¿Cómo juzgar la falla del transformador mediante los resultados de la prueba de cromatografía de aceite?

I. Resumen

La falla del transformador de potencia puede deberse a un análisis cromatográfico anormal del aceite en operación o a la activación de la protección de gas ligero, o porque los resultados de las pruebas preventivas superan el estándar. Las fallas (defectos) más probables del transformador son: fugas o daños en accesorios como los enfriadores, humedad en el cuerpo del transformador, sobrecalentamiento y fallas por descarga, entre otros.

2. Fugas y daños en los enfriadores

(1) El enfriador de agua tiene fugas y el agua se filtra al sistema de aceite, lo cual es extremadamente perjudicial para el transformador. El enfriador de aire es un área de presión negativa en el lado de entrada de la bomba de aceite, y es fácil que aspire aire. Aunque no presenta el grave peligro de una fuga de agua, aún tiene un gran efecto destructivo en los transformadores de ultra alta tensión (220 kV y superiores). La aspiración de aire en el enfriador de aire provocará que la protección de gas ligero envíe señales continuamente. Aunque no hay síntomas evidentes en el análisis cromatográfico del aceite, el contenido de hidrógeno en el gas aumenta significativamente, lo que indica que el aire se ha descompuesto en la zona de alto campo eléctrico del transformador. En caso de que la protección de gas ligero se active continuamente cada decenas de minutos a varias horas, se debe considerar sacar el transformador de servicio, localizar la parte con fuga y realizar un tratamiento de desgasificación.

(2) La bomba de aceite de la circulación forzada de aceite, ya sea en enfriadores de aire o de agua, también puede fallar debido al funcionamiento continuo. Por ejemplo, el desgaste de los cojinetes de la bomba de aceite, la quema del motor, etc., pueden interferir con el análisis cromatográfico del aceite del transformador y deben distinguirse cuidadosamente.

3. Humedad en el cuerpo del transformador

El cuerpo del transformador puede humedecerse debido a fugas en el enfriador de agua, la condensación en el depósito de aceite o la respiración del cilindro antiexplosivo y fugas en la tapa de la cubierta. Si se sospecha humedad durante la inspección de la cubierta, se puede realizar una medición local de tgδ en el cable conductor en la parte sospechosa. Especialmente cuando es difícil determinar la humedad en la raíz del cable conductor de la cubierta, se puede cubrir el cable conductor medido con una lámina de aluminio de 10 cm de ancho, aplicar un voltaje de 2 a 3 kV a la lámina de aluminio y conectar el cable conductor al puente QS1. La Cx se mide mediante tgδ. El valor normal de tgδ debe ser del 1% al 2%, y puede alcanzar más del 10% cuando el aislamiento está húmedo.

4. Fallo de sobrecalentamiento (defecto)

Actualmente, es relativamente maduro utilizar el método de análisis cromatográfico del aceite para juzgar fallos de sobrecalentamiento. Los fallos de sobrecalentamiento en transformadores pueden ocurrir en los siguientes tres lugares.

1. Sobrecalentamiento del circuito conductor

Los contactos dinámicos y estáticos del cambiador de tomas tienen un mal contacto, y los contactos estáticos y los conductores están soldados; la nariz del terminal de alta corriente está soldada o tiene mal contacto; los conductores multihilo y la placa de cobre (aluminio) están mal soldados, y algunos hilos dispersos están soldados. Estos fallos también pueden detectarse midiendo la resistencia de corriente continua de los devanados. Cambios abruptos no demasiado grandes en la resistencia de corriente continua (por ejemplo, menos del 1%) pueden causar análisis cromatográficos anormales en el aceite y dejar rastros visibles.

2. Puesta a tierra múltiple del núcleo

Durante la operación del núcleo del transformador, el voltaje entre las láminas de acero al silicio es el potencial inducido causado por el flujo magnético principal. Hay decenas a cientos de voltios en ambos lados del núcleo (lados de alta y baja tensión). Normalmente, el núcleo se pone a tierra en el lado de baja tensión. Si hay objetos extraños metálicos (como alambre de cobre o hierro, escoria de soldadura y óxido, etc.), se forma una conexión a tierra en el lado de alta tensión del núcleo, es decir, una puesta a tierra múltiple. El potencial inducido entre las láminas de acero al silicio pasa a través de la "puesta a tierra múltiple", y ocurre una gran corriente, que fácilmente quema y daña las láminas de acero al silicio del núcleo, y hace que el análisis cromatográfico del aceite muestre síntomas de fallo por sobrecalentamiento. A veces, el núcleo tiene un aislamiento deficiente a través del tornillo, o la cubierta de asiento de acero puesta a tierra es demasiado larga y toca la lámina de acero al silicio, lo que también causará un fallo de "puesta a tierra múltiple". Se coloca una resistencia en serie en el cable de tierra fuera del núcleo, de modo que la corriente de tierra se controle por debajo de 0.1A, lo que puede reducir en gran medida el efecto de quemado en el núcleo, y a veces hacer que la conexión a tierra inestable desaparezca.

