Fejlmanifestationer og drifts- og vedligeholdelsesstrategier for generatorsettransformatorer og vindparkstransformatorer

1. Manifestationer af fejl i generatorsettransformatorer

1.1 Ualmindelig temperaturstigning

Ualmindelig temperaturstigning afspejler direkte en transformators sundhed og fungerer som et vigtigt fejlvarsel. Under drift forårsager energiomregning i form af jern- og kobbertab, der omdannes til varme. For at sikre normal drift anvender transformatorer varmefjerningsmekanismer som oljecirkulation og varmeudstråling for at opretholde intern temperaturligevægt.

Termometre og online overvågningsystemer overvåger ændringer i olje- og vindings temperaturen i den øverste lag. Når en transformator mislykkes, bliver varmefjerningsrytmen forstyrret, hvilket fører til ualmindelige temperaturstigninger. Dette signalerer potentielle problemer som overbelastning, isoleringsaldring eller kølesystemets fejl, hvilket indikerer dybere mekaniske eller elektriske fejl.

1.2 Ualmindelig vibration og støj

Under normal drift producerer transformatorer svage vibrationer og hørbare lyde. Vekselstrøm i vindingerne forårsager periodiske ændringer i det magnetiske felt i jernkernen, hvilket inducerer magnetostriction i kernetabletter. Subtile magnetiske interaktioner mellem laminater og dynamiske justeringer af elektromagnetiske kræfter i spolerne genererer regelmæssige vibrationer og lyde – ligesom transformatorens "livspuls", der afspejler harmonisk intern elektromagnetisk aktivitet.

Hvis denne "puls" afviger (f.eks. øget vibration, abnorm støj eller atypiske lyde, som vist på figur 1), kan det afsløre skjulte fejl. Løse interne komponenter, vindings kortslutninger eller kernes kortslutninger til jord kan forstyrre energiomregningen, hvilket forårsager ekstra mekanisk stress og elektromagnetiske forstyrrelser. Præcis overvågning og analyse af vibration og støj er afgørende for diagnosticering og præventiv vedligeholdelsesstrategi.

1.3 Ualmindelig oljeniveau

Transformatorolje, kaldet "livsblodet" for sikker drift af udstyr, har flere kernefunktioner som varmefjerningsmedium, isolationsbarriere og buekvælende agent. Mængden af olje bestemmer direkte, om transformatoren kan opretholde stabil og effektiv drift under komplekse arbejdsvilkår.

Overvågning af oljeniveau opnås gennem præcist designede oljeniveaumålere, der fungerer som et "flydende barometer" for transformatorer, der afspejler realtidændringer i intern oljemængde. Når oljeniveaumåleren viser afvigelse – især når oljeniveauet falder under standardlinjen – er det ikke blot en simpel reduktion i oljemængde, men et advarselssignal, der indikerer potentielle alvorlige risici: En nedgang i oljeniveau vil drastisk reducere køleffektiviteten, hvilket vil forårsage varmesamling og forøget temperaturstigning internt i transformatoren, der accelererer aldringen af isoleringsmaterialer.

Samtidig vil utilstrækkelig olje svække isolationsbeskyttelsen for interne komponenter, hvilket betydeligt øger risikoen for buedeflagration, der kan videre udløse katastrofale fejl som kortslutninger og truede sikker drift af hele strømsystemet.

2. Drifts- og vedligeholdelsesstrategier for transformatorer i vindmøller i vindparker
2.1 Generel inspektion af transformatorer

Krafttransformatorer opnår høvspændingsoverførsel og stabil 220V strømforsyning ved brugervendte ved spændingsregulering, og deres drift og vedligeholdelse er afgørende for strømsystemets stabilitet. En stor vindpark, der står over for et stort antal bredt fordelt transformatorer, anvender en kombineret model af fjernovervågning og lokal inspektion: Fjernovervågning bruger online systemer til at overvåge driftsparametre, med daglige rutinekontroller og intensiveret overvågning under topperioder for at registrere data som belastning og spænding, med tidsbegrænset afvikling af afvigelse; lokale inspektioner dækker eksterne strukturer, oljeseglinger, linjetilslutninger og status for Buchholz-relæer, med målrettet inspektion under specielle vejrforhold. Efter implementering faldt den årlige gennemsnitlige fejlrate for transformatorer fra 3% til under 1%.

