Pagsusi sa mga Kasinatian ug Pagsabot sa mga Kaso sa Distribusyon Transformers

Mga Sakit sa mga Distribution Transformers
Mga Sakit Dahil sa Pagtaas sa temperatura
Epekto sa mga Metal na Materyales
Kapag ang isang transformer ay nasa operasyon, kung ang kuryente ay masyadong malaki, nagpapalampas ng customer load sa rated capacity ng transformer, ang temperatura ng transformer ay tataas, na sa pagkakatunaw ng metal na materyales at siyentipikong nababawasan ang kanilang mechanical strength. Tumitingin sa copper bilang halimbawa. Kung ito ay inilapat sa mataas na temperatura na higit sa 200 °C sa mahabang panahon, ang mechanical strength nito ay siyentipikong mababawasan; kung ang temperatura ay lumampas sa 300 °C sa maikling panahon, ang mechanical strength ay mababawasan din. Para sa aluminum materials, ang mahabang-panahong working temperature ay dapat kontrolin sa ibaba ng 90 °C, at ang maikling-panahong working temperature ay hindi dapat lampa sa 120 °C.
Epekto ng Masamang Contact
Ang masamang contact ay isang mahalagang dahilan ng maraming distribution equipment failures, at ang temperatura ng electrical contact part ay may malaking epekto sa kalidad ng electrical contact. Kapag ang temperatura ay masyadong mataas, ang ibabaw ng electrical contact conductor ay mag-o-oxidize violently, at ang contact resistance ay tatataas significantly, nagdudulot ng pagtaas ng temperatura ng conductor at kanyang mga bahagi, at sa severe cases, ang mga contacts ay maaaring mag-welded together.
Epekto sa Insulation Materials
Kapag ang ambient temperature ay lumampas sa reasonable range, ang organic insulation materials ay magiging brittle, nagpapabilis ng aging process, nagdudulot ng significant decline sa insulation properties, at sa severe cases, dielectric breakdown maaaring mangyari. Ang mga pag-aaral ay nagpapakita na para sa Class A insulation materials, sa loob ng kanilang temperature-resistant range, para sa bawat 8 - 10 °C increase sa temperatura, ang effective service life ng materyales ay mababawasan ng halos kalahati. Ang relasyon ng temperatura at service life ay kilala bilang "thermal aging effect", na isang mahalagang factor na nakakaapekto sa reliabilidad ng insulation materials.
 Mga Sakit ng Distribution Transformers Dahil sa Masamang Contact
Mga Sakit Dahil sa Oxidation ng Protective Coatings
Upang mapabuti ang comprehensive performance ng conductive components, ang surface modification technologies ay kadalasang ginagamit sa engineering practice upang gamutin ang key contact parts. Bilang halimbawa, ang conductive rod ng isang transformer. Karaniwang nabubuo ang precious metal protective layer (tulad ng gold, silver, o tin-based alloy) sa kanyang working surface sa pamamagitan ng electroplating. Ang metallurgical bonding layer na ito ay makakapagtataas ng physical at chemical properties ng contact interface.

Dapat tandaan na sa panahon ng mechanical operation sa equipment maintenance o sa ilalim ng long-term thermal load, ang coating maaaring partially peel off o maging biktima ng oxidation at corrosion, na nagreresulta sa mga problema tulad ng abnormal increase sa contact resistance at decrease sa current-carrying capacity. Experimental data shows na kapag ang thickness loss ng coating ay lumampas sa 30%, ang electrical conductivity stability ng kanyang interface ay ipinapakita ang exponential decay trend.
Chemical Corrosion Dahil sa Direct Connection ng Copper at Aluminum
Sa isang electrical connection system, ang direct contact sa pagitan ng copper at aluminum dissimilar metals ay bubuo ng significant electrode potential difference, at ang potensyal value nito ay maaaring umabot sa 0.6 - 0.7 V. Ang potential difference na ito ay magtrigger ng serious galvanic corrosion. Sa engineering practice, dahil sa non-compliance sa construction specifications o improper material selection, ang direct connection ng copper at aluminum conductors nang walang transition treatment ay mabihirang nangyayari.

