Големи повреди на силов трансформатор: Диагностика и анализ (100 MVA, 132/22 kV) – Част 3

1. Защо повредите на трансформатора имат значение в системите с високо-напрежение

 

 

100 MVA 132 kV силови трансформаторибяха доставени от Scotech Electrical на Малайзия през декември 2025 г. за проект за център за данни TikTok. Тази статия, подготвена от Scotech, е специално предназначена за инженери, оператори и лица,-взимащи решения, занимаващи се с големи повреди на силови трансформатори в оборудване от клас 100 MVA, като се фокусира върху диагностиката на повредите на трансформаторите-в реалния свят, отстраняването на неизправности в трансформаторите, поведението на защитата и анализа на отказите на трансформаторите. Свързана справка за контекста на етапа на инсталиране:Ръководство за контролен списък преди{0}}инсталация

Големите силови трансформатори, като 100 MVA 132/22 kV блокове, са критични компоненти на инфраструктурата. Повредите на силовия трансформатор в такива системи могат да имат-последствия за цялата система, включително прекъсване на захранването, престой в центъра за данни и сериозни повреди на оборудването. В екстремни случаи повредите могат да включват опасност от пожар, електрически повреди, условия на топлинно претоварване, разрушаване на изолацията и механични дефекти в активната част на трансформатора.

Тази статия обяснява как да идентифицирате, анализирате и реагирате на типични режими на повреда на трансформатора въз основа на реални защитни сигнали и практики за работа на място.

2. Често срещани типове повреди на трансформатора

 

Повредите на трансформатора могат да бъдат групирани в четири основни технически области за анализ на повредата на трансформатора и откриване на повреда на трансформатора.

2.1 Вътрешни електрически повреди

Тези неизправности обикновено са сериозни и изискват незабавно отстраняване на неизправности в трансформатора.

Типичните причини включват:

• Късо съединение на намотката (между-навивки или фаза-към-фаза)
• Неизправности в заземяването на ядрото
• Частичен разряд вътре в изолационната система

Те са тясно свързани с причините за повреда на силовия трансформатор и често се откриват от системи за диференциална защита.

2.2 Термични повреди

2.3 Нарушения на изолацията

Влошаването на изолацията е един от най-често срещаните дългосрочни-механизми за повреда при диагностиката на повреда на трансформатора.

Типични причини:

• Стареене на маслена-хартия
• Проникване на влага
• Натрупване на електрически стрес

Тези условия често водят до аларми за откриване на повреда на трансформатора чрез DGA системи.

2.4 Механични и структурни дефекти

Механичните проблеми често са причинени от транспортиране, вибрации или продължителна-работа.

Примери:

• Изместване на намотката
• Разхлабване на затягане
• Структурни вибрационни аномалии

Това също са част от режимите на повреда на трансформатора, наблюдавани при отстраняване на неизправности на полеви трансформатори.

3. Защитна-диагностика на повреда на трансформатора

 

Системите за защита са първият и най-критичен защитен слой при диагностиката на повреда на трансформатора. Когато се появи защитен сигнал, инженерите трябва да определят дали това е вътрешна или външна повреда.

3.1 Работа на диференциална защита

Когато работи диференциалната защита на трансформатора, това обикновено се счита за индикация за вътрешна повреда с висока-достоверност.

Типичните причини включват:

• Повреда в намотката-намотка или фаза--фаза
• Тежка повреда на изолацията в резервоара на трансформатора
• Заземяване на сърцевината или ненормален циркулационен ток в сърцевината

В повечето големи силови трансформатори (като 100 MVA единици, използвани в подстанции на центрове за данни), работата на диференциална защита се третира като критично състояние на изключване.

 

Логика на отговора на полето:

• Проверете последователността на защитния сигнал (реле + система за наблюдение)
• Проверете за външни доказателства за късо- съединение (за изключване на неправилна координация)
• Проверете за изтичане на масло, деформация или необичаен шум
• Прегледайте записите за грешки и данните за формата на вълната

В повечето случаи е необходимо незабавно изолиране на трансформатора.

