Objawy awarii i strategie eksploatacji oraz konserwacji transformatorów zestawu generatorowego oraz transformatorów wiatrowych farm

1. Objawy awarii transformatora zestawu generatorów

1.1 Nieprawidłowe podwyższenie temperatury

Nieprawidłowe podwyższenie temperatury bezpośrednio odzwierciedla stan zdrowia transformatora i stanowi kluczowy wskaźnik ostrzegający o awarii. W trakcie pracy konwersja energii elektromagnetycznej powoduje straty żelazne i miedziane, które przekształcają się w ciepło. Aby zapewnić prawidłowe działanie, transformatory wykorzystują mechanizmy rozpraszania ciepła, takie jak cyrkulacja oleju i promieniowanie ciepła, aby utrzymać równowagę temperatury wewnątrz.

Termometry i systemy detekcji online monitorują zmiany temperatury oleju górnej warstwy i cewek. Gdy transformator ulega awarii, rytm rozpraszania ciepła jest zakłócony, co prowadzi do nieprawidłowych skoków temperatury. To sygnalizuje potencjalne problemy, takie jak przeciążenie, starzenie izolacji lub awaria systemu chłodzenia, co wskazuje na głębsze wady mechaniczne lub elektryczne.

1.2 Nieprawidłowe drgania i hałas

W normalnym działaniu transformatory generują słabe drgania i dźwięki. Prądy zmiennoprądowe w cewkach powodują okresowe zmiany pola magnetycznego w rdzeniu żelaznym, indukując magnetostriccję w listwach rdzenia. Delikatne interakcje magnetyczne między laminacjami i dynamiczne regulacje sił elektromagnetycznych wewnątrz cewek generują regularne drgania i dźwięki – podobne do "pulsu życiowego" transformatora, odzwierciedlające harmonijne działanie elektromagnetyczne wewnątrz.

Jeśli ten "puls" odchodzi od normy (np. zwiększone drgania, nietypowe dźwięki, jak na rysunku 1), może to odsłonić ukryte wady. Luźne elementy wewnętrzne, zwarcia cewek lub zwarcia rdzenia do ziemi mogą zakłócać konwersję energii, powodując dodatkowe stresy mechaniczne i zaburzenia elektromagnetyczne. Dokładne monitorowanie i analiza drgań i hałasu są kluczowe dla diagnozy i opracowywania strategii prewencyjnej obsługi.

1.3 Nieprawidłowy poziom oleju

Olej transformatorowy, nazywany "krewką" zapewniającą bezpieczne działanie sprzętu, pełni wiele kluczowych funkcji jako medium rozpraszania ciepła, bariery izolacyjnej i środka gaszącego łuki. Wystarczająca ilość oleju bezpośrednio określa, czy transformator może utrzymywać stabilne i efektywne działanie w skomplikowanych warunkach pracy.

Monitorowanie poziomu oleju odbywa się za pomocą precyzyjnie zaprojektowanego wskaźnika poziomu oleju, który działa jak "barometr płynny" dla transformatora, odzwierciedlając aktualne zmiany w objętości oleju wewnątrz. Gdy wskaźnik poziomu oleju pokazuje anomalie – szczególnie gdy poziom oleju spada poniżej linii standardowej – to nie jest tylko proste obniżenie ilości oleju, ale sygnał ostrzegawczy wskazujący potencjalne poważne ryzyko: obniżenie poziomu oleju gwałtownie zmniejsza efektywność chłodzenia, powodując nagromadzenie ciepła i nasilenie podwyższenia temperatury wewnątrz transformatora, przyspieszając starzenie materiałów izolacyjnych.

Ponadto, niewystarczająca ilość oleju osłabi ochronę izolacyjną elementów wewnętrznych, znacznie zwiększając ryzyko łuku elektrycznego, co może dalej wywołać katastroficzne wady, takie jak zwarcia, grożące bezpiecznej pracy całego systemu energetycznego.

2. Strategie eksploatacji i konserwacji transformatorów turbin wiatrowych w farmach wiatrowych
2.1 Ogólne przeglądy transformatorów

Transformatory energetyczne umożliwiają wysokonapięciową transmisję i stabilne zasilanie 220V na stronie użytkownika poprzez regulację napięcia, a ich eksploatacja i konserwacja są kluczowe dla stabilności systemu energetycznego. Duża farma wiatrowa, mając do czynienia z dużą liczbą szeroko rozproszonych transformatorów, stosuje kombinację zdalnego monitorowania i inspekcji na miejscu: Zdalne monitorowanie wykorzystuje systemy online do monitorowania parametrów operacyjnych, z codziennymi rutynowymi kontrolami i intensyfikowanym monitorowaniem w okresach szczytowych, aby rejestrować dane takie jak obciążenie i napięcie, z odpowiednim zarządzaniem anomalią; inspekcje na miejscu obejmują struktury zewnętrzne, uszczelki olejowe, połączenia liniowe oraz stan relé Buchholza, z celowymi inspekcjami w specjalnych warunkach pogodowych. Po wprowadzeniu średnia roczna częstotliwość awarii transformatorów spadła z 3% do poniżej 1%.

