Wat zijn veelvoorkomende problemen met transformatorwikkelingen en hoe kunnen deze worden opgelost?

Transformatorwikkelingendoen veel van het zware werk in een transformator. Ze transporteren stroom, dragen elektrische energie over en werken samen met het isolatiesysteem om de transformator veilig te laten werken. Daarom, als er iets misgaat met eentransformatorwikkelingkan het probleem vrij snel ernstig worden.

Problemen met de wikkeling kunnen het gevolg zijn van kortsluiting-, oververhitting, veroudering van de isolatie, vocht, fabricagefouten of zelfs ruwe behandeling tijdens transport. Sommige fouten verschijnen plotseling, terwijl andere zich langzaam ontwikkelen gedurende jaren van gebruik.

Het goede nieuws is dat veel wikkelproblemen kunnen worden opgespoord voordat ze uitmonden in een grote storing. Regelmatig testen en praktijkgerichtOnderhoudstips voor transformatorenkan een groot verschil maken.

Veelvoorkomende problemen met het opwinden van transformatoren

Een wikkeling wordt dagelijks blootgesteld aan elektrische en mechanische belasting. Tijdens een kortsluiting kunnen de krachten echter meerdere malen hoger worden dan onder normale bedrijfsomstandigheden. Dit is het moment waarop bestaande zwakke punten vaak aan het licht komen.

Vervorming van de transformatorwikkeling

Kronkelende vervormingis een van de ernstigsteproblemen met transformatoren, vooral na een kortsluiting met hoge-stroom.

Onder normale omstandigheden worden de elektromagnetische krachten in een transformator goed onder controle gehouden. Tijdens een storing kan de stroom echter dramatisch stijgen, en de resulterende krachten kunnen de wikkelingen uit hun oorspronkelijke positie duwen of trekken.

Een wikkeling kan radiaal bewegen, axiaal verschuiven, knikken, kantelen of samengedrukt raken.Soms is de schade duidelijk zichtbaar tijdens een interne inspectie. Andere keren blijft de transformator draaien en wordt het probleem pas duidelijk tijdens elektrische tests.

Dit is waar het lastig kan worden.

Een vervormde wikkeling kan een kleinere isolatieafstand hebben dan oorspronkelijk ontworpen. Geleiders kunnen dichter bij elkaar komen, wat extra druk uitoefent op de windingisolatie en hoofdisolatie. Uiteindelijk kan dit leiden tot een kortsluiting tussen de windingen of zelfs tot een wikkeling-naar-een aardlek.

Na een grote kortsluiting- is het daarom een ​​goed idee om de transformator te controleren in plaats van simpelweg aan te nemen dat alles in orde is.

Veel voorkomende diagnostische methoden zijn onder meertesten van wikkelingsweerstand, testen van draaiverhoudingen, frequentieresponsanalyse (FRA) en isolatietesten.

Storing in de isolatie van de bocht en inter-kortsluiting in de bocht

De isolatie tussen individuele windingen is dun, maar heeft een zeer belangrijke taak. Als die isolatie kapot gaat, kunnen twee of meer windingen elektrisch met elkaar verbonden raken, terwijl dat niet het geval zou moeten zijn.

Dit staat bekend als eenkortsluiting tussen-bochten.

In eerste instantie kan de fout slechts een klein deel van de wikkeling betreffen. Het kan zijn dat de transformator nog steeds normaal lijkt te werken, waardoor het probleem gemakkelijk over het hoofd wordt gezien. Maar de kortgesloten windingen kunnen een hoge circulatiestroom geleiden en aanzienlijke lokale warmte genereren.

Die hitte beschadigt meer isolatie, waardoor het oorspronkelijke probleem snel kan groeien.

Isolatiefout van de wikkelingkan worden veroorzaakt door langdurige oververhitting-, veroudering van de isolatie, vocht, mechanische beweging, gedeeltelijke ontlading, overmatige elektrische spanning of fysieke schade.

De reparatie hangt af van wat ingenieurs vinden. Als de schade zeer plaatselijk is, kunnen isolatie- of wikkelingscomponenten soms worden gerepareerd. Als de geleider of het isolatiesysteem zwaar beschadigd is, is herwikkelen meestal de veiligere optie.

En er is hier één belangrijke regel: verhelp de oorzaak, niet alleen het symptoom. Als oververhitting de isolatiefout heeft veroorzaakt, moet ook het koelings- of laadprobleem worden aangepakt.

Uitsplitsing van de belangrijkste isolatie

Transformatorwikkelingen zijn ook afhankelijk vanbelangrijkste isolatieom de wikkeling te scheiden van de kern, tank, andere wikkelingen en geaarde componenten.

