Surveillance des défauts des transformateurs à sec : types de défauts, analyse des causes et système de surveillance

Premièrement, les types de défaillance les plus courants des transformateurs à sec

1. Défaut d'enroulementLes défauts les plus courants et les plus dangereux sont la surchauffe de l'enroulement, les courts-circuits tour à tour, les courts-circuits phase à phase et la déformation de l'enroulement.
2. Défaillance du noyauLes anomalies se manifestent principalement par une mise à la terre multipoints du noyau de fer, une perte trop importante du noyau de fer, un relâchement du noyau de fer ou une anomalie vibratoire.
3. Défaut d'isolationLes transformateurs de type sec sont principalement des isolants coulés en époxy ou non encapsulés. Les défaillances sont dues au vieillissement de l'isolant, à l'humidité de l'isolant, à la rupture de l'isolant et à la décharge.
4. défaut de décharge partielleLe rapport de la Commission européenne sur l'état de l'environnement et du développement durable (CEDD) : La concentration d'un champ électrique localisé à l'intérieur ou à la surface de l'isolant, déclenchant des décharges de claquage locales, est un précurseur important de la détérioration de l'isolation.
5. Défaillance du système de refroidissementPour les transformateurs secs à refroidissement par air forcé (AF), il est fréquent que les ventilateurs soient endommagés, que la vitesse de l'air soit insuffisante et que les canaux de refroidissement soient obstrués.

II. Principales causes d'échec

1. les défauts de conception et de fabrication

• Le processus d'enroulement n'est pas conforme aux normes, ce qui se traduit par une disposition inégale des fils et une épaisseur insuffisante de la couche d'isolation, d'où un risque potentiel de court-circuit tour à tour.
• Manque de précision dans l'empilage des noyaux de fer, force de serrage insuffisante, vibrations et perte excessive de courant de Foucault en cours de fonctionnement, provoquant la surchauffe des noyaux de fer.
• Mauvaise sélection des matériaux d'isolation, niveau de résistance à la température ou résistance mécanique ne répondant pas aux exigences des conditions de travail, facile à endommager par le vieillissement.

2. des conditions de fonctionnement anormales

• En cas de surcharge à long terme, la perte de l'enroulement augmente considérablement, la température dépasse la limite de tolérance de l'isolation, ce qui accélère le vieillissement de l'isolation et la déformation de l'enroulement.
• La fluctuation de la tension est trop importante ou le déséquilibre de la charge triphasée, ce qui entraîne une saturation de la densité magnétique du noyau de fer, une augmentation des pertes et des bruits de vibration.
• En cas de démarrage/arrêt fréquent ou de court-circuit soudain, l'enroulement est soumis à une force électromagnétique considérable, ce qui peut entraîner une déformation du fil et un relâchement des articulations.

3. l'impact des facteurs environnementaux

• Si l'humidité de l'environnement dépasse la norme, le matériau d'isolation du transformateur à sec non scellé absorbe de l'humidité, ce qui entraîne une baisse de la résistance d'isolation et déclenche des défauts de décharge.
• Poussière, gaz corrosifs (par exemple, usines chimiques, zones côtières) adhérant à la surface des enroulements ou des noyaux, détruisant la couche d'isolation et accélérant la corrosion des composants.
• La température ambiante est trop élevée, dépassant la capacité du système de refroidissement à dissiper la chaleur, ce qui entraîne une augmentation anormale de la température globale de l'équipement.

4. l'absence de gestion de la maintenance

• Si les canaux de refroidissement ne sont pas régulièrement nettoyés, l'accumulation de poussière entraîne une mauvaise ventilation et une réduction de l'efficacité du refroidissement, ce qui déclenche une surchauffe.
• Les tests préventifs tels que les tests de résistance d'isolation et la détection des décharges partielles n'ont pas été effectués depuis longtemps, et les défauts potentiels ne peuvent pas être détectés à temps.
• Les ventilateurs, les capteurs et les autres composants du système de refroidissement ne sont pas entretenus régulièrement et ne sont pas remplacés en temps utile en cas de défaillance.

Troisièmement, classification et caractéristiques du système de surveillance des défauts des transformateurs à sec

1. les systèmes traditionnels de contrôle préventif

• Test de résistance d'isolationMesure de la résistance d'isolement des enroulements à la terre et entre les phases à l'aide d'une table vibrante afin de déterminer le degré d'humidité ou de vieillissement de l'isolation.
• Test de résistance au courant continuDétecter la valeur de la résistance en courant continu de l'enroulement et résoudre les problèmes tels que les joints d'enroulement desserrés et les courts-circuits tour à tour.
• Détection des décharges partiellesDétection des décharges partielles : utiliser des détecteurs à ultrasons ou des testeurs de décharges partielles portables pour détecter les signaux de décharge sur le site à intervalles réguliers.
• thermométrie infrarougeLa surveillance des transformateurs : le balayage de la surface d'un transformateur à l'aide d'une caméra infrarouge permet d'identifier les zones de surchauffe dans les enroulements, les noyaux, les joints, etc.