2.2 Poprawa działania inteligentnych systemów

Inteligentne systemy eksploatacji i konserwacji wymagają zarówno współpracy sprzętu, jak i możliwości przetwarzania danych. Istniejące technologie trudno spełniają potrzeby skomplikowanych scenariuszy, takich jak zasilanie ze strony wysokiego napięcia, co wymaga budowy nowych modeli. Badania i rozwój następują według procesu "koncepcja teoretyczna – weryfikacja laboratoryjna – zastosowanie praktyczne", łącząc technologie takie jak obliczenia w chmurze, aby opracować architektury modułowe, które są wdrażane po testach na platformach wirtualnych. Po trzech miesiącach dostosowywania systemu, częstość awarii transformatorów spadła o 30% w pierwszym miesiącu eksploatacji, umożliwiając wczesne ostrzeganie o potencjalnych awariach.

2.3 Wzmocnienie prac prewencyjnych

Prewencyjna konserwacja to kluczowa strategia, której celem jest eliminacja zagrożeń poprzez aktywne kontrole. Farma wiatrowa wykorzystuje systemy online do monitorowania parametrów, takich jak temperatura oleju, wykonuje kwartalną analizę próbek oleju w celu oceny stanu izolacji oraz optymalizuje systemy zarządcze, aby określić obowiązki poszczególnych stanowisk. Konserwacja transformatorów suchych obejmuje czyszczenie rdzenia, inspekcję obudowy i cewek, a także konserwację powierzchni kontaktowych szyn. Po wprowadzeniu, czas nieplanowanych przestojów spadł z 240 godzin do 40 godzin, straty ekonomiczne spadły z 5 milionów yuan do 800 tysięcy yuan, a średni czas między awariami (MTBF) wzrósł z 2000 godzin do 4500 godzin.

2.4 Konserwacja i zarządzanie olejem

W wytwarzaniu energii wiatrowej, transformatory farm wiatrowych – kluczowe urządzenia konwertujące energię – bezpośrednio wpływają na ogólne wydajność i rentowność. Wśród dążeń do efektywnej pracy, farmy wiatrowe muszą również spełniać社会责任，推进绿色维护实践。作为变压器生命周期管理的核心部分，油维护不仅确保长期可靠性，还支持可持续运营。 变压器油是变压器的“生命之血”，对散热至关重要；其质量决定了电气性能和使用寿命。因此，定期测试非常重要，重点关注两个方面：1）物理和化学性质（介电强度、酸值、水分、颗粒污染）；2）溶解气体分析（DGA），检测氢气、乙炔、乙烯等，以早期预警内部故障（局部放电、过热、电弧）并支持预防性维护。 油净化和更换是维护的关键。随着时间的推移，由于热量、氧化和污染物积累，油会劣化。高效的在线/离线过滤可以去除水分、杂质和游离碳，恢复绝缘和传热。根据严格的质量和经济分析，在油老化时及时更换油，最大限度地提高成本效益。 适当的油温优化了性能并延长了组件寿命。定期检查冷却系统——清洁散热器、检查风扇/泵——防止因散热不良导致的过热。所有测试数据、维护记录和更换日志都应详细记录、数字化并进行分析，形成健康档案，从而实现数据驱动的精细化维护计划。 ### 3 结论 风电场中的变压器运行与维护结合了技术精度、智能管理和可持续性。通过集成先进的监控、人工智能算法和传统经验，提高了故障预测能力，优化了维护周期，确保了供电可靠性，并最大化了风能资源利用。本研究通过分析运行特性、提出维护优化建议和预测趋势，为风电工程师和决策者提供了宝贵的见解。 抱歉，我注意到最后几段没有翻译成波兰语。以下是完整的波兰语翻译：

