Jakie są typowe problemy z uzwojeniami transformatorów i jak można je naprawić?

Uzwojenia transformatorawykonują wiele ciężkich prac wewnątrz transformatora. Przewodzą prąd, przekazują energię elektryczną i współpracują z systemem izolacji, aby zapewnić bezpieczną pracę transformatora. Z tego powodu, gdy coś pójdzie nie tak zuzwojenie transformatora, problem może dość szybko stać się poważny.

Problemy z uzwojeniem mogą wynikać z-sił zwarciowych, przegrzania, starzenia się izolacji, wilgoci, wad produkcyjnych, a nawet nieostrożnego obchodzenia się z nimi podczas transportu. Niektóre usterki pojawiają się nagle, inne rozwijają się powoli w ciągu lat eksploatacji.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​wiele problemów z uzwojeniem można wykryć, zanim przerodzą się one w poważną awarię. Regularne testy i praktycznewskazówki dotyczące konserwacji transformatoramoże zrobić dużą różnicę.

Typowe problemy z uzwojeniem transformatora

Uzwojenie jest codziennie narażone na obciążenia elektryczne i mechaniczne. Jednakże podczas zwarcia siły mogą być kilkakrotnie większe niż w normalnych warunkach pracy. To wtedy często ujawniają się istniejące słabości.

Odkształcenie uzwojenia transformatora

Odkształcenie uzwojeniajest jednym z poważniejszychproblemy z transformatorem, zwłaszcza po-zwarciu o dużym natężeniu prądu.

W normalnych warunkach siły elektromagnetyczne wewnątrz transformatora są dobrze kontrolowane. Jednak podczas zwarcia prąd może gwałtownie wzrosnąć, a powstałe siły mogą wypchnąć lub wyciągnąć uzwojenia z ich pierwotnego położenia.

Uzwojenie może poruszać się promieniowo, przesuwać się osiowo, wyginać się, przechylać lub ulegać ściskaniu.Czasami uszkodzenie jest oczywiste podczas oględzin wewnętrznych. Innym razem transformator nadal działa, a problem staje się widoczny dopiero podczas testów elektrycznych.

Tutaj sytuacja może być skomplikowana.

Odkształcone uzwojenie może mieć mniejsze prześwity izolacyjne niż pierwotnie projektowano. Przewodniki mogą zbliżać się do siebie, powodując dodatkowe obciążenie izolacji zwoju i izolacji głównej. Ostatecznie może to doprowadzić do zwarcia-międzyzwojowego lub nawet do zwarcia uzwojenia-do-masy.

Dlatego też po poważnym-zwarciu dobrym pomysłem jest sprawdzenie transformatora, zamiast po prostu zakładać, że wszystko jest w porządku.

Typowe metody diagnostyczne obejmująbadanie rezystancji uzwojeń, badanie współczynnika zwojów, analiza odpowiedzi częstotliwościowej (FRA) i badanie izolacji.

Awaria izolacji i-zwarcie międzyobrotowe

Izolacja pomiędzy poszczególnymi zwojami jest cienka, ale spełnia bardzo ważne zadanie. Jeśli izolacja ulegnie uszkodzeniu, dwa lub więcej zwojów może zostać połączonych elektrycznie, choć nie powinno.

Jest to znane jakozwarcie między-zakrętami.

Początkowo usterka może dotyczyć tylko niewielkiej części uzwojenia. Transformator może nadal wydawać się działać normalnie, co może sprawić, że problem będzie łatwy do przeoczenia. Jednak zwarte zwoje mogą przenosić wysoki prąd krążący i generować znaczne lokalne ciepło.

Ciepło niszczy większą część izolacji, co może spowodować szybki rozwój pierwotnego problemu.

Awaria izolacji uzwojeniamoże być spowodowane-długotrwałym przegrzaniem, starzeniem się izolacji, wilgocią, ruchami mechanicznymi, wyładowaniami częściowymi, nadmiernym naprężeniem elektrycznym lub uszkodzeniami fizycznymi.

Naprawa zależy od tego, co znajdą inżynierowie. Jeśli uszkodzenie jest bardzo zlokalizowane, czasami można naprawić izolację lub elementy uzwojenia. Jeśli przewód lub system izolacji został poważnie uszkodzony, przewinięcie jest zwykle bezpieczniejszą opcją.

I jest tu jedna ważna zasada: usuń przyczynę, a nie tylko objaw. Jeśli przegrzanie spowodowało awarię izolacji, należy również rozwiązać problem chłodzenia lub ładowania.

Główna awaria izolacji

Uzwojenia transformatora również polegajągłówna izolacjado oddzielenia uzwojenia od rdzenia, zbiornika, innych uzwojeń i uziemionych elementów.

W miarę starzenia się izolacji jej wytrzymałość elektryczna i mechaniczna może się zmniejszać. Wilgoć pogarsza sytuację, szczególnie w przypadku transformatorów-zanurzonych w oleju. Zanieczyszczony lub zdegradowany olej izolacyjny może również zmniejszyć ogólną wydajność dielektryczną.

