Supervisión de averías en transformadores de tipo seco: tipos de averías, análisis de causas y sistema de supervisión

En primer lugar, los tipos comunes de fallo de los transformadores de tipo seco

1. Fallo de bobinadoLos fallos más comunes y peligrosos son el sobrecalentamiento del devanado, los cortocircuitos entre espiras, los cortocircuitos entre fases y la deformación del devanado.
2. Fallo del núcleo: Principalmente se manifiesta como puesta a tierra multipunto del núcleo de hierro, pérdida demasiado grande del núcleo de hierro, núcleo de hierro suelto o anomalía de vibración.
3. Fallo de aislamientoTransformadores de tipo seco : Los transformadores de tipo seco son en su mayoría de fundición epoxi o aislamiento no encapsulado, las formas de fallo de envejecimiento del aislamiento, la humedad del aislamiento, la descarga de rotura del aislamiento.
4. fallo de descarga parcialEl deterioro del aislamiento puede deberse a la concentración localizada de campos eléctricos en el interior o en la superficie del aislamiento, que desencadena descargas locales de ruptura.
5. Fallo del sistema de refrigeraciónEn los transformadores de tipo seco refrigerados por aire forzado (AF), es frecuente que los ventiladores se dañen, que la velocidad del aire sea insuficiente y que los canales de refrigeración se bloqueen.

II. Causas fundamentales del fracaso

1. Defectos de diseño y fabricación

• El proceso de bobinado no está a la altura de las normas, lo que provoca una disposición irregular de los hilos y un grosor insuficiente de la capa aislante, que entierra el peligro potencial de cortocircuito de vuelta a vuelta.
• Precisión insuficiente del apilamiento del núcleo de hierro, fuerza de apriete insuficiente, vibración y pérdida excesiva de corriente parásita en funcionamiento, lo que desencadena el sobrecalentamiento del núcleo de hierro.
• La selección inadecuada de los materiales de aislamiento, el nivel de resistencia a la temperatura o la resistencia mecánica no cumplen los requisitos de las condiciones de trabajo, fácil de envejecimiento daños.

2. Condiciones anormales de funcionamiento

• El funcionamiento a largo plazo con sobrecarga, la pérdida del bobinado aumenta significativamente, la temperatura supera el límite de tolerancia del aislamiento, lo que acelera el envejecimiento del aislamiento y la deformación del bobinado.
• La fluctuación de la tensión es demasiado grande o el desequilibrio de la carga trifásica, lo que provoca la saturación de la densidad magnética del núcleo de hierro, el aumento de las pérdidas y el ruido de las vibraciones.
• En caso de arranque y parada frecuentes o de cortocircuito repentino, el bobinado se ve sometido a una enorme fuerza electromagnética, lo que puede provocar fácilmente la deformación del cable y el aflojamiento de las juntas.

3. Impacto de los factores medioambientales

• Si la humedad ambiental supera la norma, el material aislante del transformador de tipo seco no sellado absorbe humedad, lo que provoca un descenso de la resistencia del aislamiento y desencadena fallos de descarga.
• Polvo, gases corrosivos (por ejemplo, plantas químicas, zonas costeras) que se adhieren a la superficie de los devanados o núcleos, destruyendo la capa aislante y acelerando la corrosión de los componentes.
• La temperatura ambiente es demasiado alta, superando la capacidad del sistema de refrigeración para disipar el calor, lo que provoca un aumento anormal de la temperatura general del equipo.

4. Falta de gestión del mantenimiento

• Si no se limpian regularmente los canales de refrigeración, la acumulación de polvo provoca una ventilación deficiente y la reducción de la eficacia de la refrigeración desencadena el sobrecalentamiento.
• Las pruebas preventivas, como las pruebas de resistencia del aislamiento y la detección de descargas parciales, no se han realizado durante mucho tiempo, y los fallos potenciales no pueden detectarse a tiempo.
• Los ventiladores, sensores y otros componentes del sistema de refrigeración no se revisan con regularidad y no se sustituyen a tiempo tras averiarse.

Tercero, clasificación y características del sistema de monitorización de averías en transformadores de tipo seco

1. Sistemas tradicionales de vigilancia preventiva

• Prueba de resistencia del aislamientoMedición de la resistencia de aislamiento de los devanados a tierra y entre fases mediante una mesa vibratoria para determinar el grado de humedad o envejecimiento del aislamiento.
• Prueba de resistencia CCDetecta el valor de resistencia de CC del devanado y soluciona problemas como uniones sueltas del devanado y cortocircuitos entre espiras.
• Detección de descargas parcialesDetector de descargas parciales: Utilice detectores ultrasónicos o comprobadores portátiles de descargas parciales para detectar señales de descarga in situ a intervalos regulares.
• termometría de infrarrojos: Escaneado de la superficie de un transformador con una cámara de infrarrojos para identificar zonas de sobrecalentamiento en bobinados, núcleos, juntas, etc.