W wytwarzaniu energii wiatrowej, transformatory farm wiatrowych – kluczowe urządzenia konwertujące energię – bezpośrednio wpływają na ogólną wydajność i rentowność. Wśród dążeń do efektywnej pracy, farmy wiatrowe muszą również spełniać社会责任，推进绿色维护实践。作为变压器生命周期管理的核心部分，油维护不仅确保长期可靠性，还支持可持续运营。 变压器油是变压器的“生命之血”，对散热至关重要；其质量决定了电气性能和使用寿命。因此，定期测试非常重要，重点关注两个方面：1）物理和化学性质（介电强度、酸值、水分、颗粒污染）；2）溶解气体分析（DGA），检测氢气、乙炔、乙烯等，以早期预警内部故障（局部放电、过热、电弧）并支持预防性维护。 油净化和更换是维护的关键。随着时间的推移，由于热量、氧化和污染物积累，油会劣化。高效的在线/离线过滤可以去除水分、杂质和游离碳，恢复绝缘和传热。根据严格的质量和经济分析，在油老化时及时更换油，最大限度地提高成本效益。 适当的油温优化了性能并延长了组件寿命。定期检查冷却系统——清洁散热器、检查风扇/泵——防止因散热不良导致的过热。所有测试数据、维护记录和更换日志都应详细记录、数字化并进行分析，形成健康档案，从而实现数据驱动的精细化维护计划。 ### 3 结论 风电场中的变压器运行与维护结合了技术精度、智能管理和可持续性。通过集成先进的监控、人工智能算法和传统经验，提高了故障预测能力，优化了维护周期，确保了供电可靠性，并最大化了风能资源利用。本研究通过分析运行特性、提出维护优化建议和预测趋势，为风电工程师和决策者提供了宝贵的见解。 以下是完整的波兰语翻译：

W wytwarzaniu energii wiatrowej, transformatory farm wiatrowych – kluczowe urządzenia konwertujące energię – bezpośrednio wpływają na ogólną wydajność i rentowność. Wśród dążeń do efektywnej pracy, farmy wiatrowe muszą również spełniać społeczne obowiązki, popierając zielone praktyki konserwacyjne. Jako kluczowy element zarządzania cyklem życia transformatorów, konserwacja oleju nie tylko zapewnia długotrwałą niezawodność, ale również podtrzymuje zrównoważone operacje.

Olej transformatorowy, "krewka" transformatorów, jest kluczowy dla rozpraszania ciepła; jego jakość określa wydajność elektryczną i długość życia. Regularne testy są więc niezbędne, koncentrując się na dwóch aspektach: 1) właściwości fizyczne i chemiczne (moc dielektryczna, wartość kwasowa, wilgotność, zanieczyszczenie cząstkowe); 2) Analiza Rozpuszczonych Gazów (DGA), która wykrywa wodór, acetylen, etylen itp., aby wczesne ostrzegać o wewnętrznych uszkodzeniach (lokalne wyładowania, przeogrzanie, łukowanie) i wspierać konserwację prewencyjną.

Czystość i wymiana oleju są kluczowe dla konserwacji. Z biegiem czasu olej degraduje się z powodu ciepła, utleniania i gromadzenia się zanieczyszczeń. Efektywne filtrowanie online/offline usuwa wilgoć, zanieczyszczenia i wolny węgiel, przywracając izolację i przeprowadzanie ciepła. W porę wymienianie oleju, oparte na ścisłej analizie jakościowej i ekonomicznej, gdy występuje starzenie, maksymalizuje kosztowo-zdolność.

Odpowiednia temperatura oleju optymalizuje wydajność i przedłuża żywotność komponentów. Regularne sprawdzanie systemów chłodzenia – czyszczenie radiatów, inspekcja wentylatorów/pomp – zapobiega przeogrzaniu wynikającemu z nieskutecznego rozpraszania ciepła. Wszystkie dane testowe, zapisy konserwacyjne i dzienniki wymiany powinny być szczegółowo, cyfrowo i analizowane, tworząc profile zdrowotne, umożliwiające planowanie konserwacji oparte na danych i precyzyjne.

3. Podsumowanie

Eksploatacja i konserwacja transformatorów w farmach wiatrowych łączą techniczną precyzję z inteligentnym zarządzaniem i zrównoważonym rozwojem. Integracja zaawansowanego monitoringu, algorytmów AI i tradycyjnego doświadczenia poprawia predykcję uszkodzeń, optymalizuje cykle konserwacji, zapewnia niezawodność zasilania i maksymalizuje wykorzystanie zasobów wiatrowych. Ta studia, analizując charakterystykę operacyjną, proponując optymalizacje konserwacji i prognozując trendy, oferują cenne wnioski dla inżynierów wiatrowych i decydentów.