Defecțiuni mari ale transformatorului de putere: diagnostic și analiză (100 MVA, 132/22 kV) – Partea 3

1. De ce sunt importante defecțiunile transformatorului în sistemele de-înaltă tensiune

 

 

Transformatoare de putere 100 MVA 132 kVau fost livrate de Scotech Electrical în Malaezia în decembrie 2025 pentru un proiect de centru de date TikTok. Acest articol, pregătit de Scotech, este conceput special pentru inginerii, operatorii și factorii de decizie-care se confruntă cu defecțiuni mari ale transformatorului de putere în echipamentele de clasă 100 MVA, concentrându-se pe-diagnosticarea defecțiunilor transformatoarelor din lumea reală, depanarea transformatorului, comportamentul de protecție și analiza defecțiunilor transformatorului. Referințe înrudite pentru contextul etapei de instalare:Ghid de verificare înainte de-instalare

Transformatoarele mari de putere, cum ar fi unitățile de 100 MVA 132/22 kV, sunt componente critice ale infrastructurii. Defecțiunile transformatorului de putere din astfel de sisteme pot avea consecințe la nivelul-sistemului, inclusiv întreruperea alimentării, timpul de întrerupere a centrului de date și deteriorarea gravă a echipamentului. În cazuri extreme, defecțiunile pot implica pericole de incendiu, defecțiuni electrice, condiții de suprasarcină termică, defectarea izolației și defecte mecanice în partea activă a transformatorului.

Acest articol explică cum să identifici, să analizezi și să răspunzi la modurile tipice de defecțiune a transformatorului pe baza semnalelor de protecție reale și a practicilor de operare pe teren.

2. Tipuri comune de defecțiuni ale transformatorului

 

Defecțiunile transformatorului pot fi grupate în patru domenii tehnice principale pentru analiza defecțiunilor transformatorului și detectarea defecțiunilor transformatorului.

2.1 Defecțiuni electrice interne

Aceste defecțiuni sunt de obicei severe și necesită depanarea imediată a transformatorului.

Cauzele tipice includ:

• Scurtcircuit în înfășurare (inter-tur sau fază-la-fază)
• Defecțiuni de împământare a miezului
• Descărcare parțială în interiorul sistemului de izolație

Acestea sunt strâns legate de cauzele defectării transformatorului de putere și sunt adesea detectate de sistemele de protecție diferențială.

2.2 Defecțiuni termice

2.3 Defecțiuni de izolație

Degradarea izolației este unul dintre cele mai comune-mecanisme de defecțiuni pe termen lung în diagnosticarea defecțiunilor transformatorului.

Cauze tipice:

• Ulei{0}}îmbătrânirea hârtiei
• Pătrunderea umezelii
• Acumularea stresului electric

Aceste condiții conduc adesea la alarme de detectare a defecțiunilor transformatorului prin intermediul sistemelor DGA.

2.4 Defecțiuni mecanice și structurale

Problemele mecanice sunt adesea cauzate de transport, vibrații sau funcționarea pe termen lung{0}.

Exemple:

• Deplasarea înfășurării
• Slăbire prin strângere
• Anomalii ale vibrațiilor structurale

Acestea fac, de asemenea, parte din modurile de defectare a transformatorului observate în depanarea transformatorului de câmp.

3. Diagnosticarea defecțiunilor transformatorului bazată pe protecție-

 

Sistemele de protecție sunt primul și cel mai critic strat de apărare în diagnosticarea defecțiunilor transformatorului. Când apare un semnal de protecție, inginerii trebuie să stabilească dacă este o defecțiune internă sau externă.

3.1 Funcţionarea protecţiei diferenţiale

Atunci când protecția diferențială a transformatorului funcționează, este în general considerată o indicație de defecțiune internă cu{0}}încredere ridicată.

Cauzele tipice includ:

• Defecțiune de înfășurare între-tur și fază-la-fază
• Defecțiune gravă a izolației în interiorul rezervorului transformatorului
• Împământarea miezului sau curent de circulație anormal al miezului

În majoritatea transformatoarelor de putere mari (cum ar fi unitățile de 100 MVA utilizate în substațiile centrelor de date), funcționarea protecției diferențiale este tratată ca o condiție critică de oprire.

 

Logica de răspuns în câmp:

• Verificați consistența semnalului de protecție (releu + sistem de monitorizare)
• Verificați dacă există dovezi externe de scurt-circuit (pentru a exclude coordonarea greșită)
• Verificați dacă există scurgeri de ulei, deformare sau zgomot anormal
• Examinați înregistrările defecțiunilor și datele formei de undă

În cele mai multe cazuri, este necesară izolarea imediată a transformatorului.

