Трансформаторы являются жизненно важными компонентами энергосистем, и их стабильная работа имеет решающее значение. При подаче питания на трансформатор после установки или технического обслуживания иногда может быть слышно значительное гудение или громкий “хлопок. ” Это явление, возможное при энергоснабжении по всему миру, часто вызывает опасения у операторов: указывает ли оно на неисправность или повреждение трансформатора? В этой статье рассматриваются первопричины, которые помогут вам отличить обычное физическое событие от потенциального предупреждающего знака.

 

1. Основная причина шума переключения: пусковой ток

Наиболее распространенной причиной громкого шума является пусковой ток или намагничивающий пусковой ток. Это кратковременный скачок тока большой величины, значительно превышающий номинальный ток, который поступает в первичную обмотку при включении трансформатора в электросеть в состоянии холостого хода (без подключенной нагрузки).

1.1 Как происходит Пусковой ток

Трансформаторы работают по принципу электромагнитной индукции. Во время установившегося режима работы магнитный поток (Φ) в сердечнике точно соответствует приложенному напряжению (В). Однако именно в момент переключения этот баланс нарушается.

1.1.1 Переходный процесс установления потока

Напряжение переменного тока представляет собой синусоидальную волну. Момент переключения (фазовый угол напряжения) имеет решающее значение для первоначального установления магнитного потока. Согласно закону Фарадея:

V = N(dΦ/dt)

где V - мгновенное напряжение

 N - это повороты

 dΦ/dt - скорость изменения потока.

 

Ключевой момент:Если переключатель замыкается точно при переходе напряжения через ноль (мгновенное напряжение равно 0), требуемая скорость изменения потока (dΦ/ dt) также должна быть равна нулю. Однако поток в сердечнике должен начинаться с нуля. Чтобы &# 8220;догнать &# 8221; установившуюся форму потока, соответствующую напряжению, система создает большое смещение переходного потока. Установление этого смещения требует очень большого мгновенного тока в обмотке — это пусковой ток.

 

1.2 Физические эффекты и результирующий звук

Этот мгновенный ток, который может в 6-10 раз превышать номинальный ток, вызывает сильные физические эффекты внутри трансформатора:

(1)Интенсивные Электромагнитные силы:Большой ток создает мощное магнитное поле вокруг обмоток, подвергая проводники обмоток и конструктивные детали сердечника значительным механическим нагрузкам, вызывая крошечные мгновенные смещения или вибрации.

(2)Магнитострикция сердечника:Сердечники трансформаторов изготовлены из многослойной кремниевой стали. Под действием интенсивного, изменяющегося магнитного поля материал сердечника проявляет “магнитострикцию, ” что означает, что его физические размеры незначительно изменяются в зависимости от напряженности магнитного поля.

(3)Генерация звука:Колебания конструкции, вызванные электромагнитными силами, сочетаются с колебаниями, вызванными магнитострикцией сердечника. Эти вибрации с богатым частотным содержанием усиливаются баком, радиаторами и т.д. И издаются в виде слышимого “взрыва ” “бума ” или гудящего шума.

 

Характерный	Типичное Значение / Описание
Пиковая величина	Номинальный ток, в 6-10 раз превышающий номинальный
Продолжительность	Обычно несколько циклов включения (от десятков до сотен миллисекунд)
Скорость Распада	Быстрое затухание до установившегося тока холостого хода (зависит от импеданса системы и конструкции трансформатора)
Основные физические Эффекты	Электромагнитные механические силы, магнитострикция сердечника
Типичный звук	Одиночный или короткая серия звуков “бах, ” “бум, ” или “глухой удар ”

 

Таблица 1: Характеристики пускового Тока трансформатора и его воздействие

 

2. Отличие нормального пускового шума от индикаторов неисправности

В то время как большинство громких шумов вызвано нормальным пусковым током трансформатора, определенные ненормальные звуки могут сигнализировать о проблемах. Главное - знать, как их различать.

 

2.1 Характеристики нормального пускового шума

(1)Хронометраж:Происходит строго в момент включения. Звук короткий (обычно заканчивается в течение 1-2 секунд).

(2)Природа:Одиночный “гул ” или короткая серия “ударов ”, которые быстро стихают. После этого трансформатор работает с равномерным, устойчивым гулом.

(3)Других симптомов нет:После звукового сигнала не возникает постоянного ненормального шума, необычного выделения дыма или газа, а также не срабатывает защитное устройство (например, реле не срабатывают).

 

2.2 Характеристики аномальных звуков, Указывающих на Потенциальные неисправности

Если во время или после переключения возникают следующие звуковые сигналы, это может указывать на проблему:

2.2.1 Звуки, вызванные внутренними электрическими неисправностями

например, короткое замыкание между витками обмотки, сильный внутренний разряд. Звуки могут смешиваться с пусковым шумом, но иметь отличия.:

(1)Резкий треск или непрерывные звуки образования дуги / разряда:Может сопровождаться пробоем внутренней изоляции.

(2)Сопровождаемые поездками по охране:Часто приводит к быстрому срабатыванию реле перегрузки по току, дифференциального реле или газового реле (Бухгольца), приводящего к отключению цепи.

(3)Настойчивость:Неисправность и связанные с ней звук / вибрация обычно не проходят быстро, как внезапные эффекты.

 

2.2.2 Звуки, вызванные механическими неполадками

например, плохое заземление сердечника, незакрепленные зажимные конструкции, возникающие из-за больших ударных усилий.

