Monitoraggio dei guasti dei trasformatori a secco: tipi di guasto, analisi delle cause e sistema di monitoraggio

发布时间：IL SUO NOME È UN'ALTRA COSA.3 novembre 2025 08:09:26

I trasformatori a secco sono ampiamente utilizzati nei grattacieli, nei centri dati, nelle metropolitane e in altri luoghi con elevati requisiti di sicurezza, grazie ai vantaggi dell'assenza di olio, dell'antincendio e dell'antideflagrante e della facilità di manutenzione. Tuttavia, il suo funzionamento è influenzato dall'ambiente, dal carico, dal processo di produzione e da altri fattori, ed è soggetto a vari tipi di guasti; l'identificazione accurata dei tipi di guasto, la chiarezza delle cause e la costruzione di un sistema di monitoraggio efficiente sono essenziali per garantire il funzionamento stabile del sistema di alimentazione.

In primo luogo, i comuni tipi di guasto dei trasformatori a secco

I guasti dei trasformatori a secco si concentrano principalmente nei componenti del nucleo e nei sistemi operativi e i tipi più comuni includono le seguenti categorie:
  1. Guasto all'avvolgimentoI guasti più comuni e pericolosi sono il surriscaldamento dell'avvolgimento, i cortocircuiti da giro a giro, i cortocircuiti da fase a fase e la deformazione dell'avvolgimento.
  2. Fallimento del nucleoPrincipalmente si manifesta come messa a terra multipla del nucleo di ferro, perdita del nucleo di ferro troppo grande, nucleo di ferro allentato o anomalie di vibrazione.
  3. Guasto dell'isolamentoI trasformatori a secco sono per lo più a colata epossidica o con isolamento non incapsulato, con forme di guasto dovute all'invecchiamento dell'isolamento, all'umidità dell'isolamento, allo scarico dei danni dell'isolamento.
  4. guasto di scarica parzialeLa concentrazione localizzata di campi elettrici all'interno o sulla superficie dell'isolante, che innesca scariche di rottura locali, è un importante precursore del deterioramento dell'isolamento.
  5. Guasto al sistema di raffreddamentoPer i trasformatori a secco raffreddati ad aria forzata (AF) è frequente che le ventole siano danneggiate, che la velocità dell'aria sia insufficiente e che i canali di raffreddamento siano bloccati.

II. Cause principali del fallimento

Il guasto di un trasformatore a secco non è causato da un singolo fattore, ma la progettazione, la fabbricazione, il funzionamento, l'ambiente e altri fattori giocano un ruolo congiunto nei risultati:

1. Difetti di progettazione e produzione

  • Il processo di avvolgimento non è all'altezza degli standard, con conseguente disposizione non uniforme dei fili e spessore insufficiente dello strato isolante, che nasconde il potenziale pericolo di cortocircuito da un giro all'altro.
  • Precisione insufficiente dell'impilamento del nucleo di ferro, forza di serraggio insufficiente, vibrazioni e perdita eccessiva di corrente parassita durante il funzionamento, con conseguente surriscaldamento del nucleo di ferro.
  • La scelta impropria dei materiali isolanti, il livello di resistenza alla temperatura o la resistenza meccanica non soddisfano i requisiti delle condizioni di lavoro e sono facilmente soggetti a danni da invecchiamento.

2. Condizioni operative anomale

  • In caso di sovraccarico prolungato, la perdita dell'avvolgimento aumenta notevolmente, la temperatura supera il limite di tolleranza dell'isolamento, accelerando l'invecchiamento dell'isolamento e la deformazione dell'avvolgimento.
  • La fluttuazione della tensione è eccessiva o lo squilibrio del carico trifase, con conseguente saturazione della densità magnetica del nucleo di ferro, aumento della perdita e rumore di vibrazione.
  • In caso di frequenti arresti o di improvvisi cortocircuiti, l'avvolgimento è soggetto a un'enorme forza elettromagnetica, che può facilmente causare la deformazione del filo e l'allentamento delle giunzioni.

