Трансформаторы и их способность преобразовывать высокое напряжение в более низкую, более пригодную для повседневного использования мощность играют решающую роль в различных операциях коммерческого и промышленного секторов. Однако в силу своего назначения они естественным образом выделяют тепло, которое необходимо эффективно рассеивать. Если трансформатор не охлаждается должным образом во время процесса, будь то естественное воздушное охлаждение илиТрансформаторные жидкостикак и в случае с жидкостями на основе сложных эфиров, естественным образом следует перегрев.

Это происходит, в частности, когда температура превышает номинальную температуру устройства для его системы изоляции или крышки корпуса. Изоляция трансформатора обычно рассчитана на температуру 220°C, но некоторые конструкции, например герметизированные, могут иметь более низкий номинал. С другой стороны, стандарты допускают температуру корпуса до 65°C по сравнению с окружающей средой. Ниже мы рассмотрим наиболее распространенные причины перегрева трансформатора и практические советы, как предотвратить его повторение.

Основные причины перегрева трансформатора

Современные и даже менее новые конструкции трансформаторов более чем способны прослужить по крайней мере несколько десятилетий, но это применимо только в том случае, если они хорошо обслуживаются и работают в пределах своих проектных пределов. Таким образом, постоянное воздействие избыточного тепла (например, из-за частых перегрузок) неизбежно приведет к значительному сокращению срока их службы.

Помимо более высоких нагрузок, трансформаторы также могут выделять больше тепла даже во время нормальной работы. Чаще всего это распространено среди устройств более низкого качества, в которых используются некачественные обмотки и изоляция. Более высокое тепловыделение приводит к увеличению повышения температуры или C-повышения, которое определяется увеличением средней температуры трансформатора по сравнению с температурой окружающей среды при полной нагрузке. Чем выше эффективность и общая производительность агрегата, тем ниже C-подъем.

Некоторые из основных факторов, которые приводят к перегреву или увеличению C-подъема внутри трансформатора, включают:

1. ПерегрузкаПревышение номинальной мощности трансформатора приводит к протеканию чрезмерного тока, что приводит к увеличению потерь как в меди, так и в сердечнике. Перегруженные трансформаторы работают за пределами проектных пределов, выделяя тепло, которое ускоряет деградацию изоляции и снижает срок службы и эффективность устройства. Хотя бывают случаи, когда такие жертвы необходимы, важно отметить, что их нелегко исправить, подобно тому, какперемотка электродвигателя в Сингапуревосстановить старые моторы.

2. Неправильный выбор грузоподъемности.

Выбор трансформатора с правильным номиналом для его предполагаемого применения имеет решающее значение. Если номинальная нагрузка агрегата слишком низкая, даже нормальные эксплуатационные нагрузки могут вызвать деформацию, приводящую к перегреву. С другой стороны, завышение необходимой мощности может привести к созданию неэффективной системы с ненужными потерями энергии. Тщательная оценка ваших потребностей в энергии и консультации с производителями или инженерами могут помочь обеспечить оптимальное соответствие между мощностью трансформатора и требованиями к нагрузке.

3. Неадекватные механизмы охлаждения.Правильный воздушный поток и вентиляция для агрегатов с принудительной подачей воздуха, а также достаточный уровень жидкости для систем с масляным охлаждением необходимы для поддержания температуры трансформатора в безопасных пределах. Регулярные проверки, гарантирующие, что вентиляционные отверстия и вентиляторы остаются незаблокированными, а также периодическое обслуживание систем охлаждения могут помочь контролировать температуру.

4. Плохая изоляция.

Изоляция между обмотками и сердечником играет ключевую роль в рассеивании тепла и предотвращении электрических неисправностей. Со временем изоляция может ухудшиться из-за старения, термического напряжения или воздействия окружающей среды, что приводит к внутренним неисправностям и перегреву. Регулярное тестирование сопротивления изоляции может помочь выявить ранние признаки деградации. Использование высококачественных изоляционных материалов, разработанных для условий эксплуатации трансформатора, также помогает обеспечить долгосрочную работу.

