Šta uzrokuje pregrijavanje uljnih{0}}transformatora? Dijagnoza i prevencija

Zašto je važna kontrola temperature u uljnim-transformatorima

Transformator{0}}uronjen u ulje oslanja se na izolacijsko ulje za dielektričnu čvrstoću i prijenos topline. Izolacija namotaja, obično celulozni papir, stari u skladu s temperaturom vruće-temperature: prema široko korištenom pravilu starenja, svakih 6-8 stepeni povećanja iznad projektovane temperature vruće tačke otprilike prepolovi vijek trajanja izolacije. To znači da pregrijavanje nije samo problem efikasnosti već i direktna prijetnja životnom vijeku transformatora, tipično dizajniranog za 20-30 godina rada. Razumijevanje uzroka pregrijavanja omogućava operaterima da rano otkriju probleme, isprave ih i izbjegnu skupe kvarove.

Glavni uzroci pregrijavanja

1. Operacija preopterećenja

Rad transformatora iznad njegovog nazivnog kapaciteta povećava struju namotaja, što povećava gubitke u bakru sa kvadratom struje. Preopterećenje od 20% povećava gubitak opterećenja za oko 44%, a rezultirajući porast temperature vruće-tačke može premašiti ocjenu izolacije. Kratkoročna{5}}preopterećenja su dozvoljena standardima kao što je IEC 60076-7, ali zahtijevaju pažljivo praćenje temperature ulja i vruće tačke.

2. Kvar rashladnog sistema

U dizajnu ONAN (prirodno ulje, prirodni zrak), hlađenje zavisi od slobodne konvekcije i zračenja iz rezervoara i rebara hladnjaka. Začepljena rebra hladnjaka, nagomilana prašina, oštećeni ventilatori za hlađenje u ONAF (prirodno ulje, zračno prisilno) dizajnu ili nizak nivo ulja smanjuju odbijanje topline i uzrokuju da se temperatura ulja penje čak i pri normalnom opterećenju.

3. Degradacija kvaliteta ulja

Transformatorsko ulje stari: vlaga, kiseonik i nusproizvodi oksidacije -smanjuju i njegovu dielektričnu čvrstoću i sposobnost-prenosa toplote. Naslage mulja na namotajima i jezgri djeluju kao termalni pokrivač, dodatno podižući temperaturu. Ispitivanje ulja mjeri dielektričnu čvrstoću, sadržaj vlage, kiselost i otopljene plinove kako bi se otkrilo ovo stanje.

4. Oštećenje izolacije jezgre između laminacija

Jezgro je izrađeno od tankih silikonskih čeličnih laminata presvučenih izolacijskim slojem. Ako je ovaj premaz oštećen ili su laminacije kratko-spojene, cirkulirajuće vrtložne struje teku kroz jezgro, stvarajući abnormalnu toplinu. Tipičan simptom je čest rad gasnog releja i veći gubitak-opterećenja, koji se može otkriti mjerenjem-struje opterećenja i analizom ulja.

5. Labavi ili korodirani spojevi

Loš kontakt na izmjenjivaču slavina, labavi spojevi terminala ili korodirano unutrašnje i vanjsko ožičenje povećavaju otpor kontakta. Pod opterećenjem, ove vruće tačke stvaraju lokalno grijanje koje može promijeniti boju terminala i, u teškim slučajevima, uzrokovati stvaranje luka. Merenje DC otpora namotaja i položaja slavina je standardna metoda detekcije.

6. Visoka temperatura okoline i loša ventilacija

Transformator instaliran u skučenom prostoru sa nedovoljnom ventilacijom, ili koji radi u vrućoj klimi, počinje od više temperature okoline. Granice porasta temperature definisane u IEC 60076-2 se odnose na maksimalnu okolinu od 40 stepeni; iznad toga, dozvoljeno opterećenje mora biti smanjeno.

Tipični simptomi i kako ih otkriti

Simptom	Vjerovatni uzrok	Metoda detekcije
Temperatura ulja raste iznad normalne pri nazivnom opterećenju	Blokada hlađenja, nizak nivo ulja, preopterećenje	Mjerač temperature ulja, snimanje opterećenja, pregled radijatora
Plinski relej radi često	Oštećenje izolacije jezgre, delimično pražnjenje, unutrašnji kvar	Analiza rastvorenog gasa (DGA), test bez{0}}opterećenja
Neuravnotežen DC otpor trofaznog namotaja	Slaba veza, problem sa kontaktom izmjenjivača slavina	Ispitivanje DC otpora po fazi i položaju slavine
Dielektrična čvrstoća ulja opada	Ulazak vlage, starenje ulja	Uzimanje uzoraka ulja i laboratorijska ispitivanja
Lokalna promjena boje terminala	Loš kontakt, korozija	Vizuelni pregled, termografija
Nenormalan napon ili struja u jednoj fazi	Među{0}}kvar, kvar izolacije namotaja	Ispitivanje omjera, ispitivanje otpora izolacije, DGA

Mere prevencije i održavanja

Održavajte opterećenje unutar nazivnog kapaciteta ili pratite ograničenja i trajanje preopterećenja specificiranih u IEC 60076-7, kontinuirano nadgledajući temperaturu ulja tokom preopterećenja.

