Техническое обслуживание трансформатора – техническое обслуживание, диагностика и мониторинг силовых трансформаторов

Техническое обслуживание силового трансформатора — диагностика и мониторинг трансформатора

Введение

Являясь статическими машинами-трансформерами без каких-либо движущихся и вращающихся частей, они очень надежны и при правильном обслуживании могут прослужить 40 лет. или больше. Кроме того, они не спотыкаются и не взрываются при нагревании в печи (за исключением экстремальных условий), трансформаторы часто перегружаются и работают далеко за пределами своей мощности .

Однако использование и старение электроустановок , как и другие установки, является источником нормального износа электрооборудования которые можно ускорить такими факторами, как неблагоприятная среда, перегрузка или тяжелый рабочий цикл .

Другие причины ухудшения качества могут быть изменения/дополнения нагрузки, изменения схемы, неправильно настроенные/выбранные защитные устройства и изменяющиеся условия напряжения .

Однако отказ оборудования не является неизбежным если программа проверки и профилактического обслуживания установлено.

Создание программы регулярного профилактического обслуживания может свести к минимуму риск отказа оборудования и связанных с ним проблем, обнаружение скрытых неисправностей и первый шаг по устранению неполадок. .



Визуальный осмотр силового трансформатора


Силовым трансформаторам чаще всего уделяется визуальный осмотр. , который в основном включает проверку общего внешнего состояния трансформатора и системы охлаждения .

Силовые трансформаторы необходимо регулярно осматривать, чтобы можно было своевременно обнаруживать проблемы и устранять их до того, как потребуется капитальный ремонт .

Проверки выполняются регулярно , обычно раз в неделю , хотя частота может варьироваться от компании к компании и среди трансформеров . Например, трансформатор можно проверять чаще, если есть основания полагать, что проблема развивается.

В таблице 1 показаны типы визуальных осмотров, необходимых для контроля общего внешнего состояния и системы охлаждения .

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Таблица 1 – Визуальный осмотр трансформаторов

Диагностика и мониторинг трансформатора

Мониторинг трансформатора относится к методам оперативных измерений, в которых упор делается на сбор соответствующих данных о целостности трансформатора, а не на интерпретацию данных.

Методы мониторинга трансформатора различаются в зависимости от используемого датчика, измеренных параметров трансформатора и применяемых методов измерения. Поскольку контрольное оборудование обычно стационарно монтируется на трансформаторе, оно также должно быть надежным и недорогим.

Намотка и переключатели ответвлений под нагрузкой (ПРП ) ошибки доминировать; следовательно, основное внимание в большинстве методов мониторинга уделяется сбору данных по параметрам, которые можно использовать для оценки состояния обмотки и переключателей ответвлений.

Растворенные газы в масле и частичные выбросы (ПД ) — это общие отслеживаемые параметры, связанные с состоянием обмотки и изоляции. .

Температура и вибрация мониторинга обычно используются для оценки состояния РПН .

На рис. 1 показано статистическое распределение отказов масляного трансформатора.

Рисунок 1 – Статистика распределения отказов масляного трансформатора

Общие параметры, используемые для контроля обмоток и изоляции статус PD и растворенные газы в масле; в том, что касается мониторинга OLTC температура и вибрация используются.

Основные единицы мониторинга для диагностики трансформаторов используются:

• Блок контроля температуры масла.
• Датчик контроля уровня масла.
• Блок контроля газа в масле.
• Датчик контроля работы РПН.
• Блок контроля перегрузки.

Данные от датчиков и устройств мониторинга преобразуются в цифровые и аналоговые сигналы и установить связь в режиме реального времени с человеко-машинным интерфейсом и записью данных .

Анализ растворенного газа в масле является эффективным диагностическим средством для выявления проблем в работе трансформатора.

Однако этот анализ обычно выполняется вне поста, когда для определения содержания газа используется сложное (и, как правило, дорогое) оборудование. .

Чтобы снизить риск пропуска зарождающихся неисправностей из-за длительных интервалов между замерами, разрабатываются методы мониторинга, позволяющие выдавать предупреждения об изменениях типов и концентраций газа, наблюдаемых внутри трансформатора. Обычный анализ растворенного газа в масле выполняется после выдачи предупреждения. Несколько трансформаторных газов и соответствующие источники перечислены в таблице 2.

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Таблица 2 – Трансформаторные газы и источники

путем извлечения газа, растворенного в изоляционном масле главного трансформатора и измерение количества шести компонентов газа на их низком уровне , можно обнаружить локальный перегрев или частичный электрический разряд в блоке в зависимости от данных анализатора и предотвратить несчастные случаи до того, как они произойдут .