3. Sobrecalentamiento local

El flujo magnético de fuga de la corriente de carga de transformadores grandes puede causar sobrecalentamiento local en el tanque de aceite u otros componentes internos de hierro. Algunos transformadores utilizan placas de aluminio para formar un blindaje magnético en la pared del tanque. La placa de aluminio tiene un mal contacto con la pared del tanque de combustible, y se han producido defectos de sobrecalentamiento local muchas veces. Si el análisis cromatográfico del aceite del transformador muestra defectos de sobrecalentamiento, y la resistencia de corriente continua de los devanados y el aislamiento del núcleo son buenos, se debe considerar que existen tales defectos de sobrecalentamiento local, y a menudo se pueden encontrar rastros cuando se descarga el aceite en el tanque y se inspecciona.

5. Fallo de descarga (defecto)

1. Descarga por daño de aislamiento

Esta descarga daña gravemente el aislamiento sólido (papel) del transformador, y tiene un gran impacto en la operación segura del transformador. El análisis cromatográfico del aceite mostró una cierta cantidad de acetileno (varias a decenas de ppm), un pequeño aumento en el contenido total de hidrocarburos, y gases de hidrógeno y monóxido de carbono. A través de la prueba de descarga parcial, se puede encontrar que hay una gran descarga (por encima de 1000pc).

La descarga dendrítica de la pantalla de envolvente es un fallo común de daño de aislamiento en el actual transformador trifásico de 220kV. En el medio de la envolvente entre fases y al final de la línea de 220kV, hay rastros de descarga dendrítica. Hay marcas de quemado en las almohadillas largas alrededor del soporte, y la superficie del cartón de la envolvente o hay rastros de descarga dendrítica en la intercapas. La causa externa de esta descarga es la humedad o la entrada de burbujas de aire, y la causa interna es que la distancia entre fases es demasiado pequeña, y hay almohadillas largas tocando la envolvente en alta intensidad de campo (cortocircuitando el espacio de aceite), etc. El fabricante ha tomado medidas de mejora correspondientes. Para transformadores ya en operación, se deben reemplazar las envolventes y almohadillas con rastros efectivos de descarga, se deben cortar las mismas almohadillas largas (el medio del devanado), y se deben tomar medidas para prevenir la entrada de aire y humedad.

Actualmente, los accidentes de transformadores de 500kV están todos relacionados con la electrificación del flujo de aceite. La bomba de aceite de enfriamiento hace que el aceite del transformador fluya demasiado rápido, lo que formará una carga negativa en el aislamiento de papel, sumado a la acción del campo eléctrico de corriente alterna, es muy fácil producir descarga de aceite, y hay rastros de descarga dendrítica en el cartón, lo que pertenece al problema de fabricación del equipo. El departamento de operación no debe aumentar ciegamente el número de enfriadores puestos en operación para evitar que la velocidad del flujo de aceite sea demasiado alta, resultando en el problema de descarga de aceite. Además, la raíz del aislamiento del conductor de alta tensión se rompe bajo fuerza, y el conductor de cable se dobla o rompe en el punto donde entra en la bola de igualación de presión de la cubierta, lo que también causará una fuerte descarga parcial y dañará el aislamiento.

Los objetos extraños metálicos (como virutas de cobre y hierro, óxido, escoria de soldadura, etc.) en el transformador permanecen en los devanados y el aislamiento, lo que causará un aislamiento deficiente del núcleo a tierra, resultando en descarga dendrítica y ruptura de aislamiento, lo que debe ser atendido.

2. Descarga flotante

Todas las partes metálicas en el transformador deben estar puestas a tierra, de lo contrario ocurrirá descarga flotante de potencial. La descarga flotante generalmente no involucra el medio de aceite, por lo que el gas CO en el análisis cromatográfico del aceite no aumentará significativamente, principalmente para gas acetileno entre varias a decenas de ppm, a veces causando que el gas ligero señale. Las partes comunes de descarga flotante son: bola de igualación de presión de la cubierta (suelta), extractor del cambiador de tomas sin carga, blindaje magnético de lámina de acero al silicio en la pared del tanque de combustible, y otras partes metálicas no puestas a tierra (como pernos de soporte del cambiador de tomas sin carga y blindaje eléctrico, etc.);

3. Otras descargas

El tubo lleno de aceite no se purga, de modo que la varilla guía de la cubierta y la pared interior de la manga de porcelana se descargan sin aceite. Algunos devanados de transformadores tienen baja resistencia de aislamiento, y hay descarga de ruptura entre vueltas bajo sobretensión externa (incluyendo sobretensión cuando opera el espacio de descarga del punto neutro). Estas descargas de ruptura bajo sobretensión se disparan rápidamente, y el punto de fallo no es fácil de encontrar. Si la protección del relé se dispara y el análisis cromatográfico del aceite es anormal, se debe insistir en verificar el punto de fallo, y se encontrará el defecto. La distancia entre el conductor desnudo interno del transformador individual y la parte puesta a tierra es demasiado pequeña, y ocurrirá descarga de arco bajo sobretensión externa.

Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.