2. système de surveillance en ligne et en temps réel

• Module de contrôle de la températureLa température de l'enroulement, du noyau et de l'environnement peut être recueillie en temps réel par un capteur de température à fibre optique ou un capteur PT100, et l'alarme est émise automatiquement lorsque la température dépasse la limite.
• Module de surveillance en ligne de la décharge partielleLe signal de décharge est recueilli par le capteur de couplage intégré, combiné à un algorithme qui analyse l'intensité et la localisation de la décharge afin de fournir une alerte précoce en cas de défaut d'isolation.
• Module de surveillance des vibrationsLes mesures d'atténuation de l'impact sur l'environnement : collecte des signaux de vibration de fonctionnement des transformateurs à l'aide de capteurs de vibration afin d'analyser les caractéristiques des défauts tels que les noyaux de fer desserrés et les enroulements déformés.
• Plate-forme de surveillance intégréeLes données de surveillance : Intégrer différents types de données de surveillance pour réaliser la surveillance à distance, le stockage des données, le diagnostic des pannes et l'analyse des données historiques, et améliorer l'efficacité de l'exploitation et de la maintenance.

Quatrièmement, quels sont les problèmes courants liés à la surveillance des défauts des transformateurs à sec ?

1. Q : Quels sont les signes courants de surchauffe dans les enroulements des transformateurs à sec ?R : Les principales manifestations sont l'augmentation anormale de la température de surface de l'équipement, le fonctionnement continu à grande vitesse du ventilateur de refroidissement, l'apparition d'une odeur étrange (vieillissement de l'isolation), le facteur de charge n'a pas dépassé la norme mais l'augmentation de la température dépasse la norme.
2. Q : Dans quelle mesure l'humidité ambiante affecte-t-elle l'isolation des transformateurs à sec ?R : l'impact est important, l'humidité relative dépasse 85%, le matériau d'isolation des transformateurs non encapsulés absorbe facilement l'humidité, ce qui entraîne une baisse de la résistance d'isolation, voire une décharge partielle ; il est donc recommandé de contrôler l'humidité de l'environnement de fonctionnement entre 40% et 70%.
3. Q : Quels sont les avantages des systèmes de surveillance en ligne par rapport à la surveillance manuelle traditionnelle ?R : Les avantages sont les suivants : une surveillance solide en temps réel, ininterrompue 24 heures sur 24 ; la capacité de capturer les signaux de défaut transitoires (par exemple, une décharge partielle soudaine) ; la réduction du coût de l'inspection manuelle ; et la réalisation d'une alerte à distance pour éviter l'expansion du défaut.
4. Q : Les décharges partielles dans les transformateurs à sec sont-elles toujours synonymes de défaillance de l'isolation ?R : Pas nécessairement, des décharges partielles mineures peuvent être causées par des facteurs environnementaux temporaires (par exemple, une humidité excessive), mais si l'intensité de la décharge continue d'augmenter ou se produit fréquemment, cela indique que l'isolation s'est détériorée et qu'il faut s'en occuper rapidement.
5. Q : Quelle est la conséquence d'une panne de ventilateur sur un transformateur sec à refroidissement par air forcé ?R : La défaillance du ventilateur entraîne une baisse soudaine de l'efficacité du refroidissement, si le transformateur fonctionne sous charge, la température du bobinage augmente rapidement, ce qui peut provoquer un vieillissement accéléré de l'isolation à court terme et, à long terme, un court-circuit du bobinage.
6. Q : Comment déterminer s'il y a un défaut de terre multipoint dans le noyau d'un transformateur à sec ?R : on peut mesurer la résistance d'isolation entre le noyau et la terre ; si la valeur de la résistance est inférieure à 1MΩ, la probabilité d'une mise à la terre multipoint est élevée ; en même temps, en combinaison avec la surveillance des vibrations, la mise à la terre multipoint entraînera une vibration anormale du noyau, ce qui augmentera les pertes.
7. Q : Quelle est la principale cause de déformation des enroulements dans les transformateurs à sec ?R : Les principales causes sont les chocs soudains dus aux courts-circuits, le fonctionnement en surcharge à long terme, les chocs pendant le transport ou l'installation, et une force de serrage insuffisante pendant l'enroulement des bobines.
8. Q : Les capteurs d'un système de surveillance en ligne nécessitent-ils une maintenance régulière ?R : Oui, il est recommandé de vérifier tous les 6 à 12 mois que le câblage des capteurs n'est pas desserré, que les capteurs à fibre optique ne sont pas cassés et que l'étalonnage des capteurs de température est précis, afin de garantir l'exactitude des données de surveillance.
9. Q : Les transformateurs à sec peuvent-ils être utilisés dans des environnements poussiéreux ?R : Il n'est pas recommandé de faire fonctionner l'appareil pendant une longue période, car l'accumulation de poussière bloque le canal de dissipation de la chaleur, ce qui entraîne une mauvaise dissipation de la chaleur, tandis que la poussière peut contenir des impuretés conductrices, attachées à la surface de l'isolant, ce qui réduit les performances de l'isolant.
10. Q : Quelle est la relation entre les tests préventifs et la surveillance en ligne ?R : Les deux sont complémentaires, la surveillance en ligne se concentre sur l'alerte précoce en temps réel, les tests préventifs (tels que le test d'isolation annuel, le test de résistance au courant continu) se concentrent sur l'examen approfondi des défauts potentiels, la combinaison de l'utilisation du transformateur peut être complète pour assurer un fonctionnement sûr du transformateur.