Pagkatapos ng ganitong paraan ng koneksyon ay energized, ang oxide film layer ay unti-unting bubuo sa contact interface, na nagreresulta sa non-linear increase sa contact resistance. Sa rated working temperature, ang effective service life ng mga joints na ito ay karaniwang hindi hihigit sa 2000 oras, at sa huli, ang mga failures ay magaganap dahil sa pagdeteriorate ng contact surface.
Severe Heating sa Electrical Contacts Dahil sa Masamang Contact
Sa aktwal na installation ng mga distribution transformers, ang anti-theft metering boxes ay karaniwang nakonfigure sa low-voltage side. Dahil sa limitadong internal space ng metering box at non-standard construction techniques, ang mga problema tulad ng winding connection ng wires o loose mechanical crimping ng terminal blocks ay madalas nangyayari. Ang mga masamang connections na ito ay magdudulot ng abnormal increase sa contact resistance, nagdudulot ng overheating sa ilalim ng load current, at pagkatapos ay nag-trigger ng ablation failure ng low-voltage conductive rod.

Mas malubhang, ang patuloy na pagtaas ng temperatura sa dulo ng low-voltage winding ay magpapabilis ng thermal aging process ng insulation material, na nagpapabunga ng hidden dangers ng partial discharge. Sa parehong oras, ang overheating ay magdudulot rin ng pyrolysis reaction ng transformer oil, na binabawasan ang kanyang insulation strength at cooling performance. Ang experimental data ay nagpapakita na kapag ang oil temperature ay patuloy na lumampas sa 85 °C, ang kanyang breakdown voltage ay mababawasan ng halos 15% - 20% kada taon. Ang multiple deterioration effect na ito ay napakalamang maaaring magdulot ng insulation breakdown accidents kapag nakakalapit sa lightning overvoltage o switching overvoltage, na sa huli ay nagdudulot ng failure ng transformer.
Mga Sakit ng Distribution Transformers Dahil sa Humidity
Ang pagtaas ng ambient relative humidity ay may dual impact sa insulation system ng mga distribution equipment. Una, ang dielectric strength ng humid air ay siyentipikong nababawasan, at ang kanyang breakdown field strength ay negatively correlated sa humidity; pangalawa, ang adsorption ng water molecules sa ibabaw ng insulation materials ay bubuo ng conductive channels, na nagreresulta sa pagbaba ng surface resistivity. Mas malubhang pa, kapag ang moisture ay nadiffuse sa interior ng solid insulation media o dissolved sa transformer oil, ito ay magdudulot ng sharp increase sa dielectric loss.

Kapag ang water content sa transformer oil ay umabot sa halos 100 μL/L, ang kanyang power-frequency breakdown voltage ay bababa sa halos 12.5% ng initial value. Ang deterioration ng insulation performance na ito ay siyentipikong mababawasan ang leakage current ng equipment. Sa isang humid environment, ang partial discharge maaaring mangyari kahit sa rated operating voltage. Ang statistical data ay nagpapakita na sa isang environment na may relative humidity na lumampas sa 85%, ang failure rate ng mga distribution transformers ay tataas ng 3 - 5 beses kaysa sa dry environment, na mainly manifested bilang insulation breakdown at surface flashover accidents.

Mga Sakit ng Distribution Transformers Dahil sa Improper Installation ng Lightning Arresters
Sa power system, ang performance reliability ng overvoltage protection devices ay direktang nakakaapekto sa operational safety ng mga transformers. Bilang pangunahing proteksyon components, ang kalidad ng installation, operation and maintenance, at preventive tests ng metal oxide arresters (MOA) ay ang key links upang tiyakin ang kanilang effectiveness. Gayunpaman, dahil sa non-standard construction techniques, inadequate implementation ng detection procedures, at ang kakulangan ng professional literacy ng mga operation and maintenance personnel, ang actual protection effect ng mga proteksyon devices ay madalas na mabawasan, na isang mahalagang dahilan ng insulation breakdown accidents ng mga distribution transformers.

