Частичный разряд трансформатора: скрытый риск, скрывающийся внутри изоляции 

Трансформаторы являются основным преобразовательным оборудованием электросетей, отраслей промышленности и новых энергетических проектов. Исправность их систем изоляции напрямую определяет бесперебойность электроснабжения и срок службы оборудования. Среди многих причин выхода из строя высоковольтного оборудования частичный разряд является очень скрытым «невидимым убийцей»: он не приводит к немедленному полному выходу из строя и отключению трансформатора, но продолжает разъедать изоляцию и со временем вызывать внезапные крупные аварии. В условиях эксплуатации с большой разницей температур днем ​​и ночью и чрезвычайно холодной зимой этот риск будет еще больше возрастать.

1. Что такое частичный разряд трансформатора?

Согласно стандартному определению IEC60270, частичный разряд — это электрический разряд, который возникает в локальном участке изолирующей среды и не проникает полностью во всю изолирующую конструкцию. В бумажно-масляной изоляции масляных трансформаторов и изоляции из эпоксидной смолы трансформаторов сухого типа при превышении локальной напряженности электрического поля порога допуска диэлектрика в местах появления пузырьков, крошечных зазоров, металлических заусенцев и примесей изоляции возникают прерывистые микроискровые разряды.

Проще говоря: частичный разряд — это «сигнал раннего предупреждения» о малейших дефектах внутри изоляции. Энергия разряда сама по себе невелика, но возникает неоднократно и постоянно вызывает кумулятивные повреждения изоляции.

2. Основные причины частичного разряда

1. Дефекты на производстве: Внутри изоляционного материала имеются пузырьки и примеси; отсутствует процесс вакуумной пропитки; металлические края обмоток и выводов не закруглены, что приводит к искажению электрического поля; и остатки посторонних веществ в сборке являются распространенными источниками чрезмерных частичных разрядов после выпуска с завода.

2. Старение изоляции и воздействие на окружающую среду: длительная эксплуатация, вода в масле и влага; резкие изменения температуры в высоких и холодных условиях России, вызывающие усадку и растрескивание изоляции, образование внутренних воздушных зазоров и частичный разряд.

3. Нарушение условий эксплуатации: гармоники электросети, воздействие перенапряжения и резкие колебания нагрузки увеличивают внутреннее электрическое поле оборудования и стимулируют изначально слабый частичный разряд.

3. Реальные опасности, вызванные частичным разрядом.

Частичный разряд имеет характеристики постепенного накопления повреждений, которые трудно обнаружить невооруженным глазом и при плановых осмотрах на ранней стадии:

1. Бомбардировка частицами высокой энергии, локальная высокая температура и изоляция из карбонизированной масляной бумаги/эпоксидной смолы ускоряют старение изоляции и значительно сокращают срок службы трансформатора;

2. В результате химической реакции при разряде образуются характерные газы, такие как ацетилен и водород, которые растворены в трансформаторном масле; после непрерывного развития образуется проникающий пробой, вызывающий внезапный выход из строя трансформатора;

3. В тяжелых случаях топливный бак может загореться и взорваться, что приведет к большим экономическим потерям и риску перебоев в электроснабжении подстанций, промышленных и горнодобывающих предприятий.

В практике эксплуатации и технического обслуживания выявляется большое количество невнезапных неисправностей трансформаторов, а конечная первопричина указывает на ранние необнаруженные дефекты частичного разряда.

4. Полное управление и контроль процессов для предотвращения рисков частичных разрядов.

Наша компания полностью учитывает особенности условий труда в экстремально холодных регионах и высоких перепадах температур и предлагает полную цепочку контроля рисков частичных разрядов от проектирования, сырья, производства и заводских испытаний, эксплуатации и технического обслуживания:

1. Этап проектирования: оптимизировать структуру изоляции обмоток, провести моделирование электрического поля на высоковольтных компонентах и ​​устранить точки концентрации электрического поля; выбирайте устойчивые к низким температурам изоляционные материалы для условий работы при низких температурах, чтобы избежать растрескивания воздушных зазоров, вызванных температурными циклами.

2. Контроль сырья: строго экранируйте изоляционную бумагу, трансформаторное масло и эпоксидную смолу, строго контролируйте содержание влаги и примесей, а также уменьшайте условия для возникновения дефектов из источника.

3. Производственный процесс: внедрить высококачественные процессы вакуумной сушки и вакуумной пропитки для максимального устранения пузырьков внутри изоляции; края высоковольтных металлических деталей закруглены во избежание появления заусенцев, вызывающих разряд.

4. Строгие испытания перед отправкой с завода: каждый высоковольтный трансформатор проходит испытание на частичный разряд в соответствии со стандартом IEC60270 и соответствующими стандартами, а показатели количества разряда строго контролируются. Некачественная продукция никогда не будет доставлена.

5. Рекомендации по эксплуатации и техническому обслуживанию: клиентам рекомендуется регулярно проводить анализ растворенных газов (DGA) и обнаружение частичных разрядов в масле, чтобы обеспечить раннее обнаружение скрытых опасностей, адаптироваться к государственному режиму технического обслуживания и избежать незапланированных остановов.

Частичный разряд является важным «барометром» состояния изоляции трансформатора. Для энергетических, горнодобывающих и новых энергетических проектов в Евразии оборудование должно не только соответствовать номинальным параметрам, но и подавлять частичные разряды в течение длительного времени в суровых климатических условиях, чтобы действительно добиться высокой надежности работы.

Наша компания продолжает разрабатывать трансформаторные технологии, подходящие для рынков Европы и Азии, и реализует контроль частичных разрядов на протяжении всего жизненного цикла продукта, предоставляя клиентам стабильные, безопасные и долговечные решения по трансформаторному оборудованию, помогающие стабильной работе региональной энергетической инфраструктуры.