2. Sistema de control en línea en tiempo real

• Módulo de control de temperaturaLa temperatura del bobinado, el núcleo y el entorno puede recogerse en tiempo real mediante un sensor de temperatura de fibra óptica o un sensor PT100, y la alarma se emitirá automáticamente cuando la temperatura supere el límite.
• Módulo de monitorización en línea de descargas parcialesLa señal de descarga se recoge a través del sensor de acoplamiento integrado, combinado con un algoritmo que analiza la intensidad y la ubicación de la descarga para proporcionar una alerta temprana de fallos de aislamiento.
• Módulo de control de vibraciones: Recogida de señales de vibración del funcionamiento del transformador mediante sensores de vibración para analizar las características de los fallos, como núcleos de hierro sueltos y devanados deformados.
• Plataforma de vigilancia integradaControl remoto: integre varios tipos de datos de control para lograr el control remoto, el almacenamiento de datos, el diagnóstico de averías y el análisis de datos históricos, y mejore la eficacia del funcionamiento y el mantenimiento.

En cuarto lugar, ¿cuáles son los problemas comunes de la supervisión de averías de los transformadores de tipo seco?

1. P: ¿Cuáles son los signos habituales de sobrecalentamiento en devanados de transformadores de tipo seco?R: Las principales manifestaciones son el aumento anormal de la temperatura de la superficie del equipo, el funcionamiento continuo a alta velocidad del ventilador de refrigeración, la aparición de un olor extraño (envejecimiento del aislamiento), el factor de carga no ha superado la norma pero el aumento de temperatura supera la norma.
2. P: ¿En qué medida afecta la humedad ambiental al aislamiento de los transformadores de tipo seco?R: el impacto es significativo, la humedad relativa supera 85%, material de aislamiento del transformador no encapsulado es fácil de absorber la humedad, lo que resulta en la caída de la resistencia de aislamiento, e incluso causar una descarga parcial, se recomienda controlar la humedad ambiente de funcionamiento en 40%-70%.
3. P: ¿Cuáles son las ventajas de los sistemas de vigilancia en línea frente a la vigilancia manual tradicional?R: Entre sus ventajas se incluyen una sólida supervisión ininterrumpida las 24 horas del día en tiempo real; la capacidad de captar señales de fallos transitorios (por ejemplo, descargas parciales repentinas); la reducción del coste de la inspección manual; y la realización de alertas remotas para evitar la expansión del fallo.
4. P: ¿Las descargas parciales en los transformadores de tipo seco significan siempre un fallo de aislamiento?R: No necesariamente, las descargas parciales leves pueden deberse a factores ambientales temporales (por ejemplo, un exceso de humedad), pero si la intensidad de la descarga sigue aumentando o se produce con frecuencia, indica que el aislamiento se ha deteriorado y es necesario solucionarlo con prontitud.
5. P: ¿Cuál es la consecuencia del fallo de un ventilador en un transformador de tipo seco refrigerado por aire forzado?R: El fallo del ventilador provocará un descenso repentino de la eficacia de la refrigeración, si el transformador funciona con carga, la temperatura del devanado aumentará rápidamente, lo que puede desencadenar un envejecimiento acelerado del aislamiento a corto plazo y, a largo plazo, puede provocar un cortocircuito en el devanado.
6. P: ¿Cómo determinar si hay un fallo a tierra multipunto en el núcleo de un transformador de tipo seco?R: se puede medir por la resistencia de aislamiento del núcleo a tierra, si el valor de la resistencia es inferior a 1MΩ, la probabilidad de puesta a tierra multipunto; al mismo tiempo, combinado con el control de vibraciones, la puesta a tierra multipunto conducirá a una vibración anormal del núcleo, aumento de la pérdida.
7. P: ¿Cuál es la principal causa de deformación del bobinado en los transformadores de tipo seco?R: Las principales causas son los cortocircuitos repentinos, el funcionamiento con sobrecarga prolongada, los golpes durante el transporte o la instalación y la fuerza de sujeción insuficiente durante el bobinado de los arrollamientos.
8. P: ¿Necesitan mantenimiento periódico los sensores de un sistema de vigilancia en línea?R: Sí, se recomienda comprobar si el cableado del sensor está suelto, si el sensor de fibra óptica está roto y la precisión de la calibración del sensor de temperatura cada 6-12 meses para garantizar la precisión de los datos de monitorización.
9. P: ¿Pueden funcionar los transformadores de tipo seco en entornos polvorientos?R: No se recomienda que funcione durante mucho tiempo, la acumulación de polvo bloqueará el canal de disipación de calor, resultando en una mala disipación de calor, mientras que el polvo puede contener impurezas conductoras, adheridas a la superficie de aislamiento reducirá el rendimiento del aislamiento, es necesario limpiar regularmente y hacer un buen trabajo de medidas de control de polvo.
10. P: ¿Qué relación hay entre las pruebas preventivas y la vigilancia en línea?R: Los dos son complementarios, la supervisión en línea se centra en la alerta temprana en tiempo real, las pruebas preventivas (como la prueba anual de aislamiento, la prueba de resistencia de CC) se centra en la investigación en profundidad de posibles fallos, la combinación del uso del transformador puede ser completa para garantizar el funcionamiento seguro del transformador.