Naarmate isolatie ouder wordt, kan de elektrische en mechanische sterkte ervan afnemen. Vocht maakt de situatie nog erger, vooral in olie--transformatoren. Vervuilde of aangetaste isolatieolie kan ook de algehele diëlektrische prestaties verminderen.

Vervorming van de wikkeling is een andere mogelijke oorzaak. Als de wikkeling na kortsluiting beweegt, kunnen de isolatieafstanden kleiner worden dan bedoeld. Dat zorgt voor extra elektrische spanning en vergroot de kans op doorbraak van de isolatie.

Afhankelijk van de staat kunnen reparaties bestaan ​​uit een behandeling met transformatorolie, vacuümdrogen, het vervangen van isolatiecomponenten, het repareren van de wikkeling of het volledig terugspoelen van het beschadigde gedeelte.

Een ernstig beschadigde transformatorwikkeling moet normaal gesproken worden gerepareerd door gekwalificeerd transformatorreparatiepersoneel in plaats van via een snelle reparatie ter plaatse.

Radiale instabiliteit van transformatorwikkelingen

Radiale instabiliteit beschrijft ongewenste beweging van een wikkeling naar het midden of weg van het midden van de transformator.

Dit hangt nauw samen met kortsluitkrachten. Wanneer er een grote foutstroom door de wikkelingen vloeit, werken er sterke elektromagnetische krachten op de geleiders. Als de mechanische structuur niet sterk genoeg is, kan de wikkeling knikken of vervormen.

Een binnenste wikkeling kan bijvoorbeeld naar binnen worden geduwd, terwijl een buitenste wikkeling naar buiten kan worden gedwongen. Zodra de wikkeling zijn oorspronkelijke vorm verliest, kan ook de mechanische sterkte ervan afnemen.

Een tweede fout kan dan nog meer schade veroorzaken.

Het repareren van radiale vervorming hangt af van de ernst ervan. Bij kleine bewegingen kunnen gedetailleerde tests en inspecties nodig zijn. Ernstigere vervormingen kunnen interne demontage, mechanisch herstel of reparatie van de wikkeling vereisen. Als de geleiders ernstig beschadigd zijn, kan het opnieuw opwikkelen nodig zijn.

Vanuit ontwerpperspectief zijn de juiste ondersteuning van geleiders, afstandhouders, klemconstructies en kortsluitberekeningen essentieel.

Axiale instabiliteit van transformatorwikkelingen

Axiale instabiliteit is een ander veel voorkomend mechanisch probleem.

In plaats van naar binnen of naar buiten te bewegen, beweegt de wikkeling langs zijn verticale as.Tijdens een kortsluiting kunnen elektromagnetische krachten wikkelsecties naar boven of naar beneden duwen. In sommige gevallen kunnen wikkelsecties samengedrukt, uitgerekt, gekanteld of verplaatst worden.

Zwakke mechanische ondersteuning, onvoldoende klemming of verlies van klemdruk in de loop van de tijd kunnen het risico vergroten.

Axiale beweging is niet alleen een mechanisch probleem. Zodra wikkelingssecties bewegen, kunnen isolatiebarrières en spelingen ook veranderen. Dat kan er uiteindelijk aan bijdragenwikkelingsisolatie mislukt.

Tijdens een inspectie kunnen technici de wikkelhoogte, eindblokken, afstandhouders, klemdruk en de positie van de wikkeling ten opzichte van andere interne componenten controleren.

Het doel is niet zomaar alles zoveel mogelijk aan te scherpen. Te veel klemdruk kan ook de isolatie beschadigen. De mechanische structuur moet worden hersteld volgens de oorspronkelijke ontwerpvereisten van de transformator.

Oververhitting bij wikkelingen: een probleem dat u niet mag negeren

Niet elk wikkelprobleem begint met een dramatische kortsluiting.

Oververhitting is een andere veel voorkomende oorzaak van verslechtering van de wikkeling. Transformatoren die onder zware belasting werken, produceren uiteraard meer warmte, maar een te hoge temperatuur kan ook het gevolg zijn van slechte koeling, geblokkeerde radiatoren, ventilator- of pompstoringen, hoge omgevingstemperaturen of harmonische stromen.

Oververhitting op de lange- termijn versnelt de veroudering van de isolatie. In met olie-gevulde transformatoren kan het ook de olieverslechtering versnellen en gassen produceren die kunnen worden gedetecteerd via opgeloste gasanalyse (DGA).

Wanneer een transformator heter wordt dan verwacht, controleer dan de belasting, het koelsysteem, de olieconditie, de ventilatie en de temperatuurmetingen. Het verminderen van de belasting kan op korte termijn helpen, maar is geen permanente oplossing als het onderliggende koelingsprobleem blijft bestaan.

