Hibaelhárítási és hibaelmélési esetek elosztó transzformátorokban

Előírásátlan hálózati transzformátorok hibái
Hőmérsékleti emelkedés okozta hibák
Fém anyagokra gyakorolt hatás
Ha egy transzformátor működik, és a folyamatos áram túl nagy, ami miatt az ügyfél terhelése meghaladja a transzformátor szabványos kapacitását, a transzformátor hőmérséklete emelkedni fog, ami a fém anyagok megkeményedését és jelentős mértékben csökkenti a mechanikai erősségüket. Végezzük a réz példáján. Ha hosszú ideig 200 °C feletti magas hőmérsékletű környezetben van, a mechanikai erőssége jelentősen gyengül; ha a hőmérséklet rövid időn belül 300 °C -nál is meghaladja, a mechanikai erősség is drámai módon csökken. Az alumínium anyagok esetén a hosszú távú működési hőmérsékletet 90 °C alatt kell tartani, a rövid távú működési hőmérséklet pedig 120 °C -nél nem haladhatja meg.
Rossz kapcsolatok okozta hatás
A rossz kapcsolatok sok elosztó berendezés hibáinak fontos oka, és az elektromos kapcsolat rész hőmérséklete jelentősen befolyásolja az elektromos kapcsolat minőségét. Ha a hőmérséklet túl magas, az elektromos kapcsolat vezető felülete erőteljesen leoxidálódik, és a kapcsolati ellenállás jelentősen növekszik, ami a vezető és annak összetevőinek hőmérsékletének emelkedését eredményezi, súlyos esetekben a kapcsolatok egymáshoz képest leválaszthatnak.
Izoláló anyagokra gyakorolt hatás
Amikor a környezeti hőmérséklet meghaladja a megfelelő tartományt, az organikus izoláló anyagok keroppianná változnak, ami gyorsítja az öregedési folyamatot, ami jelentősen csökkenti az izoláló tulajdonságokat, súlyos esetekben történhet dielektrikus áthatás. A tanulmányok szerint az A osztályú izoláló anyagok esetén, a hőmérséklet-ellenálló tartományukon belül, minden 8-10 °C-es hőmérsékleti emelkedésre a anyag élettartama majdnem a fele akkora lesz. Ez a hőmérséklet és az élettartam közötti összefüggést "hőmérsékleti öregedési hatásnak" nevezik, ami az izoláló anyagok megbízhatóságát befolyásoló fontos tényező.
 Rossz kapcsolatok okozta hálózati transzformátorok hibái
Védőréteg oxidálódása okozta hibák
A vezető elemek teljesítményének javítása érdekében a mérnöki gyakorlatban gyakran felületi módosítási technológiákat használnak a kulcsfontosságú kapcsolati részek kezelésére. Vegyük például a transzformátor vezető rudját. Gyakran arany, ezüst vagy tin-alapú savanyúságot alkotnak a munkafelületén elektropláziai úton. Ez a metallurgiai kötőréteg jelentősen javíthatja a kapcsolati interfész fizikai és kémiai tulajdonságait.

Megjegyzendő, hogy a berendezés karbantartás során történő műszaki műveletek során, vagy a hosszú távú hőterhelés hatására a réteg részben leválik, vagy oxidálódás és korrodálás szenved, ami problémákat okozhat, mint például a kapcsolati ellenállás anormális növekedése és a vezetőkapacitás csökkenése. Kísérleti adatok szerint, amikor a réteg vastagsága 30%-kal meghaladja a veszteséget, a kapcsolati interfész elektromos vezetőképességének stabilitása exponenciálisan csökken.
Réz és alumínium közvetlen kapcsolata okozta kémiai korrozio
Egy elektromos kapcsoló rendszerben a réz és az alumínium diszillő fémek közötti közvetlen kapcsolat jelentős elektrod potenciál különbséget eredményez, amely potenciál értéke 0,6-0,7 V lehet. Ez a potenciál különbség súlyos gálványi korroziót okozhat. A mérnöki gyakorlatban gyakran fordul elő, hogy a szerelési előírások betartása hiányában, vagy a helytelen anyagválasztás miatt, a réz és az alumínium vezetők közvetlen kapcsolata történik, anélkül, hogy átmeneti kezelés lenne.

