Руководство по диагностике неисправностей маслонаполненных заземляющих трансформаторов: аномалии анализа растворенных газов, срабатывание газового реле и чрезмерное повышение температуры

Экспертное руководство по диагностике неисправностей масляных заземляющих трансформаторов. Научитесь интерпретировать результаты анализа растворенных газов, сигналы газового реле и превышение температуры на основе стандартов МЭК. Обеспечьте безопасную эксплуатацию!

Vziman

Поле: Производство

10Year<

China

Добавить нас в Google

Аномальные результаты анализа растворенных газов (DGA), срабатывание газового реле и чрезмерный перегрев в маслонаполненных заземляющих трансформаторах обычно не являются изолированными проблемами. Они часто представляют собой совокупные признаки внутреннего перегрева, частичного разряда, дугового разряда или ухудшения изоляции. Надежная диагностика должна интегрировать анализ растворенных газов, мониторинг теплового состояния и электрические испытания со ссылкой на применимые стандарты МЭК.

Стандартный маслонаполненный заземляющий трансформатор

Производитель трансформаторов заземления нейтрали

1. Аномалии DGA: химические индикаторы внутренних неисправностей

Анализ растворенных газов является одним из наиболее эффективных методов обнаружения скрытых неисправностей в маслонаполненных трансформаторах. Согласно IEC 60599, ключевые газы, такие как водород (H₂), метан (CH₄), этан (C₂H₆), этилен (C₂H₄), ацетилен (C₂H₂), оксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO₂), могут помочь определить тип внутренней неисправности.

Характерный газ	Возможный тип неисправности	Типичные причины
Преимущественно H₂	Частичный разряд	Влага в изоляции, газовые пузыри, высокая напряженность электрического поля
Преимущественно CH₄ и C₂H₄	Низкотемпературный перегрев	Локальный перегрев магнитопровода, ослабление контактов
Преимущественно C₂H₄	Перегрев при средних и высоких температурах	Многократное заземление магнитопровода, нагрев потоками рассеяния
Наличие C₂H₂	Высокотемпературный перегрев или разряд	Межвитковое замыкание, разряд на выводах, дуговой разряд
Повышенное содержание CO и CO₂	Старение твердой изоляции	Карбонизация или термическая деградация бумажной изоляции

Ключевые моменты интерпретации:

Единичный результат DGA не должен использоваться как единственная основа для диагностики неисправностей. Следует учитывать скорость газообразования и газовые соотношения, такие как метод коэффициентов МЭК или метод треугольника Дюваля.
Даже если концентрации газов находятся ниже типичных уровней тревоги, быстрое увеличение скорости газообразования следует рассматривать как отклонение от нормы.
Если заземляющий трансформатор оснащен регулятором коэффициента трансформации под нагрузкой или без возбуждения, результаты DGA из масляного отсека регулятора следует анализировать отдельно. При необходимости может использоваться Треугольник Дюваля 2.
Появление ацетилена требует особого внимания, так как это может указывать на разряд высокой энергии или серьезную неисправность. Однако окончательная оценка должна основываться на концентрации газа, скорости газообразования и результатах электрических испытаний.

2. Срабатывание газового реле: прямой индикатор тяжести неисправности

Газовые реле обычно классифицируются как защита от легкого газа, которая выдает аварийный сигнал, и защита от тяжелого газа, которая инициирует отключение. После срабатывания газового реле свободный газ из реле и пробы масла из основного бака должны быть собраны и проанализированы в соответствии с IEC 60599.

Распространенные причины срабатывания защиты от легкого газа:

Незначительный внутренний перегрев или частичный разряд, вырабатывающий небольшое количество горючего газа;
Попадание воздуха из-за неполного удаления воздуха после фильтрации или доливки масла, или из-за плохой герметичности;
Низкий уровень масла, вызывающий скопление газа в реле;
Нарушение потока масла, вызванное воздействием внешнего короткого замыкания.

Распространенные причины срабатывания защиты от тяжелого газа:

Межвитковые, межслоевые или межфазные короткие замыкания обмотки;
Внутреннее дуговое замыкание;
Сильный перегрев магнитопровода, сопровождающийся интенсивным воздействием потока масла;
Тяжелые сквозные короткие замыкания вблизи трансформатора.

Примечание: Если срабатывает реле легкого газа и собранный газ негорючий, в первую очередь следует проверить герметичность, уровень масла и удаление воздуха. Если газ горючий или срабатывает реле тяжелого газа, трансформатор не следует повторно включать под напряжение до выявления причины.

3. Чрезмерный перегрев: видимые признаки термических аномалий

Оценка перегрева должна проводиться в соответствии с IEC 60076-2:2011, который выделяет три основные категории перегрева:

Перегрев верхних слоев масла: разница между температурой верхних слоев масла и температурой охлаждающей среды при номинальной непрерывной нагрузке;
Средний перегрев обмотки: обычно определяется методом сопротивления;
Перегрев в точке обмотки с максимальной температурой (горячей точке): отражает термическое напряжение в самой горячей точке изоляции обмотки.

Согласно IEC 60076-2:2011, типичные пределы перегрева для маслонаполненных трансформаторов при номинальной непрерывной нагрузке составляют: перегрев верхних слоев масла не более 60 К, и средний перегрев обмотки не более 65 К. Перегрев в горячей точке зависит от класса термостойкости изоляции, способа охлаждения и тепловой модели. Для изоляции класса A эталонная температура в горячей точке для нормального старения обычно принимается равной 98 °C. Фактические применимые пределы должны быть подтверждены на основе заводской таблички оборудования, технических документов производителя и применимой версии IEC 60076-2.

