Onderhoudsessentieel en veelvoorkomende oorzaken van storingen bij zware onderstationstransformatoren

De storing van een zware substationstransformatoren gaat ook gepaard met kosten die verder reiken dan alleen reparatietijd. Deze kosten zijn te kwantificeren in donkere datacenters, stilgelegde productielijnen en gemiste levertermijnen. Ryan Electric, een joint venture met Eaton (VS), produceert droogtype-, VPI-, oliegevulde-, op palen gemonteerde-, vermogens- en distributietransformatoren tot 10 MVA en 132 kV. Wij weten dat de meeste catastrofale storingen beginnen als kleine, genegeerde signalen. In dit artikel worden de meest voorkomende oorzaken van transformatorstoringen uitgelegd per storingstype, inclusief vroege waarschuwingssignalen, acties ter plaatse en het moment waarop u moet stoppen en de stroom moet uitschakelen.

Veroudering van wikkelingsisolatie: de stille verslechtering

Door de jaren heen wordt cellulose- en epoxy-isolatie geleidelijk aangetast door thermische, elektrische en mechanische belastingen. Gedeeltelijke ontlading is ook een voorbode van schade bij gegoten hars- en VPI-transformatoren.

Vroeg signaal : Licht verkleuring van de ventilatiekanalen, ongebruikelijke geur of stijgende PD-meting. Bij olieanalyse / DGA wijst de furananalyse van de olie op een toename van 2-furfuraldehyde in oliegeïmmersive eenheden.

Veldactie : Offline PD-meting, reiniging van koelkanalen, controleer het belastingsprofiel met het typeplaatje. Verminder de belasting bij hotspottemperaturen boven de grenswaarden.

Wanneer stoppen : Als de PD herhaaldelijk hoog is (meer dan 500 pC), of als DGA acetyleen (C₂H₂) detecteert in een concentratie hoger dan 5 ppm, dient de eenheid onmiddellijk uit bedrijf te worden genomen. Er kunnen kortsluitingen optreden tussen de windingen als de stroom blijft lopen.

Tapchangerstoringen: mechanische slijtage en contacterosie

Veel onderstationstransformatoren hebben geen bewegende onderdelen, behalve de lastschakelaars (OLTC). De belangrijkste oorzaken van transformatorstoringen zijn contacterosie, koolstofafzetting en misuitlijning van de motoraandrijving.

Vroeg signaal : Ongebruikelijk geluid tijdens tapverandering, ongelijke spanningsregeling of stijgend temperatuurverschil tussen OLTC en hoofdtank.

Veldactie controleer ter plaatse op koolstofdeeltjes in de olie, motorstroom en -tijdsinstelling, en inspecteer de contacten van de omstelschakelaar tijdens gepland onderhoud.

Wanneer stoppen als de OLTC een trapverandering niet voltooit of de Buchholz-relais aanslaat tijdens een trapverandering, vergrendel de trapversteller en schakel de belasting over. Vermijd verdere elektrische activiteit.

Vochtinfiltratie in de isolatiebus: De verborgen oorzaak van doorslag

Vocht kan via beschadigde pakkingen of scheuren in porselein- of composietisolatiebussen binnendringen. Vochtige omstandigheden veroorzaken een daling van de doorslagspanning en versnellen interne corrosie.

Vroeg signaal ongebruikelijke radiointerferentiespanning (RIV), zichtbare oliecondensatie in de oliekijkglas of stijgende capaciteit en tan-delta-waarden van de isolatiebus.

Veldactie voer infraroodthermografie uit, reinig de isolatiebussen, vervang de pakkingen en voer een olieanalyse en DGA uit op de olie van de isolatiebus, indien van toepassing.

Wanneer stoppen indien de tan-delta-waarde hoger is dan 1% bij 20 °C of het waterstofgehalte hoger is dan 100 ppm in de DGA, dient de kabeldoorvoer uit bedrijf te worden genomen. De tank van de transformator kan worden vernietigd door een doorslag onder belasting.

Olie-afbraak en opgeloste-gassenanalyse

Mineraalolie kan ondergaan oxidatie, boogvorming en oververhitting. Opgeloste-gassenanalyse (DGA) is de krachtigste diagnoseprocedure voor oliegevulde hoogspannings- en distributietransformatoren.

Vroeg signaal de verhoudingen van de belangrijkste gassen veranderen: een toename van methaan (CH₄) wijst op een thermische storing, een toename van ethyleen (C₂H₄) wijst op een hoge metaaltemperatuur, en een toename van acetyleen (C₂H₂) wijst op boogvorming.

Veldactie indien een gas boven de IEEE-limieten ligt, dient DGA maandelijks te worden uitgevoerd. Controleer de stikstofdruk in de dampruimte en filter de olie indien het vochtgehalte hoger is dan 20 ppm.

Wanneer stoppen schakel de stroom naar de installatie uit indien de Buchholz-relais afgaat of indien DGA aangeeft dat C₂H₂ hoger is dan 10 ppm en waterstof hoger is dan 500 ppm. Dit duidt op een pre-failure-toestand bij oliegevulde transformatoren.

Cumulatieve thermische veroudering door overbelasting: De stille moordenaar

De isolatielevensduur wordt gehalveerd bij elke temperatuurstijging van 6 °C boven de gecertificeerde hotspottemperatuur. Voor de meeste toepassingen worden deze transformatoren onderworpen aan cyclische overbelasting, zoals in datacenters, opslagsystemen voor hernieuwbare energie en industriële aandrijvingen.

Vroeg signaal : Temperatuurstijging van de bovenste olie bij constante belasting, toegenomen gebruik van koelventilatoren of DGA die een gestage stijging van ethaan (C₂H₆) aangeeft.

Veldactie : Gebruik dynamische belastingslimieten, meet de prestaties van het koelsysteem en registreer de uren van overbelasting. Gebruik de werkelijke thermische geschiedenis, niet de kalendertijd, om de onderhoudsintervallen voor transformatoren vast te stellen .

Stop met belasten : Verminder de belasting wanneer de temperatuur van de bovenste olie 105 °C bereikt (oliegeïmmersiveerd) of 155 °C (giethars). Wanneer de DGA signalen geeft van snelle gasvorming (bijvoorbeeld verdubbeling van het totaal opgeloste gas binnen 24 uur), neem dan de transformator uit bedrijf en voer een interne inspectie uit.

Ryan Electric: Uw partner bij het voorkomen van storingen

Ryan Electric produceert droogtype-, VPI-, oliegeïmmersiveerde, op een voetmontage geplaatste, vermogens-, distributie- en compacte transformatoren tot 10 MVA en 132 kV. Elke transformator wordt onderworpen aan routine-, type- en speciale tests in onze CNAS-gecertificeerde dubbele testlaboratoria van 35 kV/110 kV, met certificeringen volgens IEEE, UL, CE, ASTA en DEKRA, en met drie speciale testbays voor gegoten hars-, vloeistofgeïmmersiveerde en stationstransformatoren. Of u nu werkt in datacenters van Microsoft of aan projecten van State Grid: wij bieden de betrouwbaarheid waarop u kunt vertrouwen in meer dan 50 landen.

Voorkom vertraging bij het reageren op een Buchholz-relais-uitschakeling. Neem vandaag nog contact op met onze technische experts om een op maat gemaakt onderhoudsplan te ontvangen, interpretatieondersteuning voor DGA of een transformatoplossing die zowel aan uw belasting als aan de omgevingsomstandigheden voldoet. Vraag vandaag nog uw persoonlijke offerte aan en blijf verbonden met uw kritieke infrastructuur.