Odkształcenie uzwojenia jest kolejną potencjalną przyczyną. Jeśli uzwojenie poruszy się po zwarciu, odległości izolacyjne mogą stać się mniejsze niż zamierzone. Powoduje to dodatkowe naprężenia elektryczne i zwiększa możliwość uszkodzenia izolacji.

W zależności od stanu naprawy mogą obejmować obróbkę oleju transformatorowego, suszenie próżniowe, wymianę elementów izolacyjnych, naprawę uzwojenia lub całkowite przewinięcie uszkodzonej sekcji.

Poważnie uszkodzone uzwojenie transformatora powinno być zwykle naprawiane przez wykwalifikowany personel zajmujący się naprawami transformatorów, a nie przez szybką naprawę w terenie.

Niestabilność promieniowa uzwojeń transformatora

Niestabilność promieniowa opisuje niepożądany ruch uzwojenia w kierunku środka lub od środka transformatora.

Jest to ściśle powiązane z siłami-zwarciowymi. Gdy przez uzwojenia przepływa duży prąd zwarciowy, na przewody działają silne siły elektromagnetyczne. Jeśli konstrukcja mechaniczna nie jest wystarczająco mocna, uzwojenie może się wygiąć lub odkształcić.

Na przykład uzwojenie wewnętrzne można wypchnąć do wewnątrz, podczas gdy uzwojenie zewnętrzne można wypchnąć na zewnątrz. Gdy uzwojenie utraci swój pierwotny kształt, jego wytrzymałość mechaniczna może również zostać zmniejszona.

Druga usterka może wówczas spowodować jeszcze większe szkody.

Naprawa odkształcenia promieniowego zależy od jego nasilenia. Drobne ruchy mogą wymagać szczegółowych testów i kontroli. Poważniejsze odkształcenia mogą wymagać wewnętrznego demontażu, renowacji mechanicznej lub naprawy uzwojenia. Jeżeli przewody są poważnie uszkodzone, może być konieczne przewinięcie.

Z punktu widzenia projektu niezbędne są odpowiednie wsporniki przewodów, elementy dystansowe, konstrukcje zaciskowe i-obliczenia zwarć.

Niestabilność osiowa uzwojeń transformatora

Niestabilność osiowa to kolejny częsty problem mechaniczny.

Zamiast poruszać się do wewnątrz lub na zewnątrz, uzwojenie porusza się wzdłuż swojej osi pionowej.Podczas zwarcia siły elektromagnetyczne mogą popchnąć sekcje uzwojenia w górę lub w dół. W niektórych przypadkach sekcje uzwojenia mogą zostać ściśnięte, rozciągnięte, przechylone lub przemieszczone.

Słabe podparcie mechaniczne, niewystarczające mocowanie lub utrata siły mocowania z biegiem czasu mogą zwiększyć ryzyko.

Ruch osiowy to nie tylko problem mechaniczny. Gdy sekcje uzwojenia się przesuną, bariery izolacyjne i prześwity mogą również ulec zmianie. To ostatecznie może się do tego przyczynićuszkodzenie izolacji uzwojenia.

Podczas kontroli technicy mogą sprawdzić wysokość uzwojenia, bloki końcowe, elementy dystansowe, siłę docisku i położenie uzwojenia względem innych elementów wewnętrznych.

Celem nie jest po prostu maksymalne dokręcenie wszystkiego. Zbyt duży nacisk docisku może również uszkodzić izolację. Należy odtworzyć konstrukcję mechaniczną zgodnie z pierwotnymi wymaganiami projektowymi transformatora.

Przegrzanie uzwojenia: problem, którego nie należy ignorować

Nie każdy problem z uzwojeniem zaczyna się od dramatycznego zwarcia.

Przegrzanie jest kolejną częstą przyczyną pogorszenia się uzwojenia. Transformatory pracujące pod dużym obciążeniem w naturalny sposób wytwarzają więcej ciepła, ale nadmierna temperatura może również wynikać ze złego chłodzenia, zablokowanych grzejników, awarii wentylatorów lub pomp, wysokich temperatur otoczenia lub prądów harmonicznych.

Długotrwałe-przegrzanie przyspiesza starzenie się izolacji. W transformatorach-wypełnionych olejem może także przyspieszać niszczenie oleju i wytwarzać gazy, które można wykryć za pomocą analizy rozpuszczonych gazów (DGA).

Gdy transformator nagrzewa się bardziej niż oczekiwano, sprawdź obciążenie, układ chłodzenia, stan oleju, wentylację i pomiary temperatury. Zmniejszenie obciążenia może pomóc na krótką metę, ale nie jest rozwiązaniem trwałym, jeśli podstawowy problem z chłodzeniem pozostaje.

Jak diagnozować problemy z uzwojeniem transformatora

Dobra konserwacja polega na wczesnym wykrywaniu problemów, a nie na czekaniu na awarię transformatora.