3.2 Реле на Бухолц (газово реле)

Релето Buchholz е ключово защитно устройство за потопени в масло-трансформатори, проектирано да открива вътрешни повреди на ранен етап чрез натрупване на газ и поведение на масления поток.

За алармени условия за лек газ, полеви диагностични действия обикновено включват събиране на газова проба за анализ на състава, извършване на анализ на разтворен газ (DGA) и проверка на тенденциите в нивото на маслото и температурата, за да се оцени дали анормалното състояние се развива или е стабилно.

 

При тежки газови условия се препоръчва незабавно изключване на трансформатора. След изолирането трябва да се извърши подробен DGA, камерата на релето трябва да се провери за натрупване на газ или необичайно механично поведение, а съставът на дефектния газ трябва да се анализира задълбочено, за да се определи вида и тежестта на вътрешната повреда.

 

3.3 Устройство за освобождаване на налягането (PRD)

Устройството за освобождаване на налягането работи, когато вътрешното налягане в резервоара се повиши бързо над безопасните проектни граници. Това състояние обикновено се свързва с високо{1}}енергийни вътрешни повреди, като вътрешни дъгови повреди, късо съединение на намотки или кабели или бързо разлагане на масло, което генерира голям обем газ.

От инженерна гледна точка, работата на PRD обикновено е силна индикация за сериозна вътрешна повреда на трансформатора, особено в големи MVA единици, където освобождаването на енергия при повреда е значително.

 

В полевата практика събитието трябва да се третира като потенциален критичен отказ. Необходимо е да се провери дали други системи за защита, като диференциална защита или реле на Бухолц, също са работили и да се провери трансформаторът за признаци на изтичане на масло, деформация на резервоара или механично напрежение. Трябва да се подготвят незабавно изключване и електрическа изолация, за да се предотвратят допълнителни повреди или рискове за безопасността.

4. Типични сценарии за повреда и отстраняване на неизправности на място

 

4.1 Инцидент с пожар на трансформатор

Пожарът на трансформатора е едно от най-критичните аварийни състояния в енергийните системи. Може да се задейства от вътрешни повреди на късо- съединение със запалване на дъга, външно запалване от изтекло изолационно масло или сериозни повреди на втулки и клеми, водещи до продължителна дъга.

На практика пожарите на трансформатори трябва да се третират като цялостни{0}}системни аварии. Необходимо е незабавно изолиране на всички страни на трансформатора, последвано от изключване на спомагателното захранване към охладителната система. Системите за гасене на пожар, като спрей или инжектиране на азот, трябва да се активират незабавно, за да се контролира разпространението на пламъка. Трябва да се обърне специално внимание на предотвратяването на разпространението на огъня към съседно оборудване. В тежки случаи може да се оцени контролирано изтичане на масло в зависимост от местоположението на пожара и структурния риск.

 

4.2 Повреда на втулката или експлозия

 

4.3 Повреда на охладителната система

Повредата на охладителната система пряко влияе върху термичната стабилност на намотките на трансформатора и изолационното масло. Когато ефективността на охлаждане е намалена или загубена, температурата на маслото се повишава бързо, стареенето на изолацията се ускорява и при условия на високо натоварване може да възникне термично изтичане.

Реагирането на място трябва първо да провери захранването на охладителната система и състоянието на резервиране, след това да потвърди работата на вентилатора и помпата и непрекъснато да наблюдава температурните тенденции на намотката. Ако и двете охладителни системи се повредят, докато товарът остава висок, трябва да се обмисли незабавно прехвърляне на товара или изключване, за да се избегне прегряване на трансформатора.

 

4.4 Ненормален шум

Акустичното поведение на трансформатора е важен не{0}}инвазивен диагностичен индикатор. Промените в звуковите модели често отразяват вътрешни електрически или механични аномалии.

Продължителното увеличаване на шума обикновено се свързва с претоварване или колебания на напрежението. Пукащи или пукащи звуци може да показват активност на частично разреждане, докато звуци,-подобни на кипене, често са свързани с прегряване на изолацията или замърсяване с влага. Неравномерният механичен шум може да предполага разхлабване на сърцевината или проблеми със структурните вибрации.