Očistite rebra hladnjaka i redovno proveravajte ventilatore za hlađenje; nikada ne ograničavajte protok vazduha oko rezervoara.

Održavajte ispravan nivo ulja i zamijenite ili regenerirajte ulje kada ispitivanje pokaže smanjenu dielektričnu čvrstoću ili visoku kiselost.

Izvršite periodična mjerenja bez{0}}opterećenja i opterećenja{1}}da biste otkrili propadanje izolacije jezgre i promjene otpora namotaja.

Provjerite i{0}}zategnite sve vijčane veze i provjerite stanje kontakta izmjenjivača slavine testom DC otpora.

Osigurajte adekvatnu ventilaciju transformatorske sobe i poštujte projektovana ograničenja temperature okoline.

Šta učiniti kada se otkrije pregrijavanje

Kada se uoči pregrijavanje, smanjite opterećenje ako je moguće i prvo provjerite mjerač temperature ulja i rad ventilatora. Ako temperatura ostane visoka, uzmite uzorak ulja za ispitivanje otopljenog plina i dielektrika, izmjerite DC otpor trofaznih namotaja-namotaja na svakoj poziciji slavine i izvršite test otpora izolacije. Ako se sumnja na oštećenje izolacije jezgre, jezgro se mora podići i pregledati; popravke kao što je ponovna -izolacija oštećenih laminacija ili zamjena jezgra treba da obavlja samo kvalifikovano osoblje sa transformatorom bez struje i propisno uzemljenim.

FAQ

Koja je normalna temperatura ulja za transformator{0}}uronjen u ulje?

Za transformator dizajniran prema IEC 60076, gornja temperatura ulja pri nazivnom opterećenju je tipično oko 85-95 stepeni sa 40 stepeni okoline. Kao praktično pravilo, gornja temperatura ulja iznad 95-100 stepeni pri nazivnom opterećenju ukazuje na problem koji treba istražiti.

Može li transformator raditi iznad svog nazivnog kapaciteta?

Da, ali samo unutar definisanih granica preopterećenja i uz kontinuirano praćenje temperature. IEC 60076-7 pruža vodiče za opterećenje za različite izolacijske sisteme i uslove okoline; dozvoljeno vrijeme preopterećenja se brzo smanjuje kako se predopterećenje i temperatura okoline povećavaju.

Zašto plinski relej radi kada je izolacija jezgre oštećena?

Oštećenje izolacije jezgre stvara cirkulirajuće vrtložne struje koje lokalno zagrijavaju jezgro i razgrađuju okolno ulje, stvarajući plinove poput vodika i ugljikovodika. Ovi plinovi se skupljaju u plinskom releju, uzrokujući alarm ili isključenje.

Koliko često treba testirati transformatorsko ulje?

Za distributivne transformatore uobičajen je godišnji uzorak ulja za dielektričnu čvrstoću i vlagu; analiza rastvorenog gasa se preporučuje svake 1-3 godine ili nakon bilo kakve sumnje na grešku, preopterećenje ili rad releja. Frekvencija zavisi od klase napona i kritičnosti jedinice.

Da li visoka temperatura okoline zaista skraćuje vijek trajanja transformatora?

Da. Starenje izolacije je eksponencijalno s temperaturom. Rad na vrućoj-temperaturi 10 stepeni iznad projektne vrijednosti može prepoloviti vijek trajanja izolacije. Zbog toga se faktori smanjenja vrijednosti primjenjuju za instalacije iznad 1000 m nadmorske visine i u vrućim klimama.

Koji je najčešći uzrok pregrijavanja u praksi?

Za distributivne transformatore, najčešći uzroci su trajno preopterećenje, blokirane rashladne površine i degradacija ulja. Labavi spojevi i oštećenje izolacije jezgre se javljaju rjeđe, ali su ozbiljnije kada se dogode, tako da ih treba provjeriti svaki put kada je pregrijavanje praćeno radom plinskog releja ili neuravnoteženim očitanjima otpora.