Аналіз поширених несправностей трансформатора: причини, методи діагностики та заходи щодо усунення

Трансформатори відіграють вирішальну роль в енергосистемах, виконуючи перетворення напруги та розподіл електроенергії, і їх робочий стан безпосередньо впливає на надійність електропостачання. Чи є це масляний трансформатор або a сухого трансформатора , можуть виникнути проблеми після тривалої експлуатації. Деякі дефекти розвиваються поступово, лише з незначними відхиленнями параметрів на початку. Якщо їх вчасно не виявити, вони можуть поступово погіршуватися і в кінцевому підсумку призвести до зупинки або навіть перегорання обладнання.

Для енергетичних компаній, підрядників EPC та промислових споживачів розуміння поширених несправностей трансформаторів , способів їх ідентифікації та вирішення може допомогти вчасно виявити проблеми на етапі експлуатації проекту та зменшити втрати, спричинені незапланованими відключеннями.

Компанія Zisheng Electric протягом багатьох років бере активну участь у дослідженні та розробці трансформаторів, виробництві та послугах підтримки проектів, накопичуючи певний аналіз несправностей та досвід експлуатації та обслуговування в різних прикладних середовищах. Базуючись на загальних проблемах, що виникають під час фактичної експлуатації, у цій статті аналізуються основні типи несправностей трансформатора, методи діагностики та відповідні заходи з усунення.

I. Основна класифікація несправностей трансформаторів

З точки зору локалізації несправності, несправності трансформатора в основному відбуваються в обмотках, сердечниках, системах ізоляції, перемикачах РПН, прохідних втулках і системах охолодження . З точки зору характеристик несправності їх можна класифікувати на електричні несправності, термічні несправності, механічні несправності та несправності, пов’язані з маслом.

II. Несправності обмоток

2.1 Симптоми та причини

Обмотка є однією з найбільш схильних до поломок частин трансформатора. Загальні несправності в основному включають міжвиткове коротке замикання , міжшарове коротке замикання та деформацію обмотки.

При міжвитковому або міжшаровому короткому замиканні в короткозамкненій ділянці утворюється великий циркуляційний струм, що призводить до швидкого підвищення температури обмотки. Симптоми включають: аномально високу температуру масла , збільшення струму на стороні джерела живлення та незбалансований опір постійному струму між фазами. У важких випадках з масляного бака також можна почути ненормальний шум.

Основні причини короткого замикання зазвичай включають: старіння ізоляції або поглинання вологи, що знижує міцність ізоляції; приховані проблеми, що залишилися при виготовленні, наприклад, пошкодження самої міжвиткової ізоляції; і удари від струмів короткого замикання під час роботи, які викликають деформацію обмотки та подальше пошкодження ізоляції.

Деформація обмотки здебільшого спричинена електромагнітними силами, що виникають під час зовнішніх коротких замикань. Після короткого замикання трансформатора в розетці або найближчого короткого замикання обмотка може зазнати незворотної деформації. Незважаючи на те, що трансформатор може продовжувати працювати в цей час, ізоляція вже може бути пошкоджена, що підвищує ймовірність розвитку короткого замикання пізніше.

2.2 Як діагностувати

Діагностика пошкоджень обмотки в основному базується на таких методах:

Тест опору постійному струму. Виміряйте опір постійному струму кожної фазної обмотки. Якщо частота трифазного дисбалансу перевищує норматив (як правило, 2%), це в основному може свідчити про наявність міжвиткового короткого замикання або поганого контакту.

Перевірка коефіцієнта обертання. Виміряйте співвідношення напруг у кожному положенні крана. Якщо відхилення виходить за межі допустимого, то міжвиткове замикання . в обмотці може бути

Перевірка опору короткого замикання. Зміни опору короткого замикання можуть вказувати на те, чи обмотка деформації. зазнала

Аналіз розчинених газів (DGA) трансформаторного масла. Перегрів або розряд в обмотці призведе до утворення специфічних газів. Аналізуючи склад газу в нафті, тип і ступінь несправності . можна визначити

2.3 Рішення

Лікування пошкоджень обмоток залежить від конкретного типу пошкодження та тяжкості.