Sa perspektibo ng operational practice, ang mga proteksyon devices ay maaaring maapektuhan ng iba't ibang environmental stresses sa panahon ng long-term service. Ang mga factors tulad ng temperature cycles, mechanical vibrations, at corrosive media ay maaaring magsanhi ng degradation ng connection performance ng grounding system. Kapag ang system ay pinaglabanan ng lightning strikes, ang failed grounding loop ay hindi magagamit upang idischarge ang overvoltage energy nang agad, na nagreresulta sa thermal breakdown ng proteksyon device mismo. Ayon sa statistics, sa pagitan ng fault cases ng mga proteksyon devices, ang explosion accidents dahil sa poor grounding ay umabot sa higit sa 60%, at ang proseso ng energy release ay kadalasang kasama ng intense arc discharge.
Ilang Fault Diagnosis Methods para sa Distribution Transformers
Fault Diagnosis sa pamamagitan ng Intuitive Judgment
Ang fault diagnosis ng mga distribution transformers maaaring unti-unting maisagawa sa pamamagitan ng external characteristics. Ang mga observation contents ay kinabibilangan: ang integrity ng casing (cracks, deformation), mechanical status (loose fasteners), sealing performance (leakage traces), surface condition (dirt level, corrosion phenomena), at abnormal signs (color changes, discharge marks, smoke generation), etc. Ang mga external characteristics na ito ay may specific corresponding relationships sa internal faults .

Kapag ang transformer oil ay may dark brown color at may burnt smell, kasama ng abnormal temperature rise at ang operasyon ng high-voltage-side protection components, ito ay karaniwang nagsasabi na may abnormalities sa magnetic circuit system, posibleng insulation damage sa pagitan ng silicon steel sheets o multi-point grounding faults ng magnetic conductor.

Kapag ang operating current ay abnormal na tumaas, ang oil temperature ay tumaas nang siyentipiko, ang three-phase parameters ay asymmetrical, kasama ang operasyon ng low-voltage-side protection devices, ang usok sa oil conservator, at ang fluctuations sa secondary voltage, ito ay maaaring matukoy bilang turn-to-turn short-circuit fault dahil sa pag-fail ng insulation sa pagitan ng winding conductors. Kapag ang electrical parameters ng isang phase ay completely nawala (voltage at current ay 0), ang feature na ito ay karaniwang tumutugon sa winding open-circuit o connection conductor fusing fault.

Ang oil spraying phenomenon ng oil conservator ay isang mahalagang sign ng serious internal faults ng transformer. Kapag ang gas generation rate ng fault ay lumampas sa processing capacity ng pressure relief device, ang positive pressure ay mabubuo sa loob ng oil tank. Unang-una, ito ay ipinapakita bilang leakage sa weak sealing points. Habang patuloy na tumaas ang presyon, ang oil spraying ay maaaring mangyari sa joint surface ng tank body. Ang uri ng fault na ito ay kadalasang dahil sa inter-phase insulation breakdown ng winding, na kadalasang kasama ang fusing ng high-voltage-side protection components. Ayon sa statistics ng gas relay actions, halos 75% ng serious faults ay dadaan sa development process na ito.
Fault Diagnosis sa pamamagitan ng Temperature Changes
Sa panahon ng operasyon ng mga distribution transformers, ang current-carrying conductors ay sigurado na magbabago ng heat losses dahil sa Joule effect, na isang normal na pisikal na phenomenon. Gayunpaman, kapag ang equipment ay may electrical abnormalities (tulad ng insulation degradation, masamang contact) o mechanical defects (tulad ng winding deformation, cooling system failure), ang kanyang thermal equilibrium state ay mababago, ipinapakita bilang ang operating temperature na lumampas sa designed allowable value. Ayon sa thermal aging theory, para sa bawat 6 - 8 °C increase sa temperatura, ang aging rate ng insulation materials ay doble, na siyentipikong nakakaapekto sa service life ng equipment.

Para sa abnormal temperature rises dahil sa internal faults, karaniwan ay may obvious abnormalities sa oil circuit system. Kapag ang hot-spot temperature ay umabot sa critical value, ang transformer oil ay mag-uundergo ng pyrolysis reaction, na nagbibigay ng malaking amount ng gas, nagdudulot ng pag-operate ng pressure relief device, na nagreresulta sa oil leakage o oil spraying. Sa engineering practice, ang simple method ay maaaring gamitin upang unti-unting matukoy ang temperature status ng equipment: kung ang ibabaw ng transformer casing ay maaaring hawakan ng kamay nang higit sa 10 segundo, ang kanyang surface temperature ay karaniwang hindi lumampas sa 60 °C. Ang empirical value na ito ay maaaring gamitin bilang reference para sa on-site rapid assessment.
Fault Diagnosis sa pamamagitan ng Odor Changes
Sa sandaling buksan ang cover ng oil pillow, maaaring amuyin ang peculiar pungent burnt smell. Ito ay nagsasabi na ang coil sa loob ng transformer ay nasunog, kadalasang kasama ng fusing ng two to three-phase drop-out fuses.

