В современных энергосистемах высоковольтные масляные трансформаторы являются одним из важнейших элементов оборудования. Они обеспечивают повышение или понижение напряжения на основе принципа электромагнитной индукции, обеспечивая стабильное электроснабжение различных электрических нагрузок. Будь то крупные заводы, шахты или городские электросети, трансформаторы играют ключевую роль в обеспечении безопасного производства и эффективной работы.
По сравнению с сухими трансформаторами, масляные трансформаторы обеспечивают превосходный отвод тепла, более высокую стойкость к коротким замыканиям и более высокую эксплуатационную надежность, что делает их широко используемыми в системах распределения электроэнергии высокого напряжения. Однако важно отметить, что даже самые современные трансформаторы могут выходить из строя в процессе длительной эксплуатации из-за влияния факторов окружающей среды, состояния изоляции, колебаний нагрузки и особенностей эксплуатации. Чтобы помочь предприятиям снизить эксплуатационные риски, в данной статье представлен систематический обзор высоковольтных масляных трансформаторов, включающий их конструктивные особенности, распространённые неисправности, профилактические стратегии и интеллектуальные подходы к управлению.
I. Структура и функция трансформаторов
Базовая конструкция масляного трансформатора включает в себя сердечник, обмотки, масляный бак, переключатель ответвлений, изоляционные втулки, газовое реле и маслорасширитель. Обмотки и сердечник являются основными элементами трансформатора и наиболее подвержены повреждениям, вызванным электрическими и тепловыми воздействиями.
Во время работы трансформатор преобразует высокое напряжение в низкое, необходимое потребителям (например, с 10 кВ до 400 В), посредством электромагнитной индукции. Этот процесс не только обеспечивает безопасность электроснабжения, но и повышает эффективность использования энергии. Поэтому трансформаторы часто называют «сердцем» систем электроснабжения и распределения. Любая неисправность в этом «сердце» неизбежно повлияет на всю энергосистему, потенциально приводя к каскадным отключениям электроэнергии и повреждению оборудования.
II. Распространенные типы неисправностей трансформаторов
1. Неисправности обмоток трансформаторов
Неисправности обмоток являются наиболее распространённой проблемой масляных трансформаторов и проявляются в виде обрыва обмоток из-за дефектов сварки, междуфазных коротких замыканий, замыканий на землю и межвитковых замыканий. Наиболее распространённые причины этих неисправностей:
- Старение изоляции : Длительная эксплуатация в условиях высоких температур или перегрузки приводит к постепенному разрушению изоляционной бумаги.
- Нестандартное производство или обслуживание : локальные повреждения изоляции, полученные во время производства или обслуживания, постепенно ухудшаются в процессе эксплуатации, что в конечном итоге приводит к неисправностям.
- Попадание влаги : влажная среда приводит к тому, что обмотки впитывают влагу, а закупорка масляных каналов еще больше провоцирует повреждение изоляции.
2. Неисправности вводов трансформаторов
Изоляционные втулки трансформаторов длительное время находятся на открытом воздухе, и их эксплуатационные характеристики ухудшаются из-за накопления загрязнений и старения. Это ухудшение может привести к перекрытиям, вызванным загрязнением, которые часто приводят к междуфазным коротким замыканиям или однофазным замыканиям на землю в трансформаторе, что представляет значительную угрозу безопасности.
3. Утечки тока в трансформаторах
Утечки в трансформаторах обычно вызваны нарушением герметичности или растрескиванием сварных швов. Утечка масла не только приводит к падению его уровня, но и ухудшает теплоотвод и изоляционные свойства трансформатора. В тяжёлых случаях это может даже привести к его отключению.
4. Перенапряжения в трансформаторах
Перенапряжения, вызванные ударами молнии, электромагнитными колебаниями или аномальными параметрами в энергосистеме, могут повредить изоляцию трансформаторов. Такие повреждения характеризуются внезапностью возникновения и высоким разрушительным потенциалом, представляя собой критический риск при эксплуатации трансформатора.
5. Неисправность трансформаторов
В некоторых случаях корпус трансформатора может оказаться под напряжением. Эта проблема обычно вызвана внутренними токами утечки, дефектами вводов или плохим контактом выводов внутри трансформатора. Корпуса под напряжением представляют угрозу не только самому трансформатору, но и серьёзную угрозу безопасности персонала.
III. Профилактические и эксплуатационные меры для трансформаторов
1. Усиление герметизации и предотвращение утечек трансформаторов
Перед вводом трансформатора в эксплуатацию необходимо провести тщательную проверку герметичности, чтобы убедиться в целостности масляного бака и уплотнений. При обнаружении утечки трансформатор должен быть немедленно выведен из эксплуатации для ремонта. Места утечки следует герметизировать, а уровень масла долить до нормы.
2. Регулярный осмотр и предотвращение попадания влаги на трансформаторы
После сезона гроз особое внимание следует уделять проверке трансформатора на наличие влаги. Для трансформаторов с незначительным загрязнением влагой необходимо принять срочные меры для предотвращения дальнейшего разрушения изоляции.