Для незначних міжвиткових коротких замикань спочатку можна спробувати фільтрацію масла та осушення. У разі серйозних несправностей обмотки трансформатор необхідно вивести з експлуатації для технічного обслуговування. Активну частину необхідно витягти для огляду, а пошкоджену обмотку замінити або перемотати. Якщо деформація обмотки сильна, може знадобитися заміна обмотки або всього трансформатора.

Для профілактики: уникайте тривалої роботи при перевантаженні; проводити випробування на деформацію обмоток негайно після виникнення в системі несправностей короткого замикання; і регулярно проводити профілактичні випробування для моніторингу тенденції зміни стану ізоляції обмоток.

III. Основні несправності

3.1 Симптоми та причини

Сердечником є ​​магнітопровод трансформатора. Основні несправності - багатоточкове заземлення і локальний перегрів.

Під час нормальної роботи сердечник може мати лише одну точку заземлення. Після появи двох або більше точок заземлення утворюється замкнене коло. Під змінним магнітним полем утворюватимуться циркуляційні струми, що призведе до локального перегріву сердечника ..

Іншою поширеною проблемою є пошкодження ізоляції між листами кремнієвої сталі, зазвичай викликане механічними пошкодженнями або тривалим експлуатаційним старінням. Локальні короткі замикання між листами кремнієвої сталі збільшують втрати на вихрові струми, що призводить до підвищення місцевої температури.

3.2 Як діагностувати

Методи діагностики основних несправностей включають:

Вимірювання струму заземлення. Встановіть амперметр послідовно з лінією заземлення сердечника . Значне збільшення виміряного струму вказує на можливе багатоточкове замикання на заземлення.

Аналіз розчинених газів (DGA) трансформаторного масла. Перегрів серцевини генерує характерні гази, і DGA може визначити, чи серцевини перегріву. зазнало

Виявлення часткового розряду. Багатоточкове заземлення сердечника часто супроводжується частковим розрядом, який можна використовувати як допоміжний метод підтвердження.

3.3 Рішення

Для багатоточкового заземлення сердечника резистор, що обмежує струм, може бути тимчасово підключений до ланцюга заземлення, щоб обмежити струм заземлення. Зрештою, трансформатор необхідно вивести з експлуатації для технічного обслуговування. Активну частину слід підняти, перевірити стан заземлення жили та видалити непотрібні точки заземлення.

Якщо ізоляція між листами кремнієвої сталі пошкоджена, активну частину також потрібно підняти. Пошкоджені ділянки слід відремонтувати за допомогою обробки ізоляції або замінити пошкоджені листи кремнієвої сталі.

IV. Несправності ізоляції

4.1 Симптоми та причини

Система ізоляції є запорукою довгострокової надійної роботи трансформатора. Основними дефектами ізоляції є старіння ізоляції та поглинання вологи ізоляції.

Старіння ізоляції. Це неминуча проблема під час експлуатації. Під сукупним впливом електричних, теплових, механічних факторів і факторів навколишнього середовища характеристики ізоляції поступово погіршуються з часом. Швидкість старіння безпосередньо залежить від робочої температури. Згідно з принципами термічного старіння, термін служби ізоляційних матеріалів значно зменшується з підвищенням робочої температури. У інженерному проектуванні для оцінки зазвичай використовують відповідні моделі теплового старіння. DGA може виявляти характерні гази, що утворюються під час процесу старіння.

Вологопоглинання ізоляції. Це основна причина раптового погіршення ізоляції . Система ізоляції в основному включає ізоляцію обмоток, міжшарову ізоляцію та міжвиткову ізоляцію. Тривала високотемпературна робота прискорює старіння ізоляційних матеріалів, знижуючи їх механічну міцність і електричні характеристики. Поширені причини поглинання вологи включають: старіння або пошкодження ущільнювальних компонентів, низький рівень масла, що збільшує площу контакту між ізоляційним маслом і повітрям, і несправність сапуна, який запобігає проникненню вологи.