Miután ez a kapcsolási módszer energiát kap, a kapcsolati interfész lassan formálódik egy oxidréteg, ami a kapcsolati ellenállás nem lineáris növekedését eredményezi. A szabványos működési hőmérséklet mellett ilyen kapcsolatok hatékonysága általában 2000 óránál semmi, végül a kapcsolatfelület romlása miatt hibák lépnek fel.
Rossz kapcsolatok okozta erős hőmérsékleti emelkedés elektromos kapcsolatokon
Az elosztó transzformátorok valós telepítése során általában lopásellenes méréseket konfigurálnak a nyomásoldalon. A mérődoboz korlátozott belső tér és nem standard szerelési technikák miatt gyakran fordulnak elő olyan problémák, mint a vezeték kanyarodása, vagy a terminál blokkok rossz mechanikai frissítése. Ezek a rossz kapcsolatok jelentősen növelhetik a kapcsolati ellenállást, ami a terhelési áram hatására túlzott hőmérsékleti emelkedést okoz, ami aztán a nyomásoldali vezető rud ablakozását okozhatja.

Súlyosabb esetekben a nyomásoldali tekercs végén történő folyamatos hőmérsékleti emelkedés gyorsítja az izoláló anyag hőmérsékleti öregedési folyamatát, ami parciális töltelék kialakulásának rejtett veszélyét hozza létre. Ugyanakkor a túlzott hőmérséklet a transzformátor olaját is pirólizálási reakcióba vonhatja, ami csökkenti az izoláló erejét és a hűtési teljesítményt. Kísérleti adatok szerint, amikor az olajhőmérséklet folyamatosan 85 °C -nál is meghaladja, a töréspontja évente 15-20%-kal csökken. Ez a többszörös romlás hatás nagyon valószínű, hogy izoláló áthatás baleseteket okoz, ha villám vagy kapcsoló áthatás találkozik, ami végül a transzformátor hibáját okozza.
Páratartalom okozta hálózati transzformátorok hibái
A környezeti relatív páratartalom növekedése kettős hatással van az elosztó berendezések izolációs rendszerére. Először is, a nedves levegő dieléktromos ereje jelentősen csökken, és a töréspontja negatívan korrelál a páratartalommal; másodszor, a vízmolekulák adszorpciója az izoláló anyag felületén vezető csatornákat hoz létre, ami a felületi ellenállást csökkenti. Súlyosabb esetekben, amikor a pára diffúzióval belép a szilárd izolációs médium belsejébe, vagy oldódik a transzformátor olajában, jelentősen növeli a dieléktromos veszteséget.

Amikor a transzformátor olajában található vízmennyiség eléri a 100 μL/L -t, a hőmérsékleti töréspontja csökken a kezdeti érték 12,5%-ára. Ez az izolációs teljesítmény romlása jelentősen növeli a berendezés kiugró áramát. Páratartalmú környezetben a parciális töltelék még a szabványos működési feszültség mellett is bekövetkezhet. A statisztikai adatok szerint 85% -nál nagyobb relatív páratartalom mellett a hálózati transzformátorok hibaelbocsátási aránya 3-5-szerese a száraz környezethez képest, főleg izolációs áthatás és felületi tükrölési balesetek formájában.

Felelőtlen védőelemek telepítése okozta hálózati transzformátorok hibái
A villamos rendszerben a túlfeszültség védelmi berendezések teljesítménye közvetlenül befolyásolja a transzformátorok biztonságos működését. Mivel a fővédelmi elemek, a védőelemek telepítési minősége, működése, karbantartása és a megelőző vizsgálatok a hatékonyságuk biztosításának kulcselemek. Azonban a nem standard szerelési technikák, a detektálási eljárások elégtelen végrehajtása, valamint a működési és karbantartási személyzet szakmai tudatosságának hiánya miatt a védőelemek valódi védelmi hatása gyakran jelentősen csökken, ami a hálózati transzformátorok izolációjának áthatásának fontos oka.

A működési gyakorlat perspektívájából a védőelemek különböző környezeti stresszek hatására állnak, amikor hosszú távon használják. Hőmérsékleti ciklusok, mechanikai rezgések, és korrodáló médiumok olyan tényezők, amelyek a földkapcsolat rendszer kapcsolati teljesítményének romlását okozhatják. Amikor a rendszer villámütőt kap, a sikertelen földkapcsolat nem tudja időben elvezetni a túlfeszültség energiaját, ami a védőelem saját hőmérsékleti áthatását eredményezi. A statisztikák szerint a védőelemek hibájának eseteiben a rossz földkapcsolat okozta robