Распространенные неисправности обмоток трансформатора и методы их устранения

Неисправности обмоток силовых трансформаторов обычно делятся на два вида: одни возникают в процессе изготовления или производства трансформатора, другие — в результате аварий во время его работы. Например, из-за плохой изоляции витков и слоев, повреждений при производстве трансформатора может возникнуть межвитковое и межслойное короткое замыкание; недостаточное расстояние основной изоляции приводит к пробою между обмотками или разряду обмотки на землю; обмотки подвергаются воздействию перенапряжений и коротких замыканий, что вызывает деформацию обмоток, выгорание изоляции, обрыв провода обмотки, особенно если защитное оборудование не сработало. Тестер сопротивления обмоток JYR и измеритель коэффициента трансформации помогут техническим специалистам и обслуживающему персоналу быстро выявить проблемы трансформатора.

I. Классификация неисправностей обмоток по степени тяжести

1. Стадия производства – внутренние дефекты

Слабость межвитковой/межслойной изоляции:
Вызвана недостаточной толщиной изоляции, отклонениями в процессе намотки (например, наложение витков) или внутренними проблемами алюминиевых обмоток, такими как более низкая проводимость и концентрированный нагрев, что приводит к преждевременному старению и пробою изоляции.

Недостаточное расстояние основной изоляции:
Возникает, когда размеры изоляционного картона или распорок в конструкции занижены или они смещены при сборке, что приводит к недостаточному зазору между обмотками или между обмоткой и землей. Это вызывает концентрацию электрического поля и частичные разряды.

Конструктивные дефекты обмотки:
Из-за плохой пайки соединений проводников или неравномерного натяжения обмотки создаются скрытые разрывы или точки концентрации напряжений, которые могут вызвать обрыв провода или деформацию во время работы.

2. Эксплуатационная стадия – внезапные неисправности

Механические повреждения от электродинамических сил:
Во время коротких замыканий в системе сильные электродинамические силы могут деформировать обмотки или смещать проводники, приводя к межвитковым коротким замыканиям.

Повреждения от воздействия перенапряжений:
Удары молнии или коммутационные перенапряжения могут пробить основную или межвитковую изоляцию, вызывая разряд на землю или межвитковые короткие замыкания.

Неисправности из-за перегрева и старения:
Длительная перегрузка, отказ системы охлаждения или загрязнение/увлажнение изоляционных материалов могут вызвать постепенную деградацию и карбонизацию изоляции, что в конечном итоге приводит к выгоранию обмотки.

Неисправности из-за обрыва проводника:
Повторяющиеся электродинамические удары во время коротких замыканий, тепловое расширение и сжатие или корродированные паяные соединения могут привести к обрыву проводника.

II. Подробные решения по ремонту в зависимости от ситуации

1. Неисправности межвитковой/межслойной изоляции (от легкой до средней степени)

Локализация:
Используйте измеритель сопротивления постоянному току JYR для обнаружения отклонений сопротивления в сочетании с измерителем коэффициента трансформации для идентификации замкнутых участков. Проведите локальное испытание на электрическую прочность для точного определения зоны неисправности.

Методы ремонта:

• Малые трансформаторы (мощность <1000 кВА):
  Разберите неисправный участок обмотки, удалите поврежденные слои изоляции, замените их материалами более высокого класса (например, бумагой Nomex), перемотайте и проведите вакуумную пропитку лаком с отверждением.

• Замена алюминия на медь:
  Замените алюминиевые проводники на медные с эквивалентным поперечным сечением, чтобы воспользоваться преимуществами более высокой проводимости и меньшего тепловыделения меди, что позволяет увеличить изоляционные зазоры и повысить надежность.

Примечание:
После ремонта проведите испытание межвитковой изоляции на электрическую прочность при напряжении в 1,5 раза превышающем номинальное, чтобы убедиться в отсутствии скрытых коротких замыканий.

2. Недостаточный зазор основной изоляции

Локализация:
Выявите слабые участки изоляции (например, концы обмоток или межфазную изоляцию) с помощью измерения сопротивления изоляции и обнаружения частичных разрядов.