3. Impatto dei fattori ambientali

  • Se l'umidità ambientale supera lo standard, il materiale isolante del trasformatore a secco non sigillato assorbe l'umidità, provocando una diminuzione della resistenza di isolamento e innescando guasti di scarica.
  • Polvere, gas corrosivi (ad es. impianti chimici, zone costiere) che aderiscono alla superficie degli avvolgimenti o dei nuclei, distruggendo lo strato isolante e accelerando la corrosione dei componenti.
  • La temperatura ambiente è troppo elevata e supera la capacità del sistema di raffreddamento di dissipare il calore, causando un aumento anomalo della temperatura complessiva dell'apparecchiatura.

4. Mancanza di gestione della manutenzione

  • Se non si puliscono regolarmente i canali di raffreddamento, l'accumulo di polvere porta a una scarsa ventilazione e a una ridotta efficienza di raffreddamento che provoca il surriscaldamento.
  • I test preventivi, come il test di resistenza dell'isolamento e il rilevamento delle scariche parziali, non sono stati eseguiti per molto tempo e i potenziali guasti non possono essere rilevati in tempo.
  • Le ventole, i sensori e gli altri componenti del sistema di raffreddamento non vengono sottoposti a regolare manutenzione e non vengono sostituiti tempestivamente in caso di guasto.

Terzo, classificazione e caratteristiche del sistema di monitoraggio dei guasti dei trasformatori a secco

Il sistema di monitoraggio dei guasti dei trasformatori a secco si divide in due categorie: il monitoraggio preventivo tradizionale e il monitoraggio online in tempo reale, che si completano a vicenda per formare un sistema di monitoraggio completo:

1. Sistemi tradizionali di monitoraggio preventivo

L'ispezione manuale periodica è l'obiettivo principale, adatto a scenari con bassi tassi di guasto e condizioni di lavoro semplici:
  • Test di resistenza dell'isolamentoMisurare la resistenza di isolamento degli avvolgimenti verso terra e tra le fasi per mezzo di una tavola oscillante per determinare il grado di umidità o di invecchiamento dell'isolamento.
  • Test di resistenza CCRilevare il valore di resistenza CC dell'avvolgimento e risolvere problemi quali giunti di avvolgimento allentati e cortocircuiti da giro a giro.
  • Rilevamento della scarica parzialeUtilizzare rilevatori a ultrasuoni o tester portatili di scariche parziali per rilevare i segnali di scarica in loco a intervalli regolari.
  • termometria a infrarossiScansione della superficie di un trasformatore con una termocamera a infrarossi per identificare le aree di surriscaldamento negli avvolgimenti, nei nuclei, nei giunti, ecc.

2. Sistema di monitoraggio online in tempo reale

Basato sulla tecnologia dei sensori e sulla tecnologia di trasmissione dei dati, realizza un monitoraggio ininterrotto per 24 ore, adatto a luoghi di carico importanti:
  • Modulo di monitoraggio della temperaturaLa temperatura dell'avvolgimento, del nucleo e dell'ambiente può essere rilevata in tempo reale mediante un sensore di temperatura a fibra ottica o un sensore PT100 e l'allarme viene emesso automaticamente quando la temperatura supera il limite.
  • Modulo di monitoraggio in linea delle scariche parzialiIl segnale di scarica viene raccolto attraverso il sensore di accoppiamento incorporato, combinato con un algoritmo che analizza l'intensità e la posizione della scarica per segnalare tempestivamente i guasti di isolamento.
  • Modulo di monitoraggio delle vibrazioniRaccolta dei segnali di vibrazione del funzionamento del trasformatore tramite sensori di vibrazione per analizzare le caratteristiche dei guasti, come nuclei di ferro allentati e avvolgimenti deformati.
  • Piattaforma di monitoraggio integrataIntegrare vari tipi di dati di monitoraggio per ottenere il monitoraggio remoto, l'archiviazione dei dati, la diagnosi dei guasti e l'analisi dei dati storici e migliorare l'efficienza del funzionamento e della manutenzione.

Quarto: quali sono i problemi comuni del monitoraggio dei guasti dei trasformatori a secco?