График профилактических работ и осмотр трансформатора

Периодичность технического обслуживания устанавливается с учетом требований к надежности оборудования, руководств и рекомендаций производителей.

Мероприятия по техническому обслуживанию могут планироваться для каждого сегмента установки в разные периоды, но в крупных отраслях обычно один или два раза в год происходит глобальное закрытие для целей технического обслуживания.

NETA ^[1] Стандарт МТС-2007 Приложение Б представляет график обслуживания по времени и матрица показано в таблице 3. Применение matrix распознается как только руководство .

Для правильного применения матрицы необходимо определить конкретное условие, критичность и надежность . Применение матрицы , наряду с кульминацией исторических данных тестирования и тенденций , должна предоставлять качественную программу профилактического обслуживания электрооборудования. .

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Таблица 3. Матрица частоты обслуживания

Для трансформаторов минимальная периодичность испытаний на техническое обслуживание определены в одном стандарте и показаны в таблице 4.

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Таблица 4. Периодичность профилактических испытаний трансформаторов (месяцы)

Техническое обслуживание (визуальный и механический осмотр; электрические испытания; тестовые значения ) для каждой единицы оборудования определены в соответствии с Стандартом NETA ATS-2009 а для трансформаторов можно резюмировать, как показано в таблице 5.

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Таблица 5 – Частота испытаний и проверок мероприятий по техническому обслуживанию трансформаторов

Действия профилактического обслуживания преобразователей можно синтезировать следующим образом:

• Регулярные проверки
• Выборочная коллекция
• Тесты
• Исправить
• Небольшой ремонт
• Средний ремонт
• Капитальный и капитальный ремонт ^[2]
• Документация и запись данных

В таблице 6 показаны обычные действия для каждого типа действий по обслуживанию.

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Таблица 6. Обычные действия по каждому виду обслуживания

Помимо специального испытательного оборудования, наиболее распространенным портативным испытательным оборудованием, используемым при обслуживании трансформаторов, является:

• Мультиметры
• Текоизмерительные клещи
• Тестеры напряжения
• Оборудование для испытаний измерительных трансформаторов
• Оборудование для проверки реле и счетчиков
• Тестеры изоляции (MEGGER ^[3] )
• Оборудование для проверки заземления
• Инфракрасная камера ^[4] (См. Инфракрасная термография)

Также прочитайте:Как найти номинал трансформатора в кВА (однофазный и трехфазный)?

Анализ масла и пробы


Во время техобслуживания или после капитального ремонта , необходимо взять пробу масла чтобы перейти к тестам, определенным IEC ^[5] Стандарт 60296 для FAT .

Эти тесты:

• Межфазное натяжение (IFT )
• Кислотность
• Вязкость
• Плотность
• Точка воспламенения
• Точка возгорания
• Точка застывания
• Влажность
• Диэлектрическая прочность
• Коэффициент мощности (диэлектрические потери – загар ∂ )
• Цвет

При отборе образца необходимо соблюдать определенные меры предосторожности , чтобы избежать загрязнения образца .

• 1 – Используйте вспомогательный пробоотборный клапан и не используйте небольшое отверстие для отбора проб на стороне дренажного клапана (Фигура 2).

Рисунок 2. Вспомогательный пробоотборный клапан

• 2 – Промывной сливной клапан Рисунок 3. Промывка сливного клапана
• 3 – Промойте трубку и шприц и не оттягивайте назад на цилиндре шприца – применить небольшое сопротивление и дайте давлению жидкости заполнить шприц (Рис. 4).

<эм>

Рисунок 4. Промывочная трубка и шприц

• 4 – В наполненном шприце не должно быть пузырей. , но некоторые могут образоваться позже – не выпускайте их.

Также читайте:MCQ Transformers с пояснительными ответами

Анализ растворенного газа в масле (АРГ)

DGA , одним из наиболее ценных доступных диагностических инструментов, является процедура, используемая для оценки состояния маслонаполненного трансформатора на основе анализа газов, растворенных в охлаждающей/изолирующей среде. .

Это хорошо зарекомендовавший себя экономичный метод, позволяющий получить важную информацию в результате относительно простого неразрушающего контроля, основанного на отборе проб масла.

Хотя анализ обычно проводится в лаборатории, также доступны онлайн-устройства.

Результаты многое говорят о здоровье масла и его свойств как изолирующей среды, включая его текущее состояние, любые происходящие изменения, последствия перегрузки, старения, появление мелких неисправностей и наиболее вероятную причину серьезных неисправностей.