4.2 Як діагностувати

Випробування опору ізоляції. За допомогою мегомметра виміряйте опір ізоляції між обмотками та землею, а також між обмотками. Значно низьке значення опору вказує на те, що ізоляція могла ввібрати вологу або застаріла.

Тест коефіцієнта діелектричних втрат (tanδ). Виміряйте коефіцієнт діелектричних втрат ізоляційного матеріалу . Збільшення значення вказує на погіршення ізоляційних характеристик.

Аналіз вологи в маслі. Виміряйте вміст води в ізоляційному маслі. Прийнятний рівень вологості слід оцінювати відповідно до рівня напруги обладнання та умов експлуатації. Високовольтне обладнання зазвичай має суворіші вимоги до вологості. Надмірна вологість свідчить про те, що система утеплення ввібрала воду.

Перевірка якості масла. Це включає перевірку напруги пробою, вимірювання кислотного числа та вимірювання міжфазного натягу, які можуть всебічно оцінити стан ізоляційного масла.

4.3 Рішення

Для поглинання вологи ізоляції можна провести обробку під вакуумом для видалення вологи з ізоляційних матеріалів . Вакуумна фільтрація масла під тиском також може ефективно видаляти воду та гази з ізоляційного масла.

Якщо ізоляція старіє серйозно, потрібна заміна масла або регенерація ізоляційного масла. У крайніх випадках старі ізоляційні матеріали необхідно замінити.

Основними профілактичними заходами є: регулярне проведення випробувань ефективності ізоляції та встановлення тенденцій аналізу змін стану ізоляції ; підтримання у справному стані ущільнювальної системи для запобігання проникненню вологи; забезпечення належної роботи сапуна та регулярна заміна осушувача.

V. Несправності перемикача відводів

5.1 Симптоми та причини

Перемикач РПН є одним із компонентів трансформатора з відносно високою частотою відмов. Поширені проблеми включають поганий контакт контактів, ерозію контактів і несправності механізму перемикання.

У разі поганого контакту опір контакту зростає, викликаючи сильне місцеве нагрівання. З часом контакти можуть підгоріти або навіть спаятися. Симптоми включають: підвищену температуру масла , аномальну вихідну напругу та підвищений дисбаланс опору постійного струму .

До основних причин відносяться: недостатній тиск контактної пружини, що призводить до поганого контакту; окислення або забруднення на контактній поверхні, що підвищує контактний опір; знос контактів, викликаний частими перемиканнями; і механічні несправності в механізмі перемикання, що перешкоджає належному перемиканню.

5.2 Як діагностувати

Тест опору постійному струму. Виміряйте опір постійному струму в кожному положенні крана. Якщо опір у певному положенні значно вищий, це свідчить про поганий контакт у цьому положенні.

Інфрачервоне вимірювання температури. Під час роботи використовуйте інфрачервону тепловізійну камеру, щоб спостерігати за розподілом температури навколо зони перемикача РПН і визначати локальні точки перегріву.

Тест на перемикання. Виконайте поетапні операції перемикання, щоб перевірити, чи працює плавно та чи перемикач РПН досягає правильного положення.

5.3 Рішення

При поганому контакті трансформатор спочатку можна вивести з експлуатації. Перемикач РПН можна перемикати вперед і назад кілька разів, щоб механічно видалити оксидну плівку на контактній поверхні. Якщо проблема не зникає, активну частину потрібно витягнути для перевірки. Контакти слід відремонтувати шляхом полірування або замінити, якщо вони сильно обгоріли.

Для профілактики: уникайте частої роботи перемикачів холостого ходу під навантаженням; регулярно перевіряйте робочий механізм і стан контактів.

VI. Погіршення якості масла та витік

6.1 Симптоми та причини

Масляні трансформатори покладаються на ізоляційне масло як для ізоляції, так і для розсіювання тепла. Як тільки якість масла погіршиться, це вплине на робочі характеристики та термін служби трансформатора.