3.2 Releu Buchholz (Releu de gaz)

Releul Buchholz este un dispozitiv de protecție cheie pentru transformatoare-immerse în ulei, conceput pentru a detecta defecțiunile interne într-un stadiu incipient prin acumularea de gaz și comportamentul curgerii uleiului.

Pentru condițiile de alarmă pentru gaze ușoare, acțiunile de diagnosticare pe teren includ de obicei colectarea unei probe de gaz pentru analiza compoziției, efectuarea analizei gazelor dizolvate (DGA) și verificarea nivelului uleiului și a tendințelor temperaturii pentru a evalua dacă starea anormală se dezvoltă sau este stabilă.

 

Pentru condiții grele de declanșare a gazului, se recomandă cu tărie oprirea imediată a transformatorului. După izolare, trebuie efectuată o DGA detaliată, camera releului trebuie inspectată pentru acumularea de gaz sau comportamentul mecanic anormal, iar compoziția gazului de defect trebuie analizată temeinic pentru a determina tipul și gravitatea defecțiunii interne.

 

3.3 Dispozitiv de reducere a presiunii (PRD)

Dispozitivul de reducere a presiunii funcționează atunci când presiunea internă a rezervorului crește rapid dincolo de limitele de proiectare sigure. Această condiție este asociată în mod obișnuit cu defecțiuni interne de-energie ridicată, cum ar fi defecțiuni interne ale arcului, scurtcircuite ale înfășurării sau ale plumbului sau descompunerea rapidă a uleiului care generează un volum mare de gaz.

Dintr-o perspectivă inginerească, funcționarea PRD este de obicei un indiciu puternic al unei defecțiuni interne severe a transformatorului, în special în unitățile MVA mari, unde eliberarea energiei de defect este semnificativă.

 

În practica de teren, evenimentul ar trebui tratat ca un potențial eșec critic. Este necesar să se verifice dacă au funcționat și alte sisteme de protecție, cum ar fi protecția diferențială sau releul Buchholz, și să se verifice transformatorul pentru semne de descărcare de ulei, deformare a rezervorului sau solicitări mecanice. Oprirea imediată și izolarea electrică trebuie pregătite pentru a preveni deteriorarea ulterioară sau riscurile de siguranță.

4. Scenarii tipice de eroare și depanare pe teren

 

4.1 Incident de incendiu la transformator

Incendiul transformatorului este una dintre cele mai critice condiții de urgență în sistemele de alimentare. Poate fi declanșat de defecțiuni interne de scurt-circuit cu aprinderea arcului electric, aprinderea externă a uleiului izolator scurs sau defecțiuni severe ale bucșei și terminalelor care conduc la arc susținut.

În practică, evenimentele de incendiu la transformator trebuie tratate ca urgențe de sistem complet-. Este necesară izolarea imediată a tuturor părților transformatorului, urmată de deconectarea alimentării auxiliare la sistemul de răcire. Sistemele de stingere a incendiilor, cum ar fi pulverizarea sau injecția de azot, ar trebui activate fără întârziere pentru a controla propagarea flăcării. O atenție deosebită trebuie acordată prevenirii răspândirii incendiului la echipamentele adiacente. În cazuri severe, drenajul controlat al uleiului poate fi evaluat în funcție de locația incendiului și de riscul structural.

 

4.2 Defecțiunea bucșei sau explozia

 

4.3 Defecțiunea sistemului de răcire

Defecțiunea sistemului de răcire afectează direct stabilitatea termică a înfășurărilor transformatorului și a uleiului izolator. Când performanța de răcire este redusă sau pierdută, temperatura uleiului crește rapid, îmbătrânirea izolației se accelerează și, în condiții de încărcare ridicată, poate apărea evadarea termică.

Răspunsul pe teren ar trebui să verifice mai întâi alimentarea cu energie a sistemului de răcire și starea redundanței, apoi să confirme funcționarea ventilatorului și a pompei și să monitorizeze continuu tendințele temperaturii înfășurării. Dacă ambele sisteme de răcire se defectează în timp ce sarcina rămâne mare, trebuie luată în considerare transferul sau oprirea imediată a sarcinii pentru a evita supraîncălzirea transformatorului.

 

4.4 Zgomot anormal

Comportamentul acustic al transformatorului este un indicator important de diagnostic ne-invaziv. Modificările tiparelor de sunet reflectă adesea anomalii electrice sau mecanice interne.

