Мониторинг неисправностей сухих трансформаторов: типы неисправностей, анализ причин и система мониторинга

发布时间：3 ноября 2025 08:09:26

Сухие трансформаторы широко используются в высотных зданиях, центрах обработки данных, метро и других местах с высокими требованиями к безопасности благодаря таким преимуществам, как отсутствие масла, пожаро- и взрывобезопасность, а также удобство обслуживания. Однако на его работу влияют окружающая среда, нагрузка, производственный процесс и другие факторы, подверженные различным видам неисправностей, поэтому точная идентификация типов неисправностей, выяснение причин и создание эффективной системы мониторинга необходимы для обеспечения стабильной работы энергосистемы.

Во-первых, распространенные типы неисправностей сухого трансформатора

Отказы сухих трансформаторов в основном сосредоточены в основных компонентах и операционных системах, а распространенные типы включают в себя следующие категории:
  1. Неисправность обмотки: К наиболее распространенным и опасным неисправностям относятся перегрев обмотки, межвитковое короткое замыкание, межфазное короткое замыкание и деформация обмотки.
  2. Отказ ядра: В основном проявляется в виде многоточечного заземления железного сердечника, слишком больших потерь железного сердечника, ослабления железного сердечника или аномальной вибрации.
  3. Нарушение изоляции: Сухие трансформаторы в основном имеют эпоксидную литую или некапсулированную изоляцию, формы отказа - старение изоляции, увлажнение изоляции, пробой изоляции разрядом.
  4. неисправность частичного разряда: Локальная концентрация электрического поля внутри или на поверхности изоляции, вызывающая локальные пробойные разряды, является важным предвестником разрушения изоляции.
  5. Неисправность системы охлаждения: Для сухих трансформаторов с принудительным воздушным охлаждением (AF) часто случаются повреждения вентиляторов, недостаточная скорость воздуха и блокировка каналов охлаждения.

II. Основные причины неудач

Отказ сухого трансформатора не является следствием какого-то одного фактора, но конструкция, производство, эксплуатация, окружающая среда и другие факторы играют совместную роль в его возникновении:

1. конструктивные и производственные дефекты

  • Процесс намотки не соответствует стандартам, что приводит к неравномерному расположению проводов и недостаточной толщине изоляционного слоя, что таит в себе потенциальную опасность межвиткового короткого замыкания.
  • Недостаточная точность укладки железного сердечника, недостаточное усилие зажима, вибрация и чрезмерные потери от вихревых токов при работе, провоцирующие перегрев железного сердечника.
  • Неправильный выбор изоляционных материалов, уровень термостойкости или механическая прочность не соответствуют требованиям условий работы, легко подвержены старению.

2. ненормальные условия эксплуатации

  • При длительной работе с перегрузками потери в обмотке значительно увеличиваются, температура превышает допустимый предел изоляции, что ускоряет старение изоляции и деформацию обмотки.
  • Слишком большие колебания напряжения или дисбаланс трехфазной нагрузки приводят к насыщению магнитной плотности железного сердечника, увеличению потерь и вибрационному шуму.
  • При частых пусках-остановках или внезапных коротких замыканиях обмотка подвергается воздействию огромной электромагнитной силы, что легко приводит к деформации провода и ослаблению соединений.

3. влияние экологических факторов

  • Влажность окружающей среды превышает норму, изоляционный материал негерметичного сухого трансформатора впитывает влагу, что приводит к снижению сопротивления изоляции и возникновению разрядных замыканий.
  • Пыль, агрессивные газы (например, на химических заводах, в прибрежных районах), прилипающие к поверхности обмоток или сердечников, разрушающие изоляционный слой и ускоряющие коррозию компонентов.
  • Температура окружающей среды слишком высока и превышает возможности системы охлаждения по отводу тепла, что приводит к ненормальному повышению общей температуры оборудования.

4. Отсутствие управления техническим обслуживанием

  • Если регулярно не очищать каналы охлаждения, скопление пыли приводит к ухудшению вентиляции и снижению эффективности охлаждения, что провоцирует перегрев.
  • Профилактические испытания, такие как проверка сопротивления изоляции и обнаружение частичных разрядов, не проводились в течение длительного времени, и потенциальные неисправности не могли быть своевременно обнаружены.
  • Вентиляторы, датчики и другие компоненты системы охлаждения не проходят регулярного технического обслуживания и не заменяются своевременно при выходе из строя.

В-третьих, классификация и особенности системы мониторинга неисправностей сухих трансформаторов

Система мониторинга неисправностей сухих трансформаторов подразделяется на традиционный профилактический мониторинг и онлайн-мониторинг в реальном времени двух категорий, которые дополняют друг друга, образуя полноценную систему мониторинга:

1. традиционные системы профилактического мониторинга

Основное внимание уделяется периодическому ручному контролю, который подходит для сценариев с низкой частотой отказов и простыми условиями работы, а основной подход включает в себя:
  • Испытание на сопротивление изоляции: Измерьте сопротивление изоляции обмоток относительно земли и между фазами с помощью встряхивающего столика, чтобы определить степень увлажнения или старения изоляции.
  • Тест на сопротивление постоянному току: Определите значение сопротивления обмотки постоянному току и устраните такие проблемы, как ослабление соединений обмотки и короткое замыкание между витками.
  • Обнаружение частичного разряда: Используйте ультразвуковые детекторы или портативные тестеры частичных разрядов для регулярного обнаружения сигналов разряда на объекте.
  • инфракрасная термометрия: Сканирование поверхности трансформатора с помощью инфракрасной камеры для выявления мест перегрева обмоток, сердечников, соединений и т.д.

2. Система онлайн-мониторинга в режиме реального времени

Основанный на сенсорной технологии и технологии передачи данных, он обеспечивает 24-часовой бесперебойный мониторинг, подходящий для мест с большой нагрузкой:
  • Модуль контроля температурыТемпература обмотки, сердечника и окружающей среды может быть собрана в режиме реального времени с помощью оптоволоконного датчика температуры или датчика PT100, и сигнал тревоги будет выдан автоматически, когда температура превысит предел.
  • Модуль мониторинга частичных разрядов On-Line: Сигнал разряда собирается с помощью встроенного датчика муфты, в сочетании с алгоритмом, который анализирует силу и местоположение разряда, чтобы обеспечить раннее предупреждение о повреждении изоляции.
  • Модуль мониторинга вибрации: Сбор сигналов вибрации при работе трансформатора с помощью вибродатчиков для анализа характеристик неисправностей, таких как ослабление железных сердечников и деформация обмоток.
  • Интегрированная платформа мониторинга: Интеграция различных типов данных мониторинга для осуществления удаленного мониторинга, хранения данных, диагностики неисправностей и анализа исторических данных, а также повышения эффективности эксплуатации и технического обслуживания.

В-четвертых, каковы общие проблемы мониторинга неисправностей сухого трансформатора

  1. Вопрос: Каковы общие признаки перегрева обмоток сухих трансформаторов?A: Основными проявлениями являются аномальное повышение температуры поверхности оборудования, непрерывная высокоскоростная работа вентилятора охлаждения, появление странного запаха (старение изоляции), коэффициент нагрузки не превысил норму, но повышение температуры превышает норму.
  2. Вопрос: Насколько сильно влажность окружающей среды влияет на изоляцию сухих трансформаторов?A: влияние значительно, относительная влажность превышает 85%, неизолированный материал изоляции трансформатора легко поглощает влагу, что приводит к падению сопротивления изоляции и даже вызывает частичный разряд, рекомендуется контролировать влажность рабочей среды в 40%-70%.
  3. Вопрос: В чем преимущества систем онлайн-мониторинга по сравнению с традиционным ручным мониторингом?О: Преимущества включают в себя надежный мониторинг в режиме реального времени, 24-часовой непрерывный мониторинг; способность фиксировать сигналы о переходных неисправностях (например, внезапный частичный разряд); снижение затрат на ручную проверку; реализацию дистанционного предупреждения, чтобы избежать расширения неисправности.
  4. Вопрос: Всегда ли частичные разряды в сухих трансформаторах означают нарушение изоляции?О: Не обязательно, незначительные частичные разряды могут быть вызваны временными факторами окружающей среды (например, повышенной влажностью), но если интенсивность разряда продолжает расти или возникает часто, это указывает на ухудшение состояния изоляции и требует немедленного решения.
  5. Вопрос: Каковы последствия отказа вентилятора в сухом трансформаторе с принудительным воздушным охлаждением?A: Отказ вентилятора приведет к резкому снижению эффективности охлаждения, если трансформатор работает под нагрузкой, температура обмотки будет быстро расти, что может вызвать ускоренное старение изоляции в краткосрочной перспективе, а в долгосрочной перспективе может привести к короткому замыканию обмотки.
  6. Вопрос: Как определить наличие многоточечного замыкания на землю в сердечнике сухого трансформатора?A: может быть измерено сопротивление изоляции сердечника к земле, если значение сопротивления ниже 1MΩ, вероятность многоточечного заземления; в то же время, в сочетании с контролем вибрации, многоточечное заземление приведет к аномальной вибрации сердечника, увеличение потерь.
  7. Вопрос: Какова основная причина деформации обмоток в сухих трансформаторах?О: Основными причинами являются внезапные короткие замыкания, длительные перегрузки, удары при транспортировке или установке, а также недостаточное усилие зажима при намотке обмоток.
  8. В: Требуется ли регулярное обслуживание датчиков в системе онлайн-мониторинга?О: Да, рекомендуется проверять проводку датчика на ослабление, оптоволоконный датчик на поломку и точность калибровки датчика температуры каждые 6-12 месяцев, чтобы обеспечить точность данных мониторинга.
  9. В: Можно ли эксплуатировать сухие трансформаторы в пыльной среде?A: Не рекомендуется работать в течение длительного времени, скопление пыли блокирует канал теплоотдачи, что приводит к плохой теплоотдаче, в то время как пыль может содержать проводящие примеси, прикрепленные к поверхности изоляции, что снижает эффективность изоляции, необходимо регулярно очищать и хорошо выполнять меры по борьбе с пылью.
  10. Вопрос: Какова связь между профилактическим тестированием и онлайн-мониторингом?A: Эти два метода дополняют друг друга, онлайн-мониторинг направлен на раннее предупреждение в реальном времени, профилактические испытания (такие как ежегодное испытание изоляции, испытание сопротивления постоянному току) направлены на глубокое исследование потенциальных неисправностей, сочетание использования трансформатора может быть комплексным для обеспечения безопасной работы трансформатора.