(1)Постоянные, ритмичные вибрирующие или стучащие звуки:Ненормальное, ритмичное “тиканье, ” “щелканье, ” или неравномерное “жужжание ” сохраняется во время установившегося режима работы после переключения.

(2)Локализованный звук:Иногда источник звука можно отследить, прослушивая вблизи различных частей трансформатора, что указывает на локальную механическую неисправность.

 

Аспект	Нормальный Набегающий Звук	Звук предполагаемой неисправности
Хронометраж	Строго в момент включения	Может возникать при включении, но чаще сохраняется или рецидивирует впоследствии
Качество звука	Низкий “гул, ” короткий	Резкий треск, непрерывный звук образования дуги, ритмичный стук / вибрация
Продолжительность	Полностью исчезает в течение нескольких секунд	Сохраняется или возникает с перерывами
Сопутствующие Электрические Знаки	Отключение защиты отсутствует; счетчики возвращаются в нормальное состояние	Частые защитные отключения, постоянные аномальные показания счетчика, внезапные изменения в данных DGA в режиме онлайн
Последующая операция	Звук немедленно возвращается к равномерному ровному гулу	Рабочий шум остается ненормально громким или нестабильным

Таблица 2: Руководство по определению звуков переключения трансформатора

 

3. Как управлять пусковым током и его последствиями и смягчать их

Даже при нормальном уровне шума высокий пусковой ток создает потенциальную нагрузку на сеть и сам трансформатор (например, перепады напряжения, риск неправильного срабатывания реле). Следующие принятые на международном уровне меры могут помочь справиться с этим.

3.1 Эксплуатационная мера: Контролируемое переключение (управление фазой)

(1)Принцип:Как объяснялось, величина скачка напряжения напрямую зависит от фазового угла напряжения при включении. Теоретически переключение при пике напряжения приводит к наименьшему скачку.

(2)Экшен:Используйте синхронные (точечные) контроллеры или интеллектуальные автоматические выключатели для точного замыкания контактов в определенной точке формы сигнала напряжения (вблизи пика).

(3)Эффект:Может снизить пиковые значения пускового тока более чем на 50%, значительно снижая шум и электромагнитное напряжение.

 

3.2 Измерения на уровне устройства: Управление остаточной активностью или последовательный резистор

3.2.1Управление остаточными расходами:

(1)Принцип:После обесточивания сердечник может сохранять некоторый магнитный поток (остаточное напряжение). Если “ целевой поток ” от напряжения переключения противоположен направлению остаточного напряжения, они суммируются, ухудшая смещение потока и его наплыв. Активное управление остаточной активностью (например, сведение ее к нулю или знание ее состояния перед переключением) способствует оптимальной стратегии переключения.

(2)Эффект:Снижает непредсказуемость и в сочетании с регулированием фазы оптимизирует переключение.

 

3.2.2Предварительно вводимые резисторы:

(1)Принцип:Перед замыканием контактов основного выключателя сначала замыкаются вспомогательные контакты с последовательным резистором. Резистор ограничивает начальный ток, позволяя плавно нарастать потоку. После небольшой задержки основные контакты замыкаются, замыкая резистор.

(2)Эффект:Физически ограничивает начальный пик тока; очень эффективный метод для больших высоковольтных трансформаторов.

 

3.3 Меры по проектированию системы: Ограничители пускового тока и логика защиты

(1)Ограничители пускового тока:Специально разработанные индуктивные или нелинейные резистивные устройства, временно подключенные к цепи для подавления пика.

(2)Оптимизация настройки Реле защиты:Регулировка параметров ограничения гармоник в дифференциальных реле или реле перегрузки по току помогает им лучше различать пусковой ток (богатый 2-й гармоникой) и подлинный ток короткого замыкания, предотвращая аварийные отключения.

 

Заключение и рекомендация

Громкий хлопок при включении трансформатора не является непосредственной причиной для паники. Скорее всего, это связано с пусковым током — сильным, но в целом нормальным физическим явлением. Однако ответственный оператор должен обладать способностью различать. Следите за предупреждающими знаками, перечисленными выше. Если у вас есть сомнения или сохраняются ненормальные симптомы, обратитесь к квалифицированному специалисту для проверки. Правильное понимание процесса подачи питания на трансформатор и управление им обеспечивают как безопасность, так и надежность.

ЛуШань, est.1975, является китайским профессиональным производителем, специализирующимся на силовых трансформаторах и реакторах для50+лет. Ведущими продуктами являютсяоднофазный трансформатор, трехфазныйизоляциятрансформаторы,электрический трансформатор, распределительный трансформатор, понижающий и повышающий трансформатор, низковольтный трансформатор, высоковольтный трансформатор, управляющий трансформатор, тороидальный трансформатор, R-образный трансформатор;Катушки индуктивности постоянного тока, реакторы переменного тока, фильтрующий реактор, линейный и нагрузочный реакторы, дроссели, фильтрующий реактор и промежуточные высокочастотные продукты.

 

Связаться с нами

Наша силатрансформаторы и реакторы широко используются в 10 областях применения: скоростной транспорт, строительная техника, возобновляемые источники энергии, интеллектуальное производство, медицинское оборудование, предотвращение взрывов в угольных шахтах, системы возбуждения, вакуумное спекание (печи), центральное кондиционирование воздуха.

 

Узнайте больше о силовом трансформаторе и реакторе :www.lstransformer.com.

 

Если вы хотите получить индивидуальные решения для трансформаторов или реакторов, пожалуйста, свяжитесь с нами.

WhatsApp：+8613787095096
Электронная почта: [электронная почта защищена]