Fault Diagnosis sa pamamagitan ng Sound Changes
Sa panahon ng operasyon ng isang transformer, ang magnetostriction effect na gawa ng magnetization ng iron core ay magtrigger ng periodic mechanical vibrations. Ang mga vibration na ito at ang kanilang accompanying acoustic characteristics ay nagbibigay ng mahalagang indicators ng normal operation ng equipment. Ang acoustic diagnosis technology ay nagbibigay ng effective monitoring ng operational status ng transformer. Partikular, ang frequency characteristics ng sound signal, ang pagbabago sa sound pressure level, at ang vibration spectrum characteristics ay maaaring ipakita ang potential faults ng equipment.

Kapag ginagamit ang acoustic detection method, maaaring gamitin ang conductive rod (tulad ng insulating rod) bilang medium para sa sound wave conduction. Ang isa sa dulo ng rod ay idinidikit sa equipment's outer shell, at ang kabilang dulo ay inilalapit sa auditory organ para sa listening. Kapag natuklasan ang abnormal sound signals, dapat agad na mailapat ang preventive maintenance measures upang maiwasan ang escalation ng faults. Ang mga sumusunod ay ang correspondences sa pagitan ng typical acoustic characteristics at fault types:

• Intermittent "clicking" sounds: Karaniwan, ito ay nagsasabi na ang iron core laminations ay loose o ang fasteners ay may insufficient torque. Ang sound pressure level ay karaniwang nasa range ng 60 hanggang 70 decibels.
  High-frequency discharge sounds: Kasama ang partial discharge phenomena, ang sound signals ay ipinapakita ang "cracking" characteristic. Sa severe cases, ang sound pressure level ay maaaring lumampas sa 85 decibels, at visible discharge marks ay kadalasang naroon.

• Sudden explosive sounds: Ito ay kadalasang nangyayari kapag ang insulation ng leads ay nasira o may discharge sa ground. Ang sudden change sa sound pressure level ay lumampas sa 20 decibels.

• Low-frequency rumbling sounds: Commonly associated sa low-voltage side grounding faults, ang frequency ng sound signals ay concentrated sa range ng 100 hanggang 400 hertz.

• Sharp whistling sounds: Ito ay nagsasabi na ang equipment ay nasa over-excitation state, at ang main frequency ng sound signals ay karaniwang nasa pagitan ng 1 at 2 kilohertz.

• Bubble boiling sounds: Kasama ang abnormal increases sa oil temperature, ang sound signals ay ipinapakita ang continuous "gurgling" characteristic, na karaniwang nagsasabi ng deterioration ng oil insulation performance.

Fault Diagnosis sa pamamagitan ng Instruments
Dahil sa constraints ng equipment technology, ang mga power supply stations ay kadalasang gumagamit ng multimeter upang sukatin kung ang resistance ng winding conductors ay conducting upang matukoy kung may broken wires o turn-to-turn short-circuits sa loob ng transformer; ang insulation resistance tester ay ginagamit upang sukatin ang insulation resistance ng bawat winding ng transformer sa ground, upang matukoy kung ang main insulation ay broken down. Kapag ang insulation sa pagitan ng winding at ground o sa pagitan ng phases ay broken down, ang kanyang insulation impedance value ay lalapit sa 0 Ω.

Kapag sinusukat ang insulation performance ng winding, ang insulation parameters ng sumusunod na tatlong circuits ay kailangang sukatin nang hiwalay: ang insulation resistance sa pagitan ng primary winding, secondary winding, at casing; ang insulation resistance sa pagitan ng secondary winding, primary winding, at casing; at ang insulation resistance sa pagitan ng primary winding at secondary winding. Dapat tandaan na ang reference ground potential point sa test ay ang metal casing structure ng transformer. Ang reference values ng insulation resistance ng oil-immersed transformers ay ipinapakita sa Table 1.

Fault Diagnosis Technologies para sa Distribution Transformers
Ang fault diagnosis technologies para sa distribution transformers ay mahalagang paraan upang tiyakin ang safe operation ng equipment. Sa pamamagitan ng advanced diagnosis technologies, maaaring ma-detect ang potential faults nang agad, at maaaring i-apply ang effective measures upang maiwasan ang expansion ng faults. Ang sumusunod ay ipinapakilala ang ilang commonly-used fault diagnosis technologies para sa distribution transformers.
Winding DC Resistance Test
Ang winding DC resistance test ay isa sa basic methods para sa detection ng health status ng transformer windings. Sa pamamagitan ng pag-sukat ng DC resistance ng winding, maaaring matukoy kung may mga problems tulad ng broken wires, poor contact, o turn-to-turn short-circuits sa winding. Halimbawa, sa routine inspection ng isang transformer sa isang lugar, natuklasan ang abnormal DC resistance ng high-voltage side winding. Ang mas detalyadong inspection ay nagpakita ng turn-to-turn short-circuit sa winding. Ang timely replacement ng winding ay inihindian ang pag-occur ng mas seryosong fault. Ang winding DC resistance test ay may mga advantages ng simple operation at intuitive results, at ito ay isang indispensable detection method sa daily maintenance ng transformers.
Dissolved Gas Analysis (DGA)
Ang Dissolved Gas Analysis (DGA) ay isang mahalagang teknikal na paraan para sa diagnosis ng internal faults ng transformers. Sa pamamagitan ng pag-analyze ng components at contents ng gases dissolved sa transformer oil, maaaring matukoy kung may mga faults tulad ng overheating at discharge sa loob ng transformer. Gamit ang IEC60599 three-ratio method, maaaring accurately identified ang discharge-type faults. Halimbawa, ang mataas na concentration ng acetylene (C2H2) at hydrogen (H2) ay natuklasan sa oil ng isang transformer. Ang analysis sa pamamagitan ng three-ratio method ay nagdetermina nito bilang isang discharge-type fault. Ang timely maintenance ay inihindian ang equipment damage. Ang DGA ay may mga advantages ng high sensitivity at accurate diagnosis, at ito ay isang mahalagang paraan para sa monitoring ng kondisyon ng transformers.
Partial Discharge Detection
Ang partial discharge detection ay isang mahalagang paraan para sa evaluation ng insulation condition ng transformers. Ang partial discharge kadalasang nangyayari sa weak insulation areas, at ang long-term discharge ay magdudulot ng gradual deterioration ng insulation materials, na sa huli ay magdudulot ng seryosong faults. Sa pamamagitan ng partial discharge detection, maaaring matukoy nang agad ang insulation defects, at maaaring i-apply ang preventive measures. Halimbawa, sa partial discharge detection ng isang transformer, natuklasan ang discharge phenomenon sa high-voltage bushing. Pagkatapos ng replacement ng bushing, ang discharge phenomenon ay nawala, na effectively extending the service life of the equipment. Ang partial discharge detection ay may mga advantages ng non-destructiveness at high sensitivity, at ito ay isang mahalagang paraan para sa monitoring ng insulation ng transformers.
Combined Vibration and Acoustic Detection
Ang combined vibration and acoustic detection ay para matukoy kung may mechanical faults sa loob ng equipment sa pamamagitan ng pag-analyze ng vibration at sound signals sa panahon ng operasyon ng transformer. Halimbawa, para sa isang faulty transformer, ang vibration amplitude ay lumampas sa standard ng 3 dB sa 125 Hz frequency band. Ang inspection ay nagpakita na ang iron core clamp ay loose. Pagkatapos ng timely tightening, ang vibration ay bumalik sa normal. Ang combined vibration and acoustic detection ay may mga advantages ng real-time monitoring at accurate diagnosis, at ito ay isang mahalagang paraan para sa diagnosis ng mechanical faults ng transformers.
Infrared Thermography Detection
Ang infrared thermography detection ay para matukoy kung may overheating faults sa equipment sa pamamagitan ng pag-detect ng temperature distribution sa ibabaw ng transformer. Halimbawa, sa infrared thermography detection ng isang transformer, natuklasan ang abnormal temperature sa connection ng high-voltage bushing. Ang inspection ay nagpakita na ang connection bolts ay loose. Pagkatapos ng timely tightening, ang temperature ay bumalik sa normal. Ang infrared thermography detection ay may mga advantages ng non-contact at rapid diagnosis, at ito ay isang mahalagang paraan para sa diagnosis ng overheating faults ng transformers.
Fault Elimination Methods and Examples for Distribution Transformers
Line Tripping Caused by Turn-to-Turn Short-Circuit in Transformer
Fault Phenomenon
Nangyari ang isang over-current trip sa isang 10 kV line sa isang substation. Pagkatapos ng pag-reduce ng bahagi ng load, ang over-current ay nangyari pa rin sa trial re-closing.
Fault Cause Analysis
Pagdating ng on-site maintenance personnel sa fault area, una silang gumamit ng megohmmeter upang suriin ang insulation performance ng power supply line, at ang sukat na insulation value sa ground ay humigit-kumulang 2 MΩ. Pagkatapos, isinama ang monitoring instrument sa open-delta terminal ng secondary side ng 10 kV voltage transformer. Sa panahon ng temporary energization test, ang voltage reading ay observed na humigit-kumulang 40 V. Sa kombinasyon ng on-site investigation results, walang bagong electrical equipment na konektado sa line na ito bago ang fault nangyari.