3. Очистка и обслуживание вводов трансформаторов
Вводы трансформаторов следует регулярно очищать, чтобы предотвратить перекрытие, вызванное загрязнением. Одновременно с этим следует проводить осмотры на предмет наличия трещин и дефектов в фарфоровых вводах, чтобы убедиться в сохранении их изоляционных свойств.
4. Мониторинг и сравнение параметров трансформаторов
Необходимо использовать испытательное оборудование для регулярной регистрации рабочих параметров трансформатора (таких как ток утечки, температура и уровень масла). Эти значения следует сравнивать с исходными данными трансформатора. При обнаружении любых отклонений от нормы необходимо немедленно сообщить об этом и принять соответствующие корректирующие меры.
5. Профилактическое обслуживание трансформаторов
Плановое профилактическое обслуживание не только продлевает срок службы трансформаторов, но и снижает частоту внезапных отказов. Примерами профилактического обслуживания являются регулярные проверки заземления сердечника, анализ содержания газа в трансформаторном масле и оценка работоспособности системы охлаждения.
IV. Интеллектуальная диагностика и управление
С развитием цифровизации и искусственного интеллекта все больше предприятий внедряют интеллектуальные диагностические системы для управления трансформаторами.
1. Интеллектуальная система диагностики трансформаторов
- Мониторинг в реальном времени : датчики используются для сбора данных с трансформатора в реальном времени, включая концентрацию растворенных газов в масле, рабочий ток, напряжение и температуру.
- Сравнение с библиотекой случаев : собранные данные сравниваются с типичными случаями неисправностей, хранящимися в экспертной базе знаний, что позволяет быстро идентифицировать потенциальные типы неисправностей в трансформаторе.
- Помощь на основе алгоритмов : алгоритмы машинного обучения (такие как метод опорных векторов (SVM) и кластерный анализ) используются для дальнейшей оценки состояния компонентов трансформатора (например, обмоток, вводов и масляных баков), повышая точность диагностики неисправностей.
2. Научное управление техническим обслуживанием трансформаторов
На основе результатов интеллектуальной диагностики предприятия могут реализовать иерархическую стратегию обслуживания трансформаторов:
- Трансформаторы с высокой степенью риска : для устранения критических проблем проводится немедленное корректирующее обслуживание.
- Трансформаторы среднего и низкого риска : ведется непрерывный мониторинг, мероприятия по техническому обслуживанию проводятся только при необходимости.
- Сильно изношенные трансформаторы : проводится профилактическое обслуживание или планируется плановая замена, чтобы избежать непредвиденных отказов.
Кроме того, предприятиям следует стандартизировать процедуры и критерии технического обслуживания трансформаторов, определив четкие эксплуатационные инструкции и требования к качеству, чтобы гарантировать, что все трансформаторы получают единообразное стандартизированное управление.
V. Управление безопасностью трансформаторов и реализация
Трансформаторы — это не только необходимое электрооборудование, но и неотъемлемая часть системы управления безопасностью предприятия. Для предотвращения несчастных случаев, связанных с трансформаторами, предприятиям следует:
- Назначить квалифицированных электриков ответственными за эксплуатацию и обслуживание трансформаторов.
- Запретить неуполномоченному персоналу эксплуатировать или разбирать трансформаторы.
- Перед началом грозового сезона проверяйте системы молниезащиты трансформаторов, чтобы убедиться в их надежности.
- Незамедлительно заменяйте трансформаторы с ухудшенными характеристиками изоляции или сильно корродированными корпусами, чтобы предотвратить возникновение потенциальных опасностей.
Благодаря институционализированному управлению и четкому распределению обязанностей предприятия могут эффективно повысить безопасную эксплуатацию высоковольтных масляных трансформаторов.
VI. Заключение по высоковольтным масляным трансформаторам
В заключение следует отметить, что высоковольтные масляные трансформаторы являются «сердцем» энергосистем. К их распространённым неисправностям относятся повреждение обмоток, перекрытие вводов из-за загрязнения, утечка масла, повреждения, вызванные перенапряжением, и выход из строя корпусов. Для обеспечения долгосрочной и стабильной работы трансформаторов предприятиям необходимо внедрять комплексные меры, начиная от испытаний на герметичность и регулярных осмотров до очистки вводов и мониторинга параметров. Более того, активное внедрение интеллектуальных систем диагностики и иерархического управления техническим обслуживанием может обеспечить переход управления трансформаторами от подхода, основанного на опыте, к подходу, основанному на данных.
Для предприятий, уделяющих первостепенное внимание безопасности и эффективности, эффективное управление трансформаторами не только снижает эксплуатационные риски и продлевает срок службы оборудования, но и повышает общую надежность энергосистемы. В конечном итоге, это обеспечивает двойную защиту производственного процесса и устойчивого развития предприятия.
Нужны закупка или обслуживание высоковольтных масляных трансформаторов? Оставьте сообщение с описанием вашего сценария, и компания Hengrong Electric Co., Ltd. оперативно ответи!