Основные сведения о техническом обслуживании и типичные причины отказов силовых трансформаторов для подстанций высокой мощности

Отказ тяжелого оборудования трансформатор подстанции также сопряжен с издержками, выходящими за рамки затрат на ремонт. Эти издержки выражаются в виде темных центров обработки данных, остановленных производственных линий и упущенных окон поставок. Ryan Electric — совместное предприятие с Eaton (США), выпускающее сухие, пропитанные вакуумно-давлением (VPI), маслонаполненные, комплектные, силовые и распределительные трансформаторы мощностью до 10 МВА и напряжением до 132 кВ. Мы знаем, что большинство катастрофических отказов начинаются как небольшие сигналы, которые игнорируются. В этой статье подробно рассматриваются наиболее распространенные причины отказов трансформаторов по типам отказов, включая ранние предупреждающие признаки, действия на месте и моменты, когда необходимо немедленно остановить и отключить оборудование.

Старение изоляции обмоток: незаметная деградация

На протяжении многих лет целлюлозная и эпоксидная изоляция постепенно деградируют под воздействием тепловых, электрических и механических нагрузок. Активность частичных разрядов также является предвестником повреждений в трансформаторах с литой смолой и пропитанных вакуумно-давлением (VPI).

Ранний сигнал : Незначительное потемнение вентиляционных каналов, необычный запах или рост показаний ЧР (частичных разрядов). При анализе масла методом газовой хроматографии (DGA) содержание 2-фурфуральдегида в масле возрастает в трансформаторах с масляным охлаждением.

Полевые меры : Проведение измерений ЧР в отключенном состоянии, очистка каналов охлаждения, проверка графика нагрузки по паспортным данным. Снижение нагрузки при превышении температурой «горячих точек» установленных пределов.

Когда следует остановить работу : Немедленно вывести устройство из эксплуатации, если показания ЧР многократно превышают 500 пКл или если в DGA обнаружен ацетилен (C₂H₂) в концентрации свыше 5 ppm. При продолжении подачи питания возможны межвитковые короткие замыкания.

Неисправности переключателей ответвлений: механический износ и эрозия контактов

У многих трансформаторов подстанций нет подвижных частей, кроме переключателей ответвлений под нагрузкой (OLTC). Основными причинами отказов трансформаторов являются эрозия контактов, образование углеродистых отложений и несоосность привода двигателя.

Ранний сигнал : Необычный шум во время переключения ответвлений, неравномерная регулировка напряжения или рост разности температур между OLTC и основным баком.

Полевые меры на месте проверьте наличие углеродных частиц в масле, ток двигателя и синхронизацию, а также осмотрите контакты переключателя ответвлений во время планового технического обслуживания.

Когда следует остановить работу если устройство РПН не завершает переключение ответвления или Срабатывает реле Бухгольца во время переключения ответвления, заблокируйте переключатель ответвлений и переведите нагрузку. Избегайте дальнейшей электрической активности.

Проникновение влаги в проходные изоляторы: скрытая причина пробоя

Влага может проникать внутрь фарфоровых или композитных проходных изоляторов через повреждённые уплотнительные прокладки или трещины. Влажные условия снижают напряжение пробоя и усиливают внутреннюю коррозию.

Ранний сигнал необычное напряжение радиопомех (RIV), видимая конденсация масла в смотровом стекле или рост ёмкости проходного изолятора и значений тангенса угла диэлектрических потерь (tan delta).

Полевые меры проведите инфракрасную термографию, очистите проходные изоляторы, замените уплотнительные прокладки и выполните анализ масла и газоанализ (DGA) масла проходного изолятора при наличии такового.

Когда следует остановить работу если тангенс угла диэлектрических потерь превышает 1 % при 20 °C или содержание водорода в анализе растворённых газов (DGA) превышает 100 ppm, то фарфоровую втулку необходимо вывести из эксплуатации. Бак трансформатора может быть разрушен дуговым пробоем под нагрузкой.

Деградация масла и анализ растворённых газов

Минеральное масло может подвергаться окислению, электрической дуге и перегреву. Анализ растворённых газов (DGA) является наиболее эффективным диагностическим инструментом для силовых и распределительных трансформаторов с масляным охлаждением.

Ранний сигнал соотношения ключевых газов изменяются: рост содержания метана (CH₄) указывает на тепловую неисправность; рост этилена (C₂H₄) — на перегрев металла; рост ацетилена (C₂H₂) — на наличие электрической дуги.

Полевые меры если концентрация любого газа превышает пределы, установленные IEEE, анализ DGA следует проводить ежемесячно. Проверьте давление азотной подушки и отфильтруйте масло при обнаружении влаги свыше 20 ppm.

Когда следует остановить работу отключите питание объекта, если сработал реле Бухгольца или анализ DGA показал содержание ацетилена (C₂H₂) свыше 10 ppm и водорода свыше 500 ppm. Это указывает на предаварийное состояние масляного трансформатора.

Накопительное термическое старение из-за перегрузки: медленный убийца

Срок службы изоляции сокращается вдвое при каждом повышении температуры на 6 °C выше номинальной температуры «горячей точки». В большинстве таких применений трансформаторы подвергаются циклической перегрузке, например, в центрах обработки данных, системах хранения энергии от возобновляемых источников и промышленных приводах.

Ранний сигнал — Повышение температуры верхнего слоя масла при постоянной нагрузке, увеличение частоты включения вентиляторов охлаждения или анализ газов в масле (DGA), указывающий на стабильный рост содержания этана (C₂H₆).

Полевые меры — Применять динамические пределы нагрузки, измерять эффективность системы охлаждения и фиксировать продолжительность периодов перегрузки. Определять интервалы капитального ремонта трансформатора на основе фактической тепловой истории, а не календарного времени. интервал капитального ремонта трансформатора .

Прекратить подачу нагрузки — Снизить нагрузку при достижении температуры верхнего слоя масла 105 °C (маслонаполненные трансформаторы) или 155 °C (трансформаторы с литой изоляцией). При наличии в результатах анализа газов в масле (DGA) признаков интенсивного газообразования (например, удвоения общего содержания растворённых газов за 24 часа) немедленно вывести трансформатор из эксплуатации и провести внутренний осмотр.

Ryan Electric: Ваш партнёр в предотвращении отказов

Ryan Electric производит сухие, пропитанные вакуумно-давлением (VPI), маслонаполненные, устанавливаемые на площадке, силовые, распределительные и компактные трансформаторы мощностью до 10 МВА и напряжением до 132 кВ. Каждый трансформатор проходит рутинные, типовые и специальные испытания в наших аккредитованных CNAS лабораториях с двойным испытательным напряжением 35 кВ/110 кВ, а также имеет сертификаты IEEE, UL, CE, ASTA и DEKRA. Для испытаний литых эпоксидных, жидкостных и подстанционных трансформаторов выделено три специализированных испытательных стенда. Независимо от того, работаете ли вы в центрах обработки данных Microsoft или участвуете в проектах State Grid, вы можете доверять нашей надёжности более чем в 50 странах.

Избегайте задержек при реагировании на Срабатывание реле Бухгольца. Свяжитесь сегодня с нашими техническими экспертами, чтобы получить индивидуальный план технического обслуживания, помощь в интерпретации результатов газового анализа масла (DGA) или решение по трансформаторам, соответствующее как вашей нагрузке, так и условиям окружающей среды. Получите персональное коммерческое предложение уже сегодня и сохраняйте связь со своей критически важной инфраструктурой.