Fehlerüberwachung bei Trockentransformatoren: Fehlerarten, Ursachenanalyse und Überwachungssystem

发布时间：3. November 2025 08:09:26

Trockentransformatoren sind in Hochhäusern, Datenzentren, U-Bahnen und anderen Orten mit hohen Sicherheitsanforderungen weit verbreitet, da sie ölfrei, feuer- und explosionssicher sowie wartungsfreundlich sind. Der Betrieb wird jedoch von der Umgebung, der Last, dem Herstellungsprozess und anderen Faktoren beeinflusst und ist anfällig für verschiedene Arten von Fehlern. Eine genaue Identifizierung der Fehlertypen, eindeutige Ursachen und der Aufbau eines effizienten Überwachungssystems sind unerlässlich, um den stabilen Betrieb des Stromnetzes sicherzustellen.

Erstens, Trocken-Transformator gemeinsame Arten von Störungen

Ausfälle von Trockentransformatoren konzentrieren sich hauptsächlich auf die Kernkomponenten und die Betriebssysteme, und zu den üblichen Typen gehören die folgenden Kategorien:
  1. Fehler in der WicklungDie häufigsten und gefährlichsten Fehler sind Überhitzung der Wicklung, Kurzschlüsse von Windung zu Windung, Kurzschlüsse von Phase zu Phase und Verformung der Wicklung.
  2. KernbruchHauptsächlich manifestiert sich dies in einer Mehrpunkt-Erdung des Eisenkerns, einem zu großen Verlust des Eisenkerns, einem losen Eisenkern oder Vibrationsanomalien.
  3. Ausfall der IsolierungTrocken-Transformatoren sind meist Epoxy gegossen oder nicht-gekapselte Isolierung, Ausfall Formen der Isolierung Alterung, Isolierung Feuchtigkeit, Isolierung Bruch Entladung.
  4. TeilentladungsstörungLokale elektrische Feldkonzentration innerhalb oder auf der Oberfläche der Isolierung, die lokale Durchschlagsentladungen auslöst, ist ein wichtiger Vorläufer für die Verschlechterung der Isolierung.
  5. Versagen des KühlsystemsBei forciert luftgekühlten Trockentransformatoren (AF) kommt es häufig vor, dass die Lüfter beschädigt sind, die Luftgeschwindigkeit nicht ausreicht und die Kühlkanäle blockiert sind.

II. wesentliche Ursachen des Scheiterns

Das Versagen von Trockentransformatoren wird nicht durch einen einzigen Faktor verursacht, sondern die Konstruktion, die Herstellung, der Betrieb, die Umgebung und andere Faktoren spielen eine gemeinsame Rolle bei den Ergebnissen:

1. konstruktive und fertigungstechnische Mängel

  • Der Wickelvorgang entspricht nicht dem Standard, was zu einer ungleichmäßigen Anordnung der Drähte und einer unzureichenden Dicke der Isolierschicht führt, was die potenzielle Gefahr eines Kurzschlusses von Windung zu Windung birgt.
  • Unzureichende Präzision der Eisenkernstapelung, unzureichende Klemmkraft, Vibrationen und übermäßige Wirbelstromverluste im Betrieb, die zur Überhitzung des Eisenkerns führen.
  • Falsche Auswahl der Isoliermaterialien, Temperaturbeständigkeit oder mechanische Festigkeit entspricht nicht den Anforderungen der Arbeitsbedingungen, leicht zu Alterungsschäden.

2. anormale Betriebsbedingungen

  • Bei langfristigem Überlastbetrieb erhöht sich der Wicklungsverlust erheblich, die Temperatur übersteigt die Toleranzgrenze der Isolierung, was die Alterung der Isolierung und die Verformung der Wicklung beschleunigt.
  • Die Spannungsschwankungen sind zu groß oder die dreiphasige Last ist unausgeglichen, was zu einer Sättigung der magnetischen Dichte des Eisenkerns, einem Anstieg der Verluste und Vibrationsgeräuschen führt.
  • Bei häufigem Start-Stopp oder plötzlichem Kurzschluss ist die Wicklung großen elektromagnetischen Kräften ausgesetzt, was leicht zu Drahtverformungen und lockeren Verbindungen führen kann.