2.2 Forbedring af intelligent systemdrift

Intelligente drifts- og vedligeholdelsessystemer kræver både udstyrssamarbejde og datahåndteringsevner. Eksisterende teknologier kan knap nok opfylde behovene i komplekse scenarier som høvspændings side strømforsyning, hvilket kræver opbygning af nye modeller. Forsknings- og udviklingsprocessen følger processen "teoretisk koncept - laboratorievalidering - praktisk anvendelse", kombinerer teknologier som skybaseret beregning til at udvikle modulære arkitekturer, der implementeres efter test på virtuelle platforme. Efter tre måneders systemjustering faldt fejlprocenten for transformatorer med 30% i den første driftsmand, hvilket muliggjorde tidlig varsling af potentielle fejl.

2.3 Styrkelse af forebyggende arbejde

Forebyggende vedligeholdelse er en kernestrategi, der sigter mod at eliminere skjulte farer gennem aktive inspektioner. Vindparken bruger online systemer til at overvåge parametre som oljetemperatur, foretager kvartalsvis oljeprøveanalyse for at vurdere isolationsstatus, og optimiserer ledelsessystemer for at klargøre postansvarsområder. Vedligeholdelse af torrtransformatorer inkluderer rensning af jernkernen, inspektion af kabinet og vindinger, og vedligeholdelse af busbar kontaktflader. Efter implementering faldt uplanlagt nedetid fra 240 timer til 40 timer, økonomiske tab faldt fra 5 millioner yuan til 800.000 yuan, og gennemsnitlig tid mellem fejl (MTBF) steg fra 2.000 timer til 4.500 timer.

2.4 Oljevedligeholdelse og -forvaltning

I vindkraftproduktion, vindparktransformatorer – kerneenergikonverteringsudstyr – har direkte indflydelse på den samlede effektivitet og økonomiske retur. Samtidig med at man stræber efter effektiv drift, skal vindparke opfylde sociale ansvarsområder ved at fremme grønne vedligeholdelsesmetoder. Som en central del af transformatorernes livscyklusforvaltning, sikrer oljevedligeholdelse ikke kun langsigtede pålidelighed, men også bæredygtig drift.

Transformatorolje, "livsblodet" for transformatorer, er afgørende for varmefjerning; dens kvalitet bestemmer elektrisk ydeevne og levetid. Regelmæssig test er derfor afgørende, med fokus på to aspekter: 1) fysiske og kemiske egenskaber (dielektrisk styrke, syreværdi, fugt, partikelforurening); 2) Oplosning af Gas Analyse (DGA), der detekterer brint, acetylen, etylen osv., for tidlig advarsel af interne fejl (partiel deflagration, overophedning, arcing) og støtte til forebyggende vedligeholdelse.

Oljerensning og -skift er afgørende for vedligeholdelse. Over tid forværres olje på grund af varme, oxidation og forureningsopbygning. Effektiv online/offline filtrering fjerner fugt, forurening og fri kul, genopretter isolation og varmefjerning. Tidligt oljeskift, baseret på streng kvalitets- og økonomisk analyse, når aldring indtræffer, maksimerer kostnadseffektivitet.

Rigtigt oljetemperatur optimerer ydeevne og forlænger komponentlivet. Regelmæssig kontrol af kølesystemer – rensning af radiatører, inspektion af ventilatorer/pumper – forhindrer overophedning på grund af dårlig varmefjerning. Alle testdata, vedligeholdelsesprotokoller og skiftningslogfiler skal være detaljerede, digitaliserede og analyseret for at danne sundhedsprofiler, der muliggør data-drevet, præcist vedligeholdelsesplanlægning.

3 Konklusion

Drift og vedligeholdelse af transformatorer i vindparker kombinerer teknisk præcision med intelligent ledelse og bæredygtighed. Integration af avanceret overvågning, AI-algoritmer og traditionel erfaring forbedrer fejlprognoser, optimiserer vedligeholdelsescykler, sikrer strømforsyningens pålidelighed og maksimerer udnyttelsen af vindressourcer. Denne undersøgelse, gennem analyse af driftsegenskaber, foreslåede vedligeholdelsesoptimaliseringer og trendprognoser, giver værdifulde indsigt for vindkraftingeniører og beslutningstagere.