С целью максимального увеличения срока службы и эффективности трансформатора, важно быть в курсе возможных неисправностей, которые могут возникнуть, и знать, как их обнаружить заблаговременно. Регулярный мониторинг и техническое обслуживание дают возможность обнаруживать возникающие неисправности, прежде чем будет нанесен большой ущерб.
Четыре основных типа неисправности силовых трансформаторов:
- Дугообразование, или большие разрушающие токи
- Легкое искрение, или небольшие разряды.
- Местный перегрев, или горячие точки
- Общий перегрев из-за недостаточного охлаждения или постоянной перегрузки
Эти неисправности могут привести к термическому разрушению масла и бумажной изоляции в трансформаторе. Один из способов их обнаружения является оценка количества газов углеводородов, водорода и окиси углерода, присутствующих в трансформаторе. Различные газы могут служить признаками различных неисправностей. Например,
- Большие количества водорода и ацетилена (C2H2) могут указывать на дуговой пробой с большим током. Оксиды углерода также могут быть найдены, если искрение вовлекает бумажную изоляцию.
- Присутствие водорода и низших углеводородов могут быть признаком небольших разрядов.
- Значительные объемы метана и этана, могут означать местные перегревы, или горячие точки.
- При перегреве бумажной изоляции, могут выделяться СО и СО2, что является следствием длительной перегрузки или нарушения теплообмена.
Методы поиска неисправностей:
- газовое реле,
- анализ растворенного газа,
- тесты, определяющие качество масла и его загрязнение.
Методы обнаружения неисправностей
Методы обнаружения неисправности трансформатора включают в себя реле Бухгольца, анализ растворенного газа (DGA), а также ряд тестов для определения наличия примесей в масле с целью измерения показателей качества (электрической прочности и сопротивления) масла.
Реле Бухгольца
Реле Бухгольца называют также газовым реле. Это устройство безопасности обычно монтируется в середине трубы, соединяющей бак трансформатора с баком расширителя. Газовое реле может быть использовано для обнаружения как мелких, так и существенных неисправностей в трансформаторе.
Указанное устройство работает путем обнаружения объема газа, выделяемого в баке трансформатора. Газ, выделяющийся при небольших неисправностях, в течение длительного времени накапливается в камере реле. После того, как объем выделенного газа превышает определенный уровень, поплавок опускается и замыкает контакты, включая аварийный сигнал.
Анализ растворенного газа
Анализ растворенного газа - это тест, используемый в качестве диагностики и инструмента технического обслуживания для электрических машин. При нормальных условиях, диэлектрическая жидкость трансформатора разлагается с очень малой скоростью. Тем не менее, тепловые и электрические неисправности могут ускорить распад диэлектрической жидкости и твердой изоляции. Все газы, выделяемые при этом процессе, имеют малую молекулярную массу и включают в себя водород, метан, этан, ацетилен, окись углерода и двуокись углерода. Эти газы растворяются в диэлектрической жидкости. Анализ конкретных пропорций каждого газа помогает в обнаружении дефектов. Коронирование, искрение, перегрев и дугообразование – все эти неисправности могут быть обнаружены таким образом.
Неисправности в работе трансформатора могут быть найдены путем изучения накапливаемых в нем газов. При применении правильных контрмер на ранней стадии неисправности, повреждения оборудования могут быть сведены к минимуму.
Другие тесты трансформаторного масла
Другие тесты трансформаторного масла, используемые для обнаружения неисправностей, включают в себя тесты кислотности, тесты на электрическую прочность, тест по оценке волокнистой структуры масла, цветовой тест, тесты на содержание воды, анализ на наличие полихлорбифенилов (ПХБ), тесты на наличие фурфурола, исследование масла на присутствие металлов, тест удельного сопротивления.
Тест кислотности: кислотность жидкости трансформатора должна контролироваться регулярно. Высокая кислотность может ускорить разрушение бумажной изоляции и вызвать коррозию стальных резервуаров.
Электрическая прочность: электрическая прочность изоляционной жидкости это ее способность выдерживать напряжение без пробоя. Чем ниже электрическая прочность жидкости, тем меньше её способность к изоляции. Если диэлектрическая прочность будет слишком мала, могут возникнуть неисправности трансформатора.
Тест по оценке взвесей в трансформаторном масле: Если взвеси или другие загрязняющие вещества присутствуют в масле, они могут уменьшить электрическую прочность масла. Влажные взвеси, в частности, могут быть вовлечены электрическим полем, в результате чего может возникнуть искрение. Прохождение поляризованного света через пробы масла дает возможность сделать взвеси и другие загрязнения видимыми, что позволяет оценить содержание взвесей в образце. Отбор проб должен проводиться осторожно, так как взвеси и влага могут быть подобраны извне в процессе отбора проб.
Цвет: Очевидные изменения в окраске масла (например, светлое масло быстро потемнело) может указывать на более глубокие внутренние изменения самого масла, которые нуждаются в дальнейшем изучении.
ПХД Тест: анализ наличия полихлорбифенилов (ПХБ) тест вычисляет концентрацию или наличие полихлорбифенилов в масле. Для этого процесса может быть использована капиллярная хроматография. Несмотря на то, что присутствие ПХБ не является показателем качества масла, ПХБ является запрещенным веществом, наличие которого не разрешается в новом заполненном жидкостью трансформаторе.
Исследование масла на присутствие металлов: концентрации различных металлов в масле трансформатора могут быть рассчитаны с помощью таких методов, как атомно-абсорбционная спектроскопия (AA) и индуктивная связанная плазмой спектрометрия (ПМС).
Тесты на наличие фурфурола: концентрация фурфурола в образце масла может использоваться как мера разрушения бумаги. Фурфурол является одним из побочных продуктов разрушения бумаги и её ослабления, процесс, который устанавливает естественный предел жизни трансформатора. Мониторинг уровня концентрации фурфурола может помочь определить оставшийся срок службы трансформатора.
Влажность: Избыток влаги в масле может вызвать резкое падение электрической прочности масла, что приводит к отказу трансформатора. Поэтому очень важно контролировать уровень влажности в трансформаторе.
Тест на сопротивление: Высокое сопротивление указывает на низкий уровень свободных ионов и ионоформирующих частиц, а также низкий уровень токопроводящих загрязнений. Тесты на сопротивление обычно проводятся при комнатной температуре. Как бы там ни было, также, может быть очень полезно, проводить тесты при более высокой температуре, результаты которых можно сравнить с результатами при комнатной температуре.
