Die Verformung der Wicklungen von Trockentransformatoren ist eine Hauptursache für Stromausfälle. Die Erkennungsmethoden haben sich von anfänglich begrenzten Verfahren zu vier ausgereiften Standardmethoden weiterentwickelt, die die Herausforderung der Identifizierung von Wicklungsstrukturveränderungen effektiv bewältigen. Im Folgenden werden die Entwicklung der Methoden, ihre Kernprinzipien und ihre Anwendungsgebiete detailliert beschrieben.
1. Grenzen der Früherkennungsmethoden
Frühe Methoden zur Analyse von Wicklungsverformungen wiesen offensichtliche Nachteile auf und erfüllten die praktischen Anforderungen an die Erkennung nicht:
(1) Methode zur Detektion zusammengefasster Parameter
- KernproblemKann lediglich schwere Wicklungsverformungen diagnostizieren, reagiert aber schlecht auf beginnende, geringfügige Verformungen.
- Betrieblicher NachteilKomplexe Funktionsweise, die eine präzise Parameterkalibrierung erfordert und anfällig für äußere Störungen ist.
(2) Inspektionsverfahren bei Deckelöffnung
- Kernproblem: Interne Wicklungsdeformationen (z. B. subtile Verschiebungen, Windungsschlussschlüsse), die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, können nicht genau identifiziert werden.
- Praktischer NachteilHoher operativer Aufwand, der erhebliche personelle und materielle Ressourcen beansprucht und die Abschaltung des Transformators erfordert – was die normale Stromversorgung unterbricht.
2. Aktuelle Methoden zur Erkennung von Wicklungsverformungen in Hauptstromleitungen
Im In- und Ausland werden aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Praktikabilität vier Methoden weit verbreitet angewendet:
(1) Niederspannungsimpulsanalyseverfahren (Universelles Kernverfahren)
- Kernprinzip: Ein stabiles Niederspannungsimpulssignal wird an den Wicklungsanschluss angelegt, gleichzeitig werden Spannungswellenformdaten am Signalende und an anderen Anschlüssen aufgezeichnet und die zeitlichen Signaländerungen zwischen dem Anregungsende und dem Antwortende verglichen.
- ErkennungslogikDie Verformung der Wicklung führt zu synchronen Änderungen der inneren Kapazität und induzierter äquivalenter Parameter, wodurch sich die inhärenten Eigenschaften der Wicklung verändern. Durch Anlegen eines gleichen Niederspannungsimpulses lassen sich Informationen über den Wicklungszustand aus den Unterschieden im Antwortsignal vor und nach der Verformung ableiten.
- Entscheidender Vorteil: Dient als allgemeines Verfahren zur Prüfung der Kurzschlussfestigkeit von Trockentransformatoren, mit hoher Empfindlichkeit gegenüber geringfügigen Verformungen und einfacher Handhabung.
(2) Kurzschlussimpedanz-Prüfverfahren
- Kernprinzip: Messen Sie den Kurzschlussimpedanzwert (Zk) der Wicklung und vergleichen Sie ihn mit dem werkseitigen Anfangswert oder dem Standardgrenzwert.
- ErkennungslogikVerformungen der Wicklung (z. B. axiale Verschiebung, radiale Ausbeulung) verändern die magnetische Flussverteilung und führen zu Abweichungen in der Kurzschlussimpedanz.
- AnwendungsbereichGeeignet für schnelle Vor-Ort-Prüfungen, insbesondere auf offensichtliche mechanische Verformungen.
(3) Frequenzganganalyse (FRA)-Methode
- Kernprinzip: Legen Sie ein breitbandiges Wechselstromsignal an die Wicklung an, messen Sie die Frequenzgangkurve (Amplituden-Frequenz-/Phasen-Frequenz-Charakteristik) und vergleichen Sie diese mit der Basiskurve.
- Erkennungslogik: Verformungen der Wicklung verändern deren verteiltes Parameternetzwerk (Widerstand, Induktivität, Kapazität), was zu Verschiebungen oder Verzerrungen in der Frequenzgangkurve führt.
- Entscheidender VorteilHohe Genauigkeit bei der Erfassung subtiler Deformationen im Frühstadium; ermöglicht die Quantifizierung des Deformationsgrades.
(4) Schwingungsanalyseverfahren
- Kernprinzip: Die Betriebsschwingungssignale des Transformators (mittels Sensoren) erfassen, die Frequenzspektrumeigenschaften analysieren und die Wicklungsverformung identifizieren.
- ErkennungslogikNormale Wicklungen weisen stabile Schwingungsfrequenzkomponenten auf; Verformungen verursachen neue Schwingungsspitzen oder Amplitudenänderungen aufgrund ungleichmäßiger elektromagnetischer Kräfte.
- AnwendungsbereichNicht-invasive Erkennung, geeignet für die Online-Überwachung ohne Abschaltung.
3. Kernanwendungsvorschlag
- Für routinemäßige Vor-Ort-Inspektionen und Kurzschlussfestigkeitsprüfungen: Priorisieren Sie die Niederspannungsimpulsanalyseverfahren wegen seiner Einfachheit und Zuverlässigkeit.
- Für die frühzeitige Diagnose subtiler Verformungen und für Präzisionsprüfungen verwenden Sie die Frequenzganganalyse-Methode um sicherzustellen, dass keine versteckten Gefahren übersehen werden.
- Für ein schnelles Screening während des Betriebs: Verwenden Sie die Kurzschlussimpedanz-Prüfverfahren or Schwingungsanalyseverfahren um Stromausfälle zu vermeiden.
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