3. die Auswirkungen von Umweltfaktoren

  • Wenn die Umgebungsfeuchtigkeit die Norm übersteigt, nimmt das Isoliermaterial von nicht abgedichteten Trockentransformatoren Feuchtigkeit auf, was zu einem Abfall des Isolationswiderstands führt und Entladungsfehler auslöst.
  • Staub, korrosive Gase (z. B. Chemieanlagen, Küstengebiete), die an der Oberfläche der Wicklungen oder Kerne haften, die Isolierschicht zerstören und die Korrosion der Bauteile beschleunigen.
  • Die Umgebungstemperatur ist zu hoch und übersteigt die Fähigkeit des Kühlsystems, die Wärme abzuführen, was zu einem anormalen Gesamttemperaturanstieg des Geräts führt.

4. mangelndes Instandhaltungsmanagement

  • Werden die Kühlkanäle nicht regelmäßig gereinigt, führt die Staubablagerung zu schlechter Belüftung und verminderter Kühlleistung, was zu Überhitzung führt.
  • Vorbeugende Prüfungen wie die Prüfung des Isolationswiderstands und die Erkennung von Teilentladungen werden seit langem nicht mehr durchgeführt, so dass potenzielle Fehler nicht rechtzeitig erkannt werden können.
  • Lüfter, Sensoren und andere Komponenten des Kühlsystems werden nicht regelmäßig gewartet und nach einem Ausfall nicht rechtzeitig ersetzt.

Drittens, trocken-Transformator Fehler Monitoring-System Klassifizierung und Funktionen

Trocken-Transformator-Fehlerüberwachungssystem ist in traditionellen präventiven Überwachung und Online-Echtzeit-Überwachung von zwei Kategorien unterteilt, beide ergänzen sich zu einem kompletten Überwachungssystem:

1. traditionelle präventive Überwachungssysteme

Der Schwerpunkt liegt auf der regelmäßigen manuellen Inspektion, die sich für Szenarien mit geringen Fehlerquoten und einfachen Arbeitsbedingungen eignet, und der Kernansatz umfasst:
  • Prüfung des IsolationswiderstandsMessung des Isolationswiderstandes der Wicklungen gegen Erde und zwischen den Phasen mit Hilfe eines Rütteltisches, um den Grad der Feuchtigkeit oder der Alterung der Isolierung festzustellen.
  • DC-WiderstandstestErmitteln des Gleichstromwiderstandswertes der Wicklung und Behebung von Problemen wie losen Wicklungsverbindungen und Windungsschlüssen.
  • Erkennung von TeilentladungenUltraschalldetektoren oder tragbare Teilentladungsprüfgeräte verwenden, um in regelmäßigen Abständen Entladungssignale vor Ort zu erkennen.
  • Infrarot-ThermometrieScannen der Oberfläche eines Transformators mit einer Infrarotkamera, um Bereiche mit Überhitzung in Wicklungen, Kernen, Verbindungen usw. zu identifizieren.

2. online Echtzeit-Überwachungssystem

Auf der Grundlage von Sensortechnologie und Datenübertragungstechnologie realisiert es eine ununterbrochene 24-Stunden-Überwachung, geeignet für wichtige Lastorte, das Kernmodul umfasst:
  • Modul zur TemperaturüberwachungDie Temperatur der Wicklung, des Kerns und der Umgebung kann in Echtzeit mit einem faseroptischen Temperatursensor oder einem PT100-Sensor erfasst werden, und der Alarm wird automatisch ausgegeben, wenn die Temperatur den Grenzwert überschreitet.
  • Teilentladungs-Online-ÜberwachungsmodulDas Entladungssignal wird über den eingebauten Kopplungssensor erfasst und mit einem Algorithmus kombiniert, der die Stärke und den Ort der Entladung analysiert, um frühzeitig vor Isolationsfehlern zu warnen.
  • Modul zur SchwingungsüberwachungErfassung von Vibrationssignalen aus dem Transformatorbetrieb mit Hilfe von Vibrationssensoren, um die Merkmale von Fehlern wie lockeren Eisenkernen und verformten Wicklungen zu analysieren.
  • Integrierte ÜberwachungsplattformIntegration verschiedener Arten von Überwachungsdaten, um Fernüberwachung, Datenspeicherung, Fehlerdiagnose und historische Datenanalyse zu ermöglichen und die Effizienz von Betrieb und Wartung zu verbessern.

Viertens: Was sind die häufigsten Probleme bei der Fehlerüberwachung von Trockentransformatoren?