Следует отметить, что при серьезной неисправности также могут образовываться свободные газы, которые могут скапливаться в реле Бухгольца. .

Тесты трансформаторов для технического обслуживания и диагностики


В таблице 7 показана общая методология оценки состояния трансформатора, связанная с текущим обслуживанием и диагностикой.

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Таблица 7. Испытания трансформатора, которые необходимо выполнить для технического обслуживания и диагностики

Втулка Тест

Для проходных изоляторов с потенциальным отводом как емкость между верхней частью втулки и нижним отводом (обычно называется C1 ) и емкость между отводом и землей (обычно называемая C2). ) измеряются.

Для определения потерь во вводах также проводятся испытания коэффициента мощности. C2 емкость намного больше чем C1 емкость .

Вводы без отвода напряжения обычно испытываются от верхнего проводника ввода до земли.

Результаты этого теста сравниваются с заводскими и/или предыдущими тестами для определения износа.

Около 90 % отказов вводов можно отнести к попаданию влаги свидетельствует увеличение коэффициента мощности .

Тест анализа частотной характеристики развертки

Анализ частотной характеристики (SFRA ) ^[6] состоит из измерения полного сопротивления обмоток трансформатора в широком диапазоне частот и сравнение результатов этих измерений с эталонным набором .

Отличия могут указывать на повреждение трансформатора, которое может быть дополнительно исследовано с использованием других методов или внутреннего осмотра. Метод качающейся частоты для SFRA требует использования сетевого анализатора для генерации сигнала, выполнения измерений и обработки результатов.

Ультразвуковое и звуковое обнаружение неисправностей

Этот тест следует применять, когда водород заметно растет в DGA.

Высокое содержание водорода генерация указывает на частичный разряд происходит внутри трансформатора. Другие газы, такие как метан, этан и этилен. также может увеличиваться . Ацетилен также может присутствовать при возникновении дугового разряда и может увеличиваться.

Анализ вибрации

Вибрация Лизис сам по себе не может предсказать многие неисправности, связанные с трансформаторами, но это еще один полезный инструмент, помогающий определить состояние трансформатора.

Вибрация может быть вызвана незакрепленными сегментами сердечника трансформатора, незакрепленными обмотками, проблемами с экраном, незакрепленными деталями или неисправными подшипниками насосов или вентиляторов масляного охлаждения . Необходимо проявлять крайнюю осторожность при оценке источника вибрации. Много раз незакрепленная крышка панели, дверца или болты/винты, лежащие в панелях управления или ослабленные снаружи, ошибочно принимались за проблемы внутри резервуара.

Сопротивление изоляции жилы

Для проведения этого теста преднамеренное заземление ядра должно быть отключено .

Это может быть сложно, и для этого может потребоваться слить некоторое количество масла.

На некоторых трансформаторах заземление сердечника выведено наружу через изолированные втулки, и к ним легко получить доступ .

Ожидаемые значения сопротивления изоляции являются:

• Новые трансформаторы:> 1000 МОм
• Старый трансформатор:> 100 МОм

Значения от 10 до 100 МОм выявить возможное повреждение изоляции между ядром и землей и значения ниже, чем 10 МОм может вызвать разрушительные циркулирующие токи и должны быть дополнительно исследованы.

Инфракрасная термография


Инфракрасная термография (ИК ) является бесконтактным и неразрушающим способ обнаружения проблем в электрических системах.

Все электрическое и механическое оборудование излучает тепло в виде электромагнитного излучения. Инфракрасные камеры, чувствительные к тепловому излучению, могут обнаруживать и измерять разницу температур между поверхностями.

Аномальные или неожиданные тепловые характеристики могут свидетельствовать о проблемах с оборудованием, которые могут привести к поломке, отказу или пожару.

Обычно инфракрасный анализ проводится каждые 2 или 3 года. , когда оборудование находится под напряжением и под полной нагрузкой, если это возможно, но могут потребоваться особые условия работы и окружающей среды для проведения IR ежегодно.

IR-анализ также следует проводить после любого технического обслуживания или тестирования, чтобы убедиться, что нарушенные соединения были восстановлены должным образом. Кроме того, если IR выполняется во время заводского прогона, результаты можно использовать в качестве основы для последующего сравнения.

Следующие компоненты трансформаторов обычно подвергаются IR анализ:

• Танк
• Радиаторы и система охлаждения
• Втулки
• ПРП

Также прочтите:ТАБЛИЧКА ТРАНСФОРМАТОРА (ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ).