  1. D: Quali sono i segni comuni di surriscaldamento degli avvolgimenti dei trasformatori a secco?R: Le principali manifestazioni sono l'aumento anomalo della temperatura superficiale dell'apparecchiatura, il funzionamento continuo ad alta velocità della ventola di raffreddamento, la comparsa di uno strano odore (invecchiamento dell'isolamento), il fattore di carico non ha superato lo standard ma l'aumento della temperatura supera lo standard.
  2. D: Quanto influisce l'umidità ambientale sull'isolamento dei trasformatori a secco?A: l'impatto è significativo, l'umidità relativa supera 85%, il materiale isolante del trasformatore non incapsulato è facile da assorbire l'umidità, con conseguente calo della resistenza di isolamento, e anche causare una scarica parziale, si raccomanda di controllare l'umidità dell'ambiente operativo in 40%-70%.
  3. D: Quali sono i vantaggi di un sistema di monitoraggio online rispetto al tradizionale monitoraggio manuale?R: I vantaggi includono un forte monitoraggio in tempo reale, 24 ore su 24, senza interruzioni; la capacità di catturare segnali di guasto transitori (ad esempio, scariche parziali improvvise); la riduzione dei costi dell'ispezione manuale; la realizzazione di avvisi a distanza per evitare l'espansione del guasto.
  4. D: Le scariche parziali nei trasformatori a secco significano sempre un cedimento dell'isolamento?R: Non necessariamente, scariche parziali di lieve entità possono essere causate da fattori ambientali temporanei (ad esempio un'eccessiva umidità), ma se l'intensità della scarica continua ad aumentare o si verifica frequentemente, indica che l'isolamento si è deteriorato e deve essere trattato tempestivamente.
  5. D: Cosa può accadere quando un ventilatore di un trasformatore a secco raffreddato ad aria forzata si guasta?R: Il guasto della ventola provoca un improvviso calo dell'efficienza di raffreddamento; se il trasformatore funziona sotto carico, la temperatura dell'avvolgimento aumenta rapidamente, il che può provocare un invecchiamento accelerato dell'isolamento a breve termine e, a lungo termine, può provocare un cortocircuito nell'avvolgimento.
  6. D: Come determinare se c'è un guasto a terra multipunto nel nucleo di un trasformatore a secco?A: può essere misurata dalla resistenza di isolamento del nucleo a terra, se il valore della resistenza è inferiore a 1MΩ, la probabilità di messa a terra multipunto; allo stesso tempo, in combinazione con il monitoraggio delle vibrazioni, la messa a terra multipunto porterà a vibrazioni anomale del nucleo, con un aumento delle perdite.
  7. D: Qual è la causa principale della deformazione degli avvolgimenti nei trasformatori a secco?R: Le cause principali sono rappresentate da improvvisi shock da cortocircuito, funzionamento in sovraccarico a lungo termine, urti durante il trasporto o l'installazione e forza di serraggio insufficiente durante l'avvolgimento degli avvolgimenti.
  8. D: I sensori di un sistema di monitoraggio online richiedono una manutenzione regolare?R: Sì, si consiglia di controllare il cablaggio del sensore per verificare che non sia allentato, che il sensore a fibre ottiche non sia rotto e che la calibrazione del sensore di temperatura sia accurata ogni 6-12 mesi per garantire dati di monitoraggio precisi.
  9. D: I trasformatori a secco possono funzionare in ambienti polverosi?R: Si sconsiglia di far funzionare il sistema per un lungo periodo di tempo, l'accumulo di polvere bloccherà il canale di dissipazione del calore, causando una scarsa dissipazione del calore, mentre la polvere può contenere impurità conduttive, attaccate alla superficie isolante, che ridurranno le prestazioni dell'isolamento; è necessario pulire regolarmente e fare un buon lavoro di controllo della polvere.
  10. D: Qual è il rapporto tra test preventivo e monitoraggio online?R: Le due cose sono complementari: il monitoraggio online si concentra sull'allarme precoce in tempo reale, i test preventivi (come il test di isolamento annuale, il test di resistenza CC) si concentrano sull'indagine approfondita dei potenziali guasti, la combinazione dell'uso del trasformatore può essere completa per garantire il funzionamento sicuro del trasformatore.