опыт исследований, разработок и производства энергетического оборудования. Ее продукция включает в себя трансформаторы сухого типа, , масляные трансформаторы, , трансформаторы из аморфных сплавов , а также распределительные устройства , производство которых производится по индивидуальному заказу в соответствии с международными стандартами, такими как IEC 60076 и ГОСТ . Компания обслуживает клиентов на Ближнем Востоке, в Южной Америке, Африке и России. Для поддержки, связанной с диагностикой неисправностей трансформатора, , эксплуатацией и обслуживанием или выбором оборудования., пожалуйста, отправьте параметры проекта через официальные каналы Zisheng Electric для получения технической помощи.