Танк

Необычно высокие внешние температуры или необычные тепловые характеристики баков трансформатора указывают на проблемы внутри трансформатора, такие как низкий уровень масла, циркулирующие блуждающие токи, заблокированное охлаждение, незакрепленные экраны, проблемы с переключателем ответвлений и т. д. .

Аномально высокие температуры могут повредить или разрушить изоляцию трансформатора и, таким образом, сократить ожидаемый срок службы.

НП проверка может обнаружить условия перегрева или неправильные тепловые характеристики. ИК для сканирования и анализа требуется обученный персонал с опытом в этих техниках.

Радиаторы и система охлаждения

Радиаторы необходимо проверить с помощью ИК-камеры и сравнить их друг с другом.

крутой радиатор или сегмент указывает, что клапан закрыт или радиатор или сегмент подключен .

При визуальном осмотре показывает, что клапаны открыты , радиатор или сегмент должны быть изолированы, слиты и удалены, а блокировка устранена .

Трансформатор, работающий с пониженным охлаждением, будет иметь срок полезного использования. значительно сокращен (повышенная рабочая температура только из от 8 до 10 ^о С уменьшит трансформерная жизнь наполовину ).

Втулки и изоляторы

а) Уровень масла

IR сканирование втулок может показать низкий уровень масла , что потребует немедленного обесточивания и замены .

Вообще причина этого в том, что уплотнение в нижней части втулки вышел из строя, масло попало в трансформатор . верхняя печать вероятно, не удалось , а также разрешить воздух и влага чтобы попасть в топ .

Слишком высокий уровень масла во втулках обычно означает уплотнение в нижней части втулки не удалось и напор масла из расширителя или давление азота , протолкнул трансформаторное масло во втулку .

Еще одна причина, по которой во втулке может быть высокий уровень масла протекает верхнее уплотнение , пропуская воду . Вода мигрирует к днищу втулки, вытесняя масло вверх .

Более 90 % отказов втулки связаны с входом в воду через верхнюю печать .

Втулки обычно катастрофически терпят неудачу , много раз уничтожая главный трансформатор и близлежащее оборудование и создание опасности для работников . Предыдущий IR сканы той же втулки необходимо сравнивать с текущим сканом.

b) Втулочные соединения

Втулки иметь два внутренних соединения , один в голове и еще один намного глубже внутри, подключенный к трансформатору илс.

Оба будут видны снаружи, но соединение головки будет в верхней части втулки, а соединение катушки — в основании втулки.

Проблемы с трещинами были обнаружены в некоторых изоляторах которые влияют на электрическую и механическую прочность изолятора .

При наличии поверхностной влаги по поверхности изолятора протекает очень небольшой разрядный ток, повышающий температуру на один-два градуса. Когда изолятор треснул ток разряда стекает по трещине, а не по поверхности, и изолятор выглядит немного холоднее .

Когда трещина становится достаточно серьезным может стать очевидным повышение температуры .

OLTC (переключатели ответвлений под нагрузкой )


температура устройства РПН крышка должна быть одной температуры как сам трансформер .

Источник тепла находится внутри корпуса устройства РПН и значительно горячее чем указанная температура .

внешнее устройство РПН отсек должен быть не теплее корпуса трансформатора . Если теплее , это указывает на вероятный нагрев внутренних соединений крана .

Одна из сложностей с проверками ответвлений заключается в том, что все ответвления не подключены во время проверки, поэтому результаты могут быть неокончательными .

^[1] НЭТА :Международная ассоциация электрических испытаний (США).

^[2] Выполняется после серьезной внутренней неисправности или каждые 8–10 лет с непрерывного функционирования , а именно, когда трансформатор подвергается сильным циклам перегрузки или внешнему короткому замыканию . Эти действия должны выполняться специализированным персоналом. .

^[3] МЕГГЕР является торговой маркой , но это оборудование известно под этим именем.

^[4]  См. главу 7, т. е. инфракрасная термография.

^[5] IEC:Международная электротехническая комиссия.

^[6] Только если этот тест был выполнен во время FAT – Заводские приемочные испытания.



Об авторе:Мануэль Болотинья

- Степень лиценциата в области электротехники – Энергетика и энергетические системы (1974 г. – Instituto Superior Técnico/Лиссабонский университет)
– Степень магистра электротехники и вычислительной техники (2017 г. – Faculdade de Ciências e Tecnologia/Новый университет Лиссабона)
– Старший консультант по подстанциям и энергосистемам; Профессиональный инструктор


Все о системах, устройствах и узлах электрозащиты Аварийная генераторная установка – строительство, установка, техническое обслуживание и электропроводка