Badanie rezystancji uzwojeniamoże ujawnić różnice między fazami i może zidentyfikować uszkodzone przewody, luźne połączenia lub inne nieprawidłowości w uzwojeniu.

Testowanie współczynnika zwojów transformatorasprawdza, czy rzeczywisty współczynnik zwojów odpowiada wartości oczekiwanej. Nieoczekiwane zmiany mogą wskazywać na uszkodzenie uzwojenia lub problemy z przełącznikiem zaczepów.

Analiza odpowiedzi częstotliwościowej (FRA)jest szczególnie przydatny po wystąpieniu zwarcia w transformatorze. Zmiany w sygnaturze FRA mogą wskazywać na ruch lub deformację zespołu uzwojenia i rdzenia.

Badania rezystancji izolacji i współczynnika mocymoże dostarczyć dodatkowych informacji na temat stanu izolacji. W przypadku transformatorów-zanurzanych w oleju metoda DGA może także pomóc w wykryciu przegrzania, wyładowania łukowego i innych problemów wewnętrznych.

Żaden pojedynczy test nie mówi całej historii. W praktyce inżynierowie zwykle porównują bieżące wyniki z danymi z testów fabrycznych, zapisami poprzednich konserwacji i innymi wynikami diagnostycznymi.

Praktyczne wskazówki dotyczące konserwacji transformatora

Kilka prostych nawyków konserwacyjnych może zapobiec wielu problemom z uzwojeniem.

Po pierwsze, utrzymuj temperaturę transformatora pod kontrolą. Unikaj niepotrzebnych przeciążeń i upewnij się, że wentylatory, pompy, grzejniki i systemy wentylacyjne działają prawidłowo.

Po drugie, zwróć uwagę na izolację. W przypadku transformatorów-zanurzanych w oleju szczególnie ważna jest dobra jakość oleju i kontrola wilgotności. Regularne testowanie oleju może wykryć pogorszenie stanu oleju, zanim stanie się ono poważnym problemem.

Ważna jest także ochrona-zwarciowa. Właściwie skoordynowane zabezpieczenie powinno szybko usuwać zwarcia zewnętrzne. Im dłużej transformator jest narażony na działanie wysokiego prądu zwarciowego, tym większe jest naprężenie mechaniczne jego uzwojeń.

A po poważnej usterce nie pomijaj przeglądu tylko dlatego, że transformator nadal działa. Uzwojenie może zostać uszkodzone mechanicznie bez widocznych zewnętrznych objawów.

Nie można pominąć także transportu i montażu. Silne uderzenia podczas transportu mogą spowodować przesunięcie elementów wewnętrznych, a niewłaściwa instalacja może wprowadzić dodatkowe naprężenia mechaniczne.

Kiedy należy naprawić lub wymienić uzwojenie transformatora?

Nie ma jednej-rozmiaru-pasującego-wszystkim. Decyzja o naprawie zależy od rodzaju i rozmiaru uszkodzeń.

Kluczem jest przede wszystkim zrozumienie, dlaczego uzwojenie zawiodło. Wymiana uszkodzonego uzwojenia bez usunięcia pierwotnego problemu jest proszeniem się o kłopoty.

Na przykład, jeśli powtarzające się przeciążenie spowodowało przegrzanie, nowe uzwojenie ostatecznie będzie musiało zmierzyć się z tymi samymi warunkami.

Ostatnie przemyślenia

Awarie uzwojeń transformatora mogą obejmować drobne uszkodzenia izolacjipogorszenie do poważnych odkształceń mechanicznych wymagających całkowitej wymiany uzwojenia. Główne tryby awarii obejmują awarię izolacji zwoju, awarię głównej izolacji, niestabilność promieniową i niestabilność osiową.

Na szczególną uwagę- zasługują zwarcia, ponieważ mogą one wytwarzać ogromne siły mechaniczne wewnątrz transformatora. Nawet jeśli transformator będzie dalej pracował, ukryte odkształcenie uzwojenia może nadal występować.

Dlatego tak ważne są regularne testowanie, właściwe chłodzenie, zarządzanie izolacją,-zabezpieczenie przed zwarciem i terminowe przeglądy.

W prawdziwym świecie niewielka konserwacja zapobiegawcza może bardzo pomóc. Monitorującuzwojenie transformatora, sprawdzanie nietypowych wyników testów i sprawdzanie sprzętu po poważnych usterkach, które operatorzy często mogą wyłapaćproblemy z transformatoremzanim staną się kosztownymi awariami.

W przypadku właścicieli transformatorów, wykonawców EPC i zespołów konserwacyjnych podstawowe podejście jest proste: monitorowanie, testowanie, badanie i naprawa pierwotnej przyczyny. Zwykle jest to znacznie tańsze-i znacznie mniej stresujące- niż zajmowanie się uszkodzonym transformatorem po fakcie.

Skontaktuj się teraz