В повышающем трансформаторе генератора мощностью 32 МВА после 23 лет эксплуатации обнаружен скрытый дефект соединения обмоток.
После более чем двадцати лет эксплуатации повышающий трансформатор генератора мощностью 32 МВА на крупной североамериканской энергетической компании сработал, вызвав срабатывание реле Бухгольца, что указывает на скопление газа внутри трансформатора.
Анализ растворенных газов, проведенный через две недели, подтвердил аномальные условия в трансформаторном масле. Уровень содержания водорода значительно повысился и достиг 1000 частей на миллион. Также выросла концентрация метана и монооксида углерода. Особенности распределения газа указывали на неисправность механизма, в том числе на активность электрических разрядов и локальный перегрев внутри трансформатора.
Такая ситуация хорошо знакома инженерам, занимающимся оценкой состояния трансформатора. Системы мониторинга могут предоставить явные доказательства того, что в трансформаторе возникла аномалия, но они не всегда способны указать на местоположение или серьезность проблемы. Прежде чем оборудование сможет безопасно вернуться в эксплуатацию, инженеры должны определить, прогрессирует ли дефект, и установить неисправную часть трансформатора.
Чтобы понять причину аномалии, предприятие провело ряд диагностических испытаний силовых трансформаторов.
Диагностическое испытание электрической системы
В ходе исследования было проведено три электрических испытания:
- измерение коэффициента трансформации (TTR)
- измерение сопротивления обмоток (WR)
- измерение импеданса короткого замыкания (SCI)
Каждое из этих измерений оценивает различные аспекты состояния трансформатора. Их совместная интерпретация позволяет составить представление об электрической целостности обмоток, состоянии внутренних соединений и механических элементах в конструкции трансформатора.
Испытания проводились с использованием испытательной системы трансформатора TAU3, которая позволяет выполнять различные измерения трансформаторов на единой платформе и сравнивать результаты в ходе одного исследования.
Результаты измерения коэффициента трансформации находились в допустимых пределах по всем трем фазам, то есть относительная электрическая характеристика обмоток оставалась в норме.
Отклонение было обнаружено при измерении сопротивления обмоток.
На стороне высокого напряжения значения сопротивления были хорошо сбалансированы и показали расхождение между фазами всего 0,17 %. Однако на стороне низкого напряжения дисбаланс составил 5,39 % между обмотками X1 и X2.
Несмотря на то, что рекомендации IEEE допускают при определенных обстоятельствах показатели, близкие к пяти процентам, опытные инженеры понимают, что в норме разница сопротивления между фазами должна быть ближе к двум процентам при одинаковой температуре.
Результаты показали, что аномалия, скорее всего, была связана с низковольтными соединениями обмоток.
Этот вывод подтвердился при измерении импеданса короткого замыкания. Измерения импеданса также показали аномальные результаты и подтвердили механическую неисправность или дефект соединения внутри трансформатора.
На этом этапе исследования данные мониторинга и результаты электрических испытаний позволили установить наличие прогрессирующего дефекта внутри трансформатора, но для подтверждения требовалась внутренняя инспекция.
Внутренняя инспекция и поиск основной причины поломки
Для подтверждения источника аномалий из трансформатора было слито масло и была проведена инспекция активных элементов.
Причина проблемы сразу стала очевидной.
Обжимное соединение между обмоткой X1 и вводом X1 не было выполнено должным образом на этапе изготовления. Проводное соединение можно было разъединить вручную, на нем были явные следы перегрева и ухудшения качества масла.
Такое ослабленное соединение увеличивало сопротивление в цепи обмотки. В результате выделения тепла образовался газ, который и был обнаружен при анализе растворенных газов. Также возникло нарушение баланса сопротивления, выявленное при измерении сопротивления обмоток.
Поврежденные участки проводника были вырезаны и заменены. Поскольку часть обмотки подверглась перегреву, при ремонте пришлось использовать проводник большей длины.
Интерпретация результатов диагностики
Это исследование подчеркивает важность интерпретации данных мониторинга и результатов электрических испытаний при оценке состояния трансформатора.
Анализ растворенных газов выявил первый признак ухудшения состояния трансформатора. Затем электрические испытания помогли сузить круг вероятных источников проблемы, показав значительный дисбаланс в сопротивлении обмоток низкого напряжения.
Сопоставив результаты нескольких диагностических измерений, инженеры установили, что поломка связана с дефектом соединения в обмотке трансформатора, а не с более общим нарушением изоляции.
Полезные выводы из диагностики неисправности трансформатора
Из этого расследования можно сделать несколько полезных выводов.
Системы мониторинга, такие как реле Бухгольца и анализ растворенных газов, обеспечивают раннее предупреждение о развитии внутренних аномалий. Однако эти системы обычно указывают только на присутствие неисправности, а не на ее точное расположение.
Электрические испытания, такие как измерение сопротивления обмоток, остаются одним из наиболее эффективных инструментов диагностики для выявления проблем с соединением или механических дефектов в обмотках трансформатора. Даже относительно небольшое нарушение баланса сопротивления может указать на проблемы, которые на этом этапе невозможно было бы обнаружить с помощью других методов испытаний.
И наконец, несколько дополнительных проверок в продолжение все того же расследования позволили инженерам интерпретировать результаты в контексте. Современные системы испытания трансформаторов, такие как TAU3, обеспечивают эффективное измерение коэффициента трансформации, измерение сопротивления обмоток и импеданса, а также прямое сравнение результатов при исследовании аномалий в работе трансформатора.
В этом случае комбинация данных мониторинга, электрических испытаний и внутренней инспекции в конечном итоге выявила производственный дефект, который оставался скрытым внутри трансформатора более двух десятилетий.
Продолжение исследования
В этой статье описывается, как данные мониторинга и электрические испытания помогли инженерам определить скрытый дефект соединения обмотки в повышающем генераторе-трансформаторе
Для получения более подробной информации о расследовании, включая полные результаты испытаний, изображения, сделанные при инспекции, и сведения о ремонте, загрузите полную версию истории успеха. Вы также можете изучить испытательную систему трансформатора Megger TAU3, использованную в ходе инспекции, чтобы узнать, как она помогает повысить эффективность диагностики трансформаторов в полевых условиях.