Berdugo nito, ang posibilidad ng over-current protection action dahil sa overload ay inalis. Ayon sa analysis ng normal operating parameters, ang line na ito ay hindi dapat mag-trigger ng over-current protection o may single-phase grounding anomaly. Sa pamamagitan ng systematic detection at comprehensive judgment, unti-unting matukoy na ang root cause ng fault ay maaaring ang turn-to-turn insulation breakdown sa internal winding ng isang distribution transformer. Sa analysis, maaaring may turn-to-turn short-circuit fault sa isang distribution transformer ng line na ito. Kaya, ang line ay inilipat mula sa operasyon sa maintenance, at inotify ang line inspection.

Ang mas detalyadong inspection ay nagpakita na may turn-to-turn short-circuit sa phase A ng high-voltage side ng 250 kV·A distribution transformer ng isang customer sa line na ito, na ang tunay na cause ng trip. Ang sumusunod ay analisis ng over-current at false grounding situations dahil sa turn-to-turn short-circuit ng distribution transformer na ito. Dahil sa turn-to-turn short-circuit sa loob ng distribution transformer, ang simplified equivalent circuit ay ipinapakita sa Figure 1.

Hayaan na ZA, ZB, at ZC ang impedances ng phases A, B, at C ng distribution transformer, respectively. UO ang neutral point potential. Kapag ang three-phase load ay balanced, UO = 0; kapag ang three-phase load ay unbalanced, UO≠0, na nagreresulta sa neutral point displacement. Kapag may phase-to-phase short circuit sa phase A ng distribution transformer, ang value ng impedance ZA ay mababawasan, at ang value ng IA ay tataas. Kapag ang sum ng IA at ang currents ng phase A ng iba pang distribution transformers sa line na ito ay mas malaki kaysa sa over-current operating value Idz ng relay protection, ang over-current trip ay nangyayari. Kapag may turn-to-turn short circuit sa isang transformer sa phase A ng line, ang impedance ZA ng phase A ng transformer na ito ay mababawasan, at ang voltage sa open delta side ng TV ay tataas. Kapag ang voltage na ito ay lumampas sa setting value ng relay, ang central signal sa control room ay magpadala ng 10 kV grounding signal.

Accidents Caused by the Contact between the Low-Voltage Wire of the Transformer and its Shell
Fault Phenomenon
Isang 10 kV/400 V, 100 kV・A transformer sa isang unit ay nag-supply ng power sa load sa pamamagitan ng dalawang circuits sa low-voltage side. Dahil wala namang power consumption load sa isang feeder circuit sa low-voltage side, ito ay inalis. Pagkatapos ng wire removal work, inirestore ang power supply. Kapag sinara ang high-voltage drop-out fuses ng phase A at phase C, wala namang abnormal phenomenon. Ngunit, kapag sinara ang drop-out fuse ng phase B, biglang nangyari ang isang huge arc humigit-kumulang 15 cm sa itaas ng upper cover ng transformer, at pagkatapos ay inilabas ang transformer oil.
<