Как диагностировать неисправности трансформаторов и уменьшить шум

С быстрым развитием экономики Китая электроэнергетическая отрасль также постепенно расширялась, увеличивая требования к установленной мощности и единичной мощности силовых трансформаторов. В данной статье кратко рассматриваются четыре аспекта: конструкция трансформатора, молниезащита трансформатора, неисправности трансформатора и шум трансформатора.

Трансформатор — это широко используемое электрическое устройство, способное преобразовывать переменную электрическую энергию. Он может преобразовать одну форму электрической энергии (переменный ток и напряжение) в другую форму электрической энергии (с тем же частотным диапазоном переменного тока и напряжения). В практических применениях основная функция трансформатора состоит в изменении уровней напряжения, что делает передачу электроэнергии более удобной.

В зависимости от отношения выходного напряжения к входному напряжению трансформаторы классифицируются как понижающие или повышающие. Трансформатор с коэффициентом напряжения меньше 1 называется понижающим трансформатором, его основная функция — обеспечить необходимые напряжения для различных электрических устройств, гарантируя, что пользователи получают правильное напряжение. Трансформатор с коэффициентом напряжения больше 1 называется повышающим трансформатором, который主要用于电力传输成本的降低、减少传输过程中的功率损耗以及延长传输距离。 请允许我继续翻译剩余的部分。 **变压器结构** 在中大容量电力变压器中，提供了一个密封油箱，内装有变压器油。变压器绕组和铁芯浸入油中以实现更好的散热。使用绝缘套管将绕组引出并连接到外部电路。变压器主要由以下部件组成：调压装置、主体、出线装置、油箱、保护装置和冷却装置。调压装置分为有载和无载分接开关，本质上是一种分接开关；主体包括引线、铁芯、绝缘结构和绕组；出线装置包括低压和高压套管；油箱包括附件（如取油阀、铭牌、放油阀、接地螺栓和轮子）和主箱体（包括箱底、壁和盖）；保护装置包括吸湿器、气体继电器、储油柜、油浮继电器、油位指示器、温度传感器和安全气道；冷却装置包括冷却器和散热器。 **变压器噪声及其减缓措施** 变压器在运行过程中常常会产生声音，主要是由于电磁力引起的本体振动以及硅钢片在磁场作用下的磁致伸缩，还有风扇和冷却系统吹风机产生的噪音。人类听觉系统只能感知一定频率范围内的声音；当频率在16 Hz到2000 Hz之间时，可以被听到。超出这个范围的超声波和次声波则无法感知。噪声从铁芯传播到空气、绕组和夹紧结构——这是电力变压器噪声的主要传播路径。通过降低磁通密度和减少铁芯硅钢片的磁致伸缩可以减少噪声。然而，降低磁通密度会增加铁芯尺寸和硅钢片数量，从而增加成本。为了不增加成本而减少噪声，添加阻尼元件是有效的。例如，在低压绕组和铁芯之间放置橡胶适配垫圈可以紧固绕组并提供缓冲。这种阻尼结构有助于在噪声传播过程中减少噪声。 **变压器防雷** 在中国，每年有大量的变压器因雷击而损坏。根据相关机构的数据，在损坏的10 kV配电变压器中，4%至10%是由于雷击造成的。不当的接地引线连接和错误的变压器避雷器安装是雷击损坏的主要原因。关键问题包括：高压侧和低压侧避雷器及变压器中性点分别接地；引线过长和接地导体截面过小；低压侧没有避雷器；使用支撑结构作为高压侧避雷器的接地导体；未对避雷器进行预防性试验。 **变压器故障** 当变压器出现以下任何变化时，可以根据其实际运行状况进行故障分析：变压器因事故导致停电或发生出口短路等现象，但尚未拆解；运行过程中出现异常现象，迫使操作人员停机检查或测试；在预防性试验、维护验收或正常停电调试期间，一个或多个参数值超出标准限值。如果在实际使用中出现上述任何情况，应立即对变压器进行相关检查和测试，以确保其能够正常运行。 确定是否存在故障的步骤： - 首先，确定故障的可能性，并判断是明显的（可见的）还是隐藏的（潜在的）故障。 - 其次，识别故障的性质——是油相关的故障还是固体绝缘故障，是热故障还是电气故障。 - 第三，故障功率、由于饱和导致继电器动作的时间、严重程度、发展趋势、热点温度和油中气体饱和度等因素是确定是否存在故障的常见指标。 - 第四，找到适当的方法来处理事故。如果变压器在事故发生后仍能运行，则在运行过程中确定是否需要调整安全措施和监测方法，以及是否需要内部检查或维修。 各种原因可能导致变压器故障，这些故障可以通过多种方式进行分类。例如，按电路类型可分为油路故障、磁路故障和电路故障。目前，最常见的且最严重的变压器故障是出口短路，这也可以引发放电故障。变压器短路通常指变压器内部相间短路、引线或绕组接地故障以及出口短路。 许多事故都是由这类故障引起的。例如，变压器低压出口处的短路通常需要更换受影响的绕组；在严重情况下，可能需要更换所有绕组，造成重大经济损失和后果。变压器短路值得高度重视。例如，一台变压器（110 kV，31.5 MVA，型号SFS2E8-31500/110）发生了短路事故，伴随主变压器三侧开关跳闸和重瓦斯保护启动。 将变压器送回工厂维修后，开罩检查发现：底座和上铁芯生锈（事故期间下雨所致）；C相中压绕组严重变形，C相高压绕组塌陷，由于夹板移位导致低压和中压绕组之间短路；B相中压和低压绕组严重变形；C相低压绕组两处烧穿；绕组匝间存在大量细铜颗粒和铜珠。主要原因包括：绝缘结构的绝缘强度不足；夹条错位、缺少垫片和松动移位；绕组松动。 放电主要损害变压器的绝缘，表现在两个方面：首先，放电产生的活性气体——如氯氧化物、臭氧和热量——在一定条件下会引起化学反应，导致局部绝缘腐蚀、介电损耗增加，最终热击穿。其次，放电粒子直接轰击绝缘，造成局部绝缘损坏，逐渐扩大并最终击穿。 例如，一台变压器（63 MVA，220 kV）在1.5倍电压下发生放电，伴有可听见的放电声，放电量高达4000-5000 pC。当匝间试验电压降至1.0倍，线路末端试验方法改为1.5倍电压支持时，没有放电声，放电量急剧下降至低于1000 pC。拆解检查发现，端部绝缘角环沿表面有树状放电痕迹，主要是由于绝缘材料不合格。 一旦沿固体绝缘表面发生局部放电，尤其是在存在电场强度的法向和切向分量的情况下，事故最为严重。局部放电故障可能发生在绝缘材料不良或电场集中的任何位置，如绕组匝间、高压绕组静电屏蔽引线、相间隔板之间以及高压引线处。 变压器是电子电路和电力系统中广泛使用的电气设备。作为电力利用、分配和传输的关键设备，变压器发挥着不可替代的作用。因此，在实际应用中应对变压器给予更多关注。