Методы ремонта:

• Увеличение прочности изоляции:
  Установите более толстые эпоксидные стеклотканевые плиты между обмотками, добавьте изоляционные прокладки со стороны обмотка-земля, обеспечивая соответствие зазора требованиям к напряженности поля (обычно ≥3 мм/кВ).

• Оптимизация изоляционной конструкции:
  Для крупных трансформаторов используйте комбинированную конструкцию картон + распорная планка, чтобы предотвратить смещение материала и улучшить теплоотвод.

Проверка:
Проведите полное испытание на электрическую прочность при напряжении в 2 раза превышающем номинальное в течение 1 минуты без явлений разряда.

3. Неисправности, связанные с деформацией обмотки

Локализация:
Используйте тестер деформации обмоток (метод анализа частотной характеристики) для сравнения амплитудно-частотных характеристик со стандартными эталонными кривыми, оценивая степень деформации (незначительная, умеренная, значительная).

Методы ремонта:

• Незначительная деформация (смещение <5 мм):
  На месте выровняйте положение обмотки, усильте распорки и прессующие кольца, восстановите расположение проводников и надежно перевяжите.

• Умеренная деформация:
  Полностью разберите обмотку, замените деформированные проводники, перемотайте с использованием механических приспособлений, обеспечивая округлость, и проведите вакуумную пропитку лаком.

• Значительная деформация (крупные трансформаторы):
  Верните на завод для перемотки с использованием профессионального намоточного оборудования и неразрушающего контроля (например, рентгеновского контроля) для обеспечения соответствия проектным стандартам.

4. Обрыв / Перегорание обмотки

Локализация:
Используйте измеритель сопротивления постоянному току для обнаружения бесконечного или аномально высокого сопротивления в сочетании с инфракрасной термографией для определения перегоревших или оборванных участков.

Методы ремонта:

• Малые трансформаторы:
  Разберите ярмовую часть магнитопровода, удалите повреждённую обмотку, замените проводником с идентичными характеристиками, намотайте заново по исходной технологии и проведите испытания на сопротивление, электрическую прочность и коэффициент трансформации.

• Крупные трансформаторы (мощность ≥10 000 кВА):
  Ремонт должен производиться на заводе с использованием процессов секционной намотки и общего вакуумного высушивания для обеспечения равномерности изоляции и механической прочности. Проведите испытания на нагрев для проверки теплоотвода.

Особая обработка:
При сильном перегорании проверьте магнитопровод на наличие локального перегрева или карбонизации. При необходимости замените пластины электротехнической стали.

III. Упреждающие меры усиления (для снижения вероятности повторения)

Регулярные испытания:
Проводите испытания сопротивления постоянному току и коэффициента трансформации каждые 6 месяцев, испытания сопротивления изоляции и частичных разрядов ежегодно, а также добавляйте испытания на деформацию обмоток после коротких замыканий.

Эксплуатационный контроль:
Избегайте перегрузки трансформатора; обеспечивайте эффективное охлаждение (например, принудительную циркуляцию масла), регулярно очищайте пыль и масло с поверхностей обмоток для предотвращения впитывания влаги.

Защита от перенапряжений:
Установите разрядники и ограничители перенапряжений на входной стороне трансформатора для снижения воздействия грозовых и коммутационных перенапряжений.

Модернизация материалов:
Для новых агрегатов или капитальных ремонтов отдавайте предпочтение медным обмоткам и изоляционным материалам с классом нагревостойкости выше 155°C, что повышает стойкость к старению и перегрузкам.
















Другие связанные статьи:

Самая полная коллекция групп соединения обмоток трансформаторов со схемами подключения
Насколько важно сопротивление обмоток трансформатора постоянному току?
Топ-6 тестеров сопротивления обмоток трансформаторов в мире (включая цены)
Как по-разному следует тестировать сопротивление обмоток на ТТ и ТН?
В чем разница между сопротивлением постоянному току и изоляционным сопротивлением, и как их тестировать?
8 советов для повышения точности измерения сопротивления постоянному току
Почему измеренное сопротивление обмоток всегда неточно? Возможно, вы упустили эти 6 ключевых моментов







Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.











Больше тестеров для трансформаторов от Kingrun