Hoe u problemen met de wikkeling van een transformator kunt diagnosticeren

Bij goed onderhoud gaat het om het vroegtijdig opsporen van problemen en niet om het wachten tot een transformator uitvalt.

Wikkelweerstand testenkan verschillen tussen fasen aan het licht brengen en kan beschadigde geleiders, losse verbindingen of andere wikkelingsafwijkingen identificeren.

Transformator draait verhouding testencontroleert of de werkelijke draaiverhouding overeenkomt met de verwachte waarde. Onverwachte veranderingen kunnen duiden op wikkelschade of problemen met de tapwisselaar.

Frequentieresponsanalyse (FRA)is vooral handig nadat een transformator kortsluiting heeft gehad. Veranderingen in de FRA-signatuur kunnen duiden op beweging of vervorming van de wikkeling en de kernconstructie.

Isolatieweerstands- en arbeidsfactortestskan aanvullende informatie verschaffen over de staat van de isolatie. Voor in olie-ondergedompelde transformatoren kan DGA ook helpen bij het identificeren van oververhitting, vonkoverslag en andere interne problemen.

Geen enkele test vertelt het hele verhaal. In de praktijk vergelijken ingenieurs de huidige resultaten gewoonlijk met fabriekstestgegevens, eerdere onderhoudsgegevens en andere diagnostische resultaten.

Praktische onderhoudstips voor transformatoren

Een paar eenvoudige onderhoudsgewoonten kunnen veel wikkelproblemen voorkomen.

Houd eerst de transformatortemperaturen onder controle. Voorkom onnodige overbelasting en zorg ervoor dat ventilatoren, pompen, radiatoren en ventilatiesystemen goed werken.

Ten tweede, let op isolatie. Voor in olie-ondergedompelde transformatoren zijn een goede oliekwaliteit en vochtbeheersing vooral belangrijk. Regelmatig olietesten kunnen verslechtering aan het licht brengen voordat dit een groot probleem wordt.

Kortsluitbeveiliging-is ook belangrijk. Een goed gecoördineerde bescherming moet externe fouten snel verhelpen. Hoe langer een transformator wordt blootgesteld aan een hoge foutstroom, hoe groter de mechanische belasting van de wikkelingen.

En na een grote storing mag u de inspectie niet overslaan omdat de transformator nog in bedrijf is. Een wikkeling kan mechanisch beschadigd raken zonder een duidelijk extern symptoom te vertonen.

Ook transport en installatie mogen niet over het hoofd worden gezien. Sterke schokken tijdens transport kunnen interne componenten verschuiven, terwijl onjuiste installatie extra mechanische spanning kan veroorzaken.

Wanneer moet een transformatorwikkeling worden gerepareerd of vervangen?

Er is geen eenduidig ​​antwoord-size-fits-all. De reparatiebeslissing is afhankelijk van het type en de omvang van de schade.

De sleutel is om te begrijpen waarom het opwinden überhaupt mislukte. Het vervangen van een beschadigde wikkeling zonder het oorspronkelijke probleem te corrigeren, is vragen om problemen.

Als herhaalde overbelasting bijvoorbeeld oververhitting veroorzaakt, zal een nieuwe wikkeling uiteindelijk met dezelfde omstandigheden te maken krijgen.

Laatste gedachten

Storingen in de transformatorwikkeling kunnen variëren van kleine isolatieverslechtering tot ernstige mechanische vervorming die een volledige vervanging van de wikkeling vereist. De belangrijkste faalmodi zijn onder meer het falen van de bochtisolatie, het falen van de hoofdisolatie, radiale instabiliteit en axiale instabiliteit.

Kortsluitfouten- verdienen bijzondere aandacht omdat ze enorme mechanische krachten in de transformator kunnen veroorzaken. Zelfs als de transformator daarna blijft draaien, kan er nog steeds verborgen vervorming van de wikkeling aanwezig zijn.

Daarom zijn regelmatige tests, goede koeling, isolatiebeheer, bescherming tegen kortsluiting- en tijdige inspecties zo belangrijk.

In de echte wereld kom je met een beetje preventief onderhoud al een heel eind. Door het monitoren van detransformatorwikkelingHet controleren van ongebruikelijke testresultaten en het inspecteren van apparatuur na grote fouten kunnen operators vaak tegenkomenproblemen met transformatorenvoordat het dure mislukkingen worden.

Voor eigenaren van transformatoren, EPC-aannemers en onderhoudsteams is de basisaanpak eenvoudig: monitoren, testen, onderzoeken en herstellen van de hoofdoorzaak. Het is doorgaans veel goedkoper-en veel minder stressvol-dan achteraf met een defecte transformator te maken krijgen.

Neem nu contact op