  1. F: Was sind die häufigsten Anzeichen für eine Überhitzung von Trockentransformatorwicklungen?A: Die Haupterscheinungen sind ein anormaler Anstieg der Oberflächentemperatur des Geräts, ein kontinuierlicher Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Kühlgebläses, das Auftreten eines seltsamen Geruchs (Alterung der Isolierung), der Lastfaktor hat die Norm nicht überschritten, aber der Temperaturanstieg übersteigt die Norm.
  2. F: Wie stark beeinflusst die Umgebungsfeuchtigkeit die Isolierung von Trockentransformatoren?A: die Auswirkung ist erheblich, die relative Luftfeuchtigkeit übersteigt 85%, nicht gekapselt Transformator Isoliermaterial ist leicht zu absorbieren Feuchtigkeit, was zu Isolationswiderstand fallen, und sogar dazu führen, dass Teilentladung, ist es empfehlenswert, die Betriebsumgebung Feuchtigkeit in 40%-70% zu kontrollieren.
  3. F: Welche Vorteile haben Online-Überwachungssysteme gegenüber der herkömmlichen manuellen Überwachung?A: Zu den Vorteilen gehören eine starke Echtzeit-Überwachung ohne Unterbrechung rund um die Uhr, die Fähigkeit, transiente Fehlersignale (z. B. plötzliche Teilentladungen) zu erfassen, die Reduzierung der Kosten für eine manuelle Inspektion und die Möglichkeit einer Fernwarnung, um eine Ausweitung des Fehlers zu vermeiden.
  4. F: Bedeuten Teilentladungen in Trockentransformatoren immer einen Ausfall der Isolierung?A: Nicht unbedingt. Geringfügige Teilentladungen können durch vorübergehende Umweltfaktoren (z. B. zu hohe Luftfeuchtigkeit) verursacht werden, aber wenn die Intensität der Entladung weiter zunimmt oder häufig auftritt, deutet dies auf eine Verschlechterung der Isolierung hin, die umgehend behoben werden muss.
  5. F: Was ist die Folge eines Lüfterausfalls bei einem zwangsluftgekühlten Trockentransformator?A: Der Ausfall des Lüfters führt zu einem plötzlichen Abfall der Kühlleistung. Wenn der Transformator unter Last läuft, steigt die Wicklungstemperatur schnell an, was kurzfristig zu einer beschleunigten Alterung der Isolierung und langfristig zu einem Kurzschluss der Wicklung führen kann.
  6. F: Wie lässt sich feststellen, ob ein Mehrpunkt-Erdschluss im Kern eines Trockentransformators vorliegt?A: kann durch den Kern zu Boden Isolationswiderstand gemessen werden, wenn der Widerstandswert kleiner als 1MΩ ist, die Wahrscheinlichkeit von Multi-Punkt-Erdung; zur gleichen Zeit, kombiniert mit Vibrationsüberwachung, Multi-Punkt-Erdung wird zu abnormalen Vibrationen des Kerns führen, Verlust zu erhöhen.
  7. F: Was ist die Hauptursache für die Verformung von Wicklungen in Trockentransformatoren?A: Zu den Hauptursachen gehören plötzliche Kurzschlussstöße, langfristiger Überlastbetrieb, Stöße während des Transports oder der Installation und unzureichende Klemmkraft beim Aufwickeln der Wicklungen.
  8. F: Müssen die Sensoren in einem Online-Überwachungssystem regelmäßig gewartet werden?A: Ja, es wird empfohlen, die Sensorverkabelung auf Lockerheit, den Glasfasersensor auf Bruch und die Kalibriergenauigkeit des Temperatursensors alle 6-12 Monate zu überprüfen, um genaue Überwachungsdaten zu gewährleisten.
  9. F: Können Trockentransformatoren in staubigen Umgebungen betrieben werden?A: Es wird nicht empfohlen, für eine lange Zeit laufen, Staubansammlung wird die Wärmeableitung Kanal blockieren, was zu einer schlechten Wärmeableitung, während Staub kann leitfähige Verunreinigungen enthalten, an der Isolierung Oberfläche wird die Isolierung Leistung zu verringern, müssen regelmäßig gereinigt werden und eine gute Arbeit der Staubkontrolle Maßnahmen.
  10. F: Welcher Zusammenhang besteht zwischen präventiven Tests und Online-Überwachung?A: Die beiden sind komplementär, Online-Überwachung konzentriert sich auf Echtzeit-Frühwarnung, präventive Prüfung (z. B. jährliche Isolationsprüfung, DC-Widerstandstest) konzentriert sich auf eingehende Untersuchung von potenziellen Fehlern, die Kombination der Verwendung des Transformators kann umfassend sein, um den sicheren Betrieb des Transformators zu gewährleisten.