Оценка перегрузки может ссылаться на IEC 60076-7, который классифицирует перегрузки на нормальные циклические нагрузки, длительные аварийные нагрузки и кратковременные аварийные нагрузки. Допустимые уровни перегрузки зависят от начального коэффициента нагрузки, температуры окружающей среды и способа охлаждения.

Внешние причины:

Работа с перегрузкой;
Отказ системы охлаждения, например, засорение радиаторов или остановка вентиляторов и масляных насосов;
Высокая температура окружающей среды или плохая вентиляция;
Неисправные приборы измерения температуры, которые могут давать ложные завышенные показания.

Внутренние причины:

Многоточечное заземление магнитопровода, вызывающее циркуляционный ток;
Межвитковые, межслоевые или межпроволочные короткие замыкания обмотки;
Плохой контакт в регуляторах коэффициента трансформации;
Локальный перегрев прессующих структур или стенок бака, вызванный потоками рассеяния;
Ухудшение состояния изоляционного масла, снижающее теплоотдачу и изоляционные свойства.

4. Особые соображения для заземляющих трансформаторов

Заземляющие трансформаторы обычно проектируются с зигзагообразным соединением или специальной заземляющей обмоткой. В нормальных условиях эксплуатации их нагрузка относительно невелика. Однако при однофазном замыкании на землю от них может потребоваться пропускать относительно высокий ток нулевой последовательности в течение короткого времени. При диагностике неисправностей следует уделить особое внимание следующим моментам:

Длительность протекания тока нулевой последовательности и эффект его теплового накопления;
Влияние способа заземления нейтрали на величину тока замыкания;
Состояние тока заземления магнитопровода. Допустимый ток заземления магнитопровода должен быть проверен по техническим документам производителя или спецификациям проекта. Если значение значительно возрастает, возможность многоточечного заземления магнитопровода следует оценивать совместно с результатами DGA, испытаниями изоляции и условиями эксплуатации на объекте.

Схема зигзагообразного соединения заземляющего трансформатора

5. Комплексная диагностика и порядок устранения неисправностей

Наблюдаемое состояние	Возможная причина неисправности	Рекомендуемые действия
Повышение общего содержания углеводородов, в основном C₂H₄/CH₄, отсутствие C₂H₂	Дефект перегрева	Проверить ток заземления магнитопровода, переключатель ответвлений и систему охлаждения
Повышение содержания H₂ с сигналами частичного разряда	Частичные разряды или увлажнение	Измерить содержание влаги, диэлектрические потери и провести испытания на частичные разряды
Появление или быстрое возрастание C₂H₂	Разряд или короткое замыкание	Измерить сопротивление обмоток постоянному току и провести испытания изоляции
Срабатывание газовой защиты с негорючим газом	Попадание воздуха или низкий уровень масла	Проверить герметичность, выполнить удаление воздуха и при необходимости долить масло
Повышение температуры нагрева при аномальных результатах анализа растворенных газов	Внутренний перегрев или разряд	Оценить нагрузку, условия охлаждения и результаты электрических испытаний

Общие принципы обработки:

Проверить достоверность полевых данных, включая показатели температуры, ток нагрузки, уровень масла и состояние системы охлаждения;
Отобрать пробы газа и масла для анализа растворенных газов и проверить горючесть газа;
Исключить внешние факторы, такие как неисправности системы охлаждения, проблемы с герметичностью, перегрузка и погрешности измерения температуры;
Провести электрические испытания, такие как измерение сопротивления обмоток постоянному току, сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь и тока заземления магнитопровода;
В зависимости от характера неисправности принять решение о сокращении интервала мониторинга, планировании ремонтных работ с отключением или принятии мер по аварийному отключению.

Справочные стандарты

IEC 60599 — Руководство по интерпретации растворенных и свободных газов в электрооборудовании, заполненном минеральным маслом
IEC 60076-2:2011 — Превышение температуры для трансформаторов, погруженных в жидкий диэлектрик
IEC 60076-7 — Руководство по нагрузке силовых трансформаторов, погруженных в минеральное масло

Данная статья носит исключительно справочный технический характер. Фактическая диагностика и эксплуатационные решения должны основываться на табличных данных оборудования, технических документах производителя, результатах испытаний на месте и применимых версиях стандартов МЭК или национальных стандартов.

Результаты анализа растворенных газов следует оценивать совместно со скоростью газовыделения, газовыми коэффициентами, анализом свободного газа, историей нагрузок, электрическими испытаниями и условиями эксплуатации на объекте. Единичный результат анализа растворенных газов не должен использоваться как единственная основа для определения неисправности.

Отредактировано из: Echo

Оставить чаевые и поощрить автора

Темы:

Масляные трансформаторы

Заземляющие трансформаторы

Анализ растворенных газов трансформатора

Техническое обслуживание трансформаторов

Диагностика неисправностей трансформатора

Zhejiang Vziman Electric Group Co., Ltd. is a high-tech enterprise specializing in R&D, manufacturing, and service of power electrical equipment. Committed to innovation, quality, and customer satisfaction, it supplies smart solutions for global power sectors, covering grid construction, new energy, and industrial distribution. Core Business • Switchgear (GIS, circuit breakers, Recloser, Load break switch) • Distribution equipment (transformers, RMU, smart terminals) • Power automation systems • Engineering services (installation, maintenance, consulting) Technical Strength • Provincial R&D center, multiple patents • Modern production, ISO/GB/IEC/CE/UL certified • High capacity, large-scale delivery support Market & Vision Serves State Grid, Southern Grid, and global projects (Asia, Africa, Europe, etc.). Aims to lead in smart grids and new energy, promoting sustainable energy development.

Узнать больше