Что означают тепловые аномалии силовых трансформаторов?

Нормальная эксплуатация силовых трансформаторов предполагает своевременное проведение диагностики и ремонтов. На практике используются различные методы диагностики, определяющие состояние тех или иных узлов и систем трансформатора. В ряду применяемых методов диагностики измерение температуры является самым быстрым. Измеряют температуру поверхности открытых конструктивных элементов, температуру охлаждающего масла и температуру функциональных узлов внутри трансформатора.

Для измерения температуры применяют приборы, построенные на разных физических принципах, например, косвенное определение температуры по электрическому сопротивлению, термоэлектродвижущей силе в термопарах, давлению, тепловому расширению, оптическому излучению в ИК и УФ диапазонах. Конструктивно приборы выполняются в виде щупов и встраиваемых датчиков. Для дистанционного контроля применяют тепловизионные приборы. Широкое распространение получили оптоволоконные устройства.

Термометр с трубкой Бурдона

Признаки и причины температурных дефектов

Для определения точных причин и локализации температурных аномалий следует рассмотреть характерные причины для каждой части трансформатора.

Обмотки, выводы обмоток и отпайки

Превышение температуры в местах расположения узлов коммутации, отпаек и обмоток более чем на 5 °С по сравнению с аналогичными локациями, например, разными фазами свидетельствует о внутренних дефектах в соединениях или обмотках. Перегрев может возникнуть из-за появления застойных зон в системе охлаждения, когда разбухает или зашламляется изоляция подводящих проводов или обмоток. Величина допустимого перегрева нормируется в ГКД 34.20.302-2002 и документах производителя трансформатора. Для уточнения причин перегрева выполняют анализ масла на растворенные газы (ХАРГ). Нагрев изоляторов низкого напряжения (НН), не зависящий от нагрева внешних соединений, свидетельствует об их дефектности.

Переключатели ответвлений обмоток

Локальный перегрев на 3 °С и более масляного бака в месте расположения РПН, который наблюдается по одной фазе, свидетельствует об аномалии. Нагрев крышек баков масляных трансформаторов 6/0,4 кВ, крышек сухих трансформаторов около переключателя ПБВ также требует повышенного внимания. Причиной подобных локальных перегревов является наличие дефектов в РПН с выносными баками или дефектов в переключателях без возбуждения. В случае подобных проявлений следует измерить сопротивление обмоток постоянному току, выполнить ХАРГ масла охлаждающего РПН и измерить другие его характеристики.

Магнитопроводы

Магнитопровод может стать причиной появления температурных аномалий вблизи боковых, нижних и верхних ярем. Местное повышение температуры обусловлено нарушением межлистовой изоляции, изоляции малых балок, консолей, стяжных шпилек, бандажей, домкратов, прессующих колец и др. Методы локализации и устранения подобных дефектов такие же, как для переключателей ответвлений обмоток.

Расширитель и бак трансформатора

Температурные аномалии проявляются вблизи магнитных шунтов и на разъеме бака. Температура одной части бака может быть выше на 10°С и более по сравнению с частями бака, расположенными над другими фазами. Нагреваться могут болты разъема колокола, магнитные шунты и прочие конструкционные элементы. Для устранения перегрева следует улучшить контакт болтов разъема с баком или зашунтировать их небольшими медными шинами.

Наличие зон повышенных температур на баке трансформатора может быть обусловлено нарушением циркуляции масла из-за образования застойных зон, которые возникают в случае смещения обмоток, появление воздушных пузырей, а также, конструктивных просчетов. В подобных случаях необходимо выяснить причину появления застойной зоны. Возможно, достаточно будет выпустить воздух из полостей. Более сложные причины удается выявить только при капитальном ремонте трансформатора.

Если температура расширителя значительно ниже, чем температура верхней части бака и уровень масла внутри расширителя не просматривается, это может быть вызвано отсутствием сообщения между расширителем и баком. Причина может быть в плоском клапане или другой запорной арматуре, которая тоже может оказаться закрытой.

Расширитель и другие узлы трансформатора

Система заземления

Повышенный нагрев в стяжке магнитопровода, перегрев втулки вода, особенно ее болтов, а также, шунтирующих реакторов может свидетельствовать о короткозамкнутых контурах и появлении новых точек заземления магнитопровода. Также на проблемы в системе заземления может указывать перегрев на соединениях с электромагнитным экраном. Установить причину неисправности поможет ХАРГ масла в баке или только диагностика в процессе капитального ремонта.

Система охлаждения

При неисправностях в системе охлаждения отдельные трубки охладителей имеют заметно пониженную температуру. Это хорошо заметно при обследовании внешней поверхности тепловизором. Прибор показывает заметную пятнистость поверхности охладителя. Иногда пониженную температуру имеет один из нескольких охладителей. Причиной может быть заглушение течей и закупорка шламом. Может быть загрязнена внешняя поверхность труб или пространство между ними. Также может оказаться закрытой запорная арматура охладителя. Для устранения причин перегрева следует произвести количественный анализ эффективности работы системы и проверить перечисленные причины.

Причиной перегрева отдельных частей системы охлаждения может быть засорение термосифонных и адсорбционных фильтров. При этом температура на выходе и входе фильтра одинаковая. У исправного фильтра перепад температур составляет более 3-5°С.

Другие возможные причины - повреждение или отключение маслонасоса охладителя или неправильное направление вращения крыльчатки маслонасоса. Причину перегрева системы охлаждения можно обнаружить по повышенной температуре маслонасосов. В подобных случаях для восстановления работоспособности системы требуется прочистка маслопроводов и замена силикагеля в фильтрах.

Радиаторы охлаждения трансформатора

Вспомогательные устройства

Встроенные трансформаторы тока также могут стать источниками перегрева из-за обрывов в цепях вторичных обмоток, межвитковых замыканий и местных замыканий в магнитопроводах. В этом случае проводят регламентные испытания трансформаторов тока и, при необходимости, их заменяют. Нагреваться может короб обмотки низкого напряжения. В этом случае нагрев локализуется на стыке с экраном комплектного токопровода. Неисправность устраняется восстановлением изоляции.

Информация о перегреве может быть связана и с ложной работой датчиков и сигнализации. Например, если показания термодатчика в верхней части бака не соответствуют температуре масла в верхних слоях, определенной другим способом, надо проверить исправность маслоуказателя и термосигнализатора, настроить или заменить эти элементы.

Единственный элемент, для которого нормально повышение температуры – это системы подогрева шкафов управления (ШАОТ, ШАУТ и др). При низких температурах окружающего воздуха температура внутри шкафа тоже опускается. Для устранения проблемы требуется ремонт элементов обогрева шкафа.

Заключение

Информация, полученная в результате температурного мониторинга, позволяет предупредить ускорение процесса старения изоляции, оптимизировать режимы охлаждения, перегрузки, газовыделения и изменения уровня масла. Это позволяет значительно продлить срок службы трансформатора. Анализ перегретых областей при помощи тепловизоров дает возможность быстро определиться с дальнейшими действиями по предотвращению аварий и в значительной степени облегчает локализацию неисправностей. Данные, о температурах в различных точках и отдельных частях трансформатора, получаемые в режиме реального времени, помогают скорректировать сроки планового техобслуживания.