Акустичният мониторинг се използва широко в диагностиката на повреда на трансформатора като метод за ранно предупреждение, преди да възникне електрическа повреда.

 

4.5 Ненормално покачване на температурата на маслото

Тенденциите в температурата на маслото винаги трябва да се анализират заедно с условията на натоварване, температурата на околната среда и работата на охладителната система. Постепенното повишаване на температурата обикновено показва претоварване или намалена ефективност на охлаждане, докато бързото повишаване на температурата може да предполага вътрешна повреда или сериозна повреда на охладителната система.

Непрекъснатият мониторинг и сравнението на тенденциите са от съществено значение в практиката за отстраняване на неизправности на трансформатори, за да се направи разлика между експлоатационен стрес и развиващи се условия на повреда.

 

4.6 Аномалия на нивото на маслото

 

4.7 Изтичане на втулка и частично разреждане

Частичният разряд е типичен предшественик на влошаване на изолацията в системи с високо-напрежение и е тясно свързан с механизмите за повреда на втулките. Може да се появи като корона на повърхността, звуков шум от разряд или сигнали за откриване на ултравиолетови лъчи.

Освен това анализът на разтворения газ (DGA) често показва необичайни тенденции по време на ранен-етап на разграждане на изолацията.

Типичните поддържащи индикатори включват:

• UV или инфрачервени сигнали за откриване
• Увеличаване на ключови DGA газове
• Локализирани следи от нагряване или повърхностен разряд

Това състояние показва прогресираща повреда на изолацията и може да се развие до пълна повреда, ако не се управлява правилно.

 

5. Анализ на разтворен газ (DGA) за диагностика на неизправности

 

Анализът на разтворения газ (DGA) е един от най-важните инструменти за откриване на повреда на трансформатор и анализ на повреда на трансформатора. Той дава представа за видовете вътрешни електрически и термични повреди въз основа на газовия състав в изолационното масло.

Ключови газове и тълкуване

DGA анализът на тенденциите е по-важен от-точковите измервания, тъй като бързата скорост на нарастване на газа често показва активно прогресиране на повредата.

 

6. Условия, изискващи незабавно изключване

 

Трансформаторът трябва незабавно да бъде изваден от експлоатация, ако възникне някое от следните условия:

Тези условия показват висока вероятност от сериозна вътрешна повреда и изискват незабавно изолиране на трансформаторната система.

 

7. Съображения за проверка и поддръжка на трансформатора

 

При тежки условия на повреда може да се наложи вътрешна проверка, за да се определи първопричината. Този процес трябва да се извършва при контролирани условия на околната среда, включително ограничена влажност, чиста работна среда и стриктни процедури за заземяване.

Инспекцията обикновено включва оценка на изместването на намотката, състоянието на сърцевината, измерване на съпротивлението на изолацията и идентифициране на чужди предмети или механична деформация вътре в резервоара.

 

8. Съображения за околната среда и жизнения цикъл

 

През целия жизнен цикъл на трансформатора, редовната поддръжка играе критична роля за осигуряване на оперативна стабилност. Шумът, емисиите и изолационното масло трябва да отговарят на нормативните изисквания, докато трансформаторите в края на--жизнения си живот трябва да се рециклират правилно чрез сертифицирани процеси, за да се предотврати въздействие върху околната среда.

 

9. Напредък на инсталирането на проекта

 

10. Заключение: От откриване на грешки до надеждност на системата

 

Повредите на трансформатора не могат да бъдат напълно елиминирани, но могат да бъдат ефективно контролирани чрез правилна интерпретация на защитната система, DGA мониторинг, термичен анализ и структурирана стратегия за поддръжка.

За приложения с високо{0}}напрежение и центрове за данни надеждността на трансформатора директно определя непрекъснатостта на системата, което прави диагностиката на неизправностите и превантивната поддръжка основни компоненти на оперативната безопасност.