5. Некачественные обмотки и горячие точки.

Некачественные материалы и конструкция обмоток могут поставить под угрозу диэлектрическую прочность и термостойкость трансформатора, что приведет к скачкам напряжения, локальному перегреву (горячим точкам) или катастрофическому отказу. Обмотки, подвергающиеся воздействию температур, выходящих за пределы расчетных пределов, могут со временем ослабнуть, что приведет к коротким замыканиям или поломкам системы. Трансформаторы с усовершенствованной конструкцией обмоток, например, с фольгой или спиральной обмоткой, могут лучше справляться с термическими нагрузками, повышая их термостойкость и общий срок службы.

6. Факторы окружающей среды

Условия окружающей среды, такие как экстремальные температуры, высокая влажность или коррозионные вещества, могут ускорить разрушение как сердечника трансформатора, так и его изоляции. В частности, коррозия может ухудшить отвод тепла и привести к перегреву. Установка трансформаторов в подходящих условиях (в помещении или в защищенных от атмосферных воздействий корпусах) помогает защитить их от суровых условий. В регионах с экстремальным климатом для защиты компонентов трансформатора могут потребоваться дополнительные охлаждающие решения или защитные покрытия.

Решения, позволяющие избежать перегрева и преждевременного выхода из строя трансформатора

1. Предотвращение перегрузки

Перегрузка является одной из наиболее распространенных причин термического напряжения, поэтому крайне важно контролировать нагрузку трансформатора, чтобы гарантировать, что она остается в пределах номинальной мощности. В периоды высокого спроса стратегии сброса нагрузки могут предотвратить перегрузку системы.

Для трансформаторов, которые часто работают на полной или близкой к ней мощности, переход на более мощный блок зачастую является лучшим долгосрочным решением. Кроме того, равномерное распределение электроэнергии между несколькими параллельно подключенными трансформаторами предотвращает чрезмерную нагрузку на один трансформатор, что повышает эксплуатационную эффективность.

2. Устранение пробоя изоляции

Устранение пробоя изоляции — еще один важный аспект, который следует учитывать при обслуживании трансформаторов. Следует проводить регулярные проверки для выявления ранних признаков износа, таких как следы подгорания, изменение цвета или запах гари, которые указывают на износ. Добавьте к этому регулярные тесты, включая оценку сопротивления изоляции и частичных разрядов, чтобы выявить слабые места до того, как они усугубятся. При обнаружении повреждения обеспечьте быстрый ремонт илизамена изношенной изоляциикомпонентов для предотвращения сбоев, которые могут поставить под угрозу всю систему.

3. Усовершенствование механизмов охлаждения

Адекватное охлаждение не менее важно для предотвращения перегрева. Обеспечение чистоты и беспрепятственности вентиляционных путей позволяет теплу рассеиваться естественным путем. В тех случаях, когда пассивного охлаждения недостаточно, установка активных систем охлаждения, таких как вентиляторы или радиаторы, может улучшить поток воздуха и более эффективно регулировать температуру. Однако эти системы должны быть установлены правильно, чтобы избежать блокирования воздушного потока или снижения эффективности, которое может усугубить проблемы с перегревом. Профессиональное руководство во время установки обеспечивает оптимальную работу механизмов охлаждения и снижает риск повреждения.

Заключение

Перегрев трансформатора может существенно ухудшить как производительность, так и безопасность, причем основные причины варьируются от перегрузки и нарушений изоляции до недостаточного охлаждения и стрессовых факторов окружающей среды. Решение этих проблем с помощью профилактических стратегий, таких как управление нагрузкой, усиленная вентиляция, регулярное техническое обслуживание и контроль фаз, может помочь продлить срок службы трансформаторов и обеспечить их надежную работу. Раннее обнаружение симптомов, таких как необычные шумы или повышение температуры, в сочетании со своевременными мерами, такими как ремонт изоляции или модернизация системы, защитят оборудование и снизят риск дорогостоящих простоев. В конечном счете, упреждающее управление является ключом к поддержанию эффективности трансформатора и обеспечению бесперебойной электрической работы.