O creștere continuă a zgomotului este de obicei asociată cu suprasarcină sau fluctuație de tensiune. Sunetele trosnituri sau pocnite pot indica o activitate de descărcare parțială, în timp ce sunetele de fierbere-sunt adesea legate de supraîncălzirea izolației sau contaminarea cu umiditate. Zgomotul mecanic neregulat poate sugera slăbirea miezului sau probleme de vibrații structurale.

Monitorizarea acustică este utilizată pe scară largă în diagnosticarea defecțiunilor transformatorului ca metodă de avertizare timpurie înainte de apariția unei defecțiuni electrice.

 

4.5 Creșterea anormală a temperaturii uleiului

Tendințele temperaturii uleiului trebuie întotdeauna analizate împreună cu condițiile de încărcare, temperatura ambiantă și performanța sistemului de răcire. O creștere treptată a temperaturii indică de obicei o suprasarcină sau o eficiență redusă de răcire, în timp ce o creștere rapidă a temperaturii poate sugera o activitate de defecțiune internă sau o defecțiune gravă a sistemului de răcire.

Monitorizarea continuă și compararea tendințelor sunt esențiale în practica de depanare a transformatorului pentru a distinge între stresul operațional și condițiile de defecțiune în curs de dezvoltare.

 

4.6 Anomalii ale nivelului uleiului

 

4.7 Scurgeri în bucșe și descărcare parțială

Descărcarea parțială este un precursor tipic al deteriorării izolației în sistemele de-înaltă tensiune și este strâns legată de mecanismele de defectare a bucșei. Poate apărea ca coroană de suprafață, zgomot audibil de descărcare sau semnale de detectare UV.

În plus, analiza gazelor dizolvate (DGA) arată adesea tendințe anormale în timpul-incipientei degradării izolației.

Indicatorii de sprijin tipici includ:

• Semnale de detectare UV sau infraroșu
• Creșterea gazelor cheie DGA
• Urme localizate de încălzire sau de descărcare de suprafață

Această condiție indică o defecțiune progresivă a izolației și poate evolua către o defecțiune completă dacă nu este gestionată corespunzător.

 

5. Analiza gazelor dizolvate (DGA) pentru diagnosticarea defecțiunilor

 

Analiza gazelor dizolvate (DGA) este unul dintre cele mai importante instrumente în detectarea defecțiunilor transformatorului și analiza defecțiunilor transformatorului. Oferă o perspectivă asupra tipurilor de defecțiuni electrice și termice interne pe baza compoziției gazului din uleiul izolator.

Gaze cheie și interpretare

Analiza tendințelor DGA este mai importantă decât măsurătorile cu un singur-punct, deoarece rata rapidă de creștere a gazelor indică adesea progresia activă a defecțiunii.

 

6. Condiții care necesită oprire imediată

 

Un transformator trebuie scos imediat din funcțiune dacă apare oricare dintre următoarele condiții:

Aceste condiții indică o probabilitate mare de defecțiune internă gravă și necesită izolarea imediată a sistemului de transformare.

 

7. Considerații privind inspecția și întreținerea transformatorului

 

În condiții severe de defecțiune, poate fi necesară o inspecție internă pentru a determina cauza principală. Acest proces trebuie efectuat în condiții de mediu controlate, inclusiv umiditate limitată, mediu de lucru curat și proceduri stricte de împământare.

Inspecția include de obicei evaluarea deplasării înfășurării, a stării miezului, măsurarea rezistenței de izolație și identificarea obiectelor străine sau a deformării mecanice în interiorul rezervorului.

 

8. Considerații privind mediul și ciclul de viață

 

Pe parcursul ciclului de viață al transformatorului, întreținerea regulată joacă un rol esențial în asigurarea stabilității operaționale. Zgomotul, emisiile și uleiul de izolare trebuie să respecte cerințele de reglementare, în timp ce transformatoarele de la sfârșitul vieții--ar trebui să fie reciclate corespunzător prin procese certificate pentru a preveni impactul asupra mediului.

 

9. Progresul instalării proiectului

 

10. Concluzie: de la detectarea defecțiunilor la fiabilitatea sistemului

 

Defecțiunile transformatorului nu pot fi eliminate în totalitate, dar pot fi controlate eficient prin interpretarea corectă a sistemului de protecție, monitorizarea DGA, analiza termică și strategia de întreținere structurată.

Pentru aplicațiile de înaltă-tensiune și centre de date, fiabilitatea transformatorului determină direct continuitatea sistemului, făcând diagnosticarea defecțiunilor și întreținerea preventivă componente esențiale ale siguranței operaționale.