На погіршення якості масла вказують: темніший колір масла, підвищене кислотне число, підвищений коефіцієнт діелектричних втрат і знижена напруга пробою . Серед причин – окислення ізоляційного масла під час тривалої експлуатації. У масляних трансформаторах ізоляційне масло виконує функції ізоляції та охолодження. Погіршена якість масла зменшує тепловіддачу та знижує загальний рівень ізоляції.

Витік масла є дуже поширеною зовнішньою несправністю в масляних трансформаторах . Витік масла не тільки зменшує кількість масла, але також дозволяє волозі та забрудненням проникати в масляний бак, прискорюючи погіршення якості масла.

6.2 Як діагностувати

Аналіз якості масла. Регулярно відбирайте зразки масла для перевірки, включаючи напругу пробою, вміст вологи, кислотне число та коефіцієнт діелектричних втрат.

Перевірка рівня масла. Перевірте індикатор рівня масла. Постійне зниження рівня масла свідчить про можливий витік.

Візуальний огляд. Перевірте масляний бак, зварні шви, клапани, ущільнювальні прокладки та інші ділянки на наявність ознак витоку масла.

6.3 Рішення

У разі погіршення якості масла можна провести фільтрацію та регенерацію для видалення вологи, домішок і продуктів розпаду. Сильно зношене масло слід замінити безпосередньо.

Лікування витоку масла залежить від місця витоку та причини: замініть ущільнювальні компоненти, якщо прокладка тече; відремонтувати зварні шви, якщо у зварювальних з’єднаннях є течі; відремонтуйте або замініть клапани, якщо вони протікають.

Для профілактики: регулярно проводити якості масла ; перевірку підтримувати нормальний рівень масла та уникати надмірно низького рівня масла; переконайтеся, що сапун працює належним чином.

VII. Несправності системи охолодження

7.1 Симптоми та причини

трансформатора Система охолодження відповідає за відведення тепла, що виділяється під час роботи. Якщо система охолодження виходить з ладу, трансформатора підвищення температури може перевищити допустиму межу, прискорюючи старіння ізоляції..

Серед поширених несправностей системи охолодження : заблоковані радіатори, що знижує ефективність відведення тепла; несправності масляного насоса, які переривають циркуляцію масла; вентилятори не працюють або працюють на недостатній швидкості; і витоку в трубопроводах охолоджувача.

7.2 Як діагностувати

Контроль температури масла. Перевірте температуру масла у верхній частині трансформатора. Якщо температура масла значно вища за норму за тих самих умов навантаження та температури навколишнього середовища, це означає, що в системі охолодження може виникнути проблема.

Перевірка холодильного обладнання. Перевірте робочий стан масляних насосів і вентиляторів, щоб переконатися, що вони працюють належним чином.

Перевірка радіатора. Перевірте, чи не накопичилося на поверхні радіатора надмірної кількості пилу, який може вплинути на розсіювання тепла.

7.3 Рішення

Якщо радіатор заблоковано, очистіть або продуйте його, щоб відновити тепловіддачу. Якщо масляний насос або вентилятор пошкоджені, відремонтуйте або замініть їх. Якщо кулер протікає, знайдіть і відремонтуйте місце витоку.

Для профілактики: регулярно чистити радіатори; регулярно перевіряти масляні насоси та вентилятори; і провести комплексну перевірку та технічне обслуговування системи охолодження перед початком сезону високих температур.

VIII. Швидке порівняння різних несправностей

IX. Технології профілактичного обслуговування та діагностики несправностей

9.1 Регулярне профілактичне обстеження

Профілактичне випробування є важливим методом раннього виявлення потенційних несправностей у трансформаторах. Основні тестові елементи включають:

• Випробування опору ізоляції

• Тест опору постійному струму

• Перевірка коефіцієнта обертів

• Перевірка коефіцієнта діелектричних втрат

• Аналіз розчинених газів (DGA) трансформаторного масла

• Виявлення часткового розряду

• Інфрачервоне тепловізорне виявлення

Регулярно проводячи ці тести та накопичуючи історичні дані для аналізу тенденцій, потенційні ознаки несправності можна виявити до того, як вони переростуть у серйозні збої.

9.2 Аналіз розчинених газів (DGA)

DGA в даний час є одним з найбільш широко використовуваних діагностики несправностей трансформатора . методів Коли всередині трансформатора виникають термічні або електричні несправності, ізоляційна олія та тверді ізоляційні матеріали розкладаються та утворюють специфічні гази. Аналізуючи склад і концентрацію розчинених газів в маслі, тип несправності (наприклад, перегрів, розряд, старіння ізоляції тощо) і серйозність.можна визначити

Різні типи дефектів створюють різні комбінації характерних газів. Для попередньої ідентифікації несправності можна використовувати такі методи, як метод трьох співвідношень. Регулярне випробування DGA важливих трансформаторів і встановлення аналізу тенденції вмісту газу можуть забезпечити раннє попередження про несправності.

9.3 Інфрачервоне тепловізорне виявлення

Інфрачервоне тепловізор може виявити розподіл температури на поверхні обладнання без відключення трансформатора та визначити локальні точки перегріву. Цей метод підходить для виявлення таких несправностей, як поганий контакт у перемикачах РПН , перегрів з’єднань втулки та локальний перегрів сердечника . Він не вимагає відключення або фізичного контакту, що робить його відносно зручним.

9.4 Технологія інтелектуального моніторингу

Зі швидким розвитком сенсорних і комунікаційних технологій системи онлайн-моніторингу трансформаторів стають все більш поширеними. Завдяки постійному моніторингу таких параметрів, як температура масла, температура обмотки, розчинені гази в маслі та частковий розряд, робочий стан трансформаторів можна контролювати в режимі реального часу.

IX. Висновок

трансформатора Поширені несправності стосуються багатьох аспектів, включаючи обмотки, сердечники, ізоляцію, перемикачі РПН, якість масла та системи охолодження. Більшість несправностей фактично виявляють попереджувальні ознаки на ранній стадії, такі як аномальне підвищення температури масла , зміни вмісту газу та дисбаланс опору постійного струму . Якщо ці сигнали можна вчасно виявити та усунути, ескалації несправності загалом можна уникнути.

Для користувачів трансформаторів створення стандартизованої системи профілактичного випробування , обладнання необхідного випробувального обладнання, накопичення робочих даних і проведення аналізу тенденцій є надійними заходами для зменшення ризиків несправностей і продовження терміну служби обладнання.

Компанія Zisheng Electric багато років займається дослідженнями та розробками та виробництвом трансформаторів і енергетичного обладнання. Її продукція охоплює масляні трансформатори, , сухі трансформатори, , трансформатори з аморфних сплавів і розподільні пристрої. Компанія забезпечує індивідуальне виробництво відповідно до таких стандартів, як IEC 60076 і ГОСТ , обслуговуючи ринки Близького Сходу, Південної Америки, Африки та Росії. Для запитів щодо у роботі та технічному обслуговуванні трансформатора , діагностики несправностей або вибору обладнання клієнти можуть надсилати параметри проекту через офіційні канали Zisheng Electric для технічного зв’язку.

Zisheng Electric — багаторічний досвід у дослідженні та розробці енергетичного обладнання та його виробництві. Її продукція включає в себе сухі трансформатори, , масляні трансформатори, , трансформатори з аморфних сплавів і розподільчі пристрої з індивідуальним виробництвом відповідно до міжнародних стандартів, таких як IEC 60076 і ГОСТ . Компанія обслуговує клієнтів на Близькому Сході, Південній Америці, Африці та Росії. Для підтримки, пов’язаної з діагностикою несправностей трансформатора, , експлуатацією та обслуговуванням або вибором обладнання, надішліть параметри проекту через офіційні канали Zisheng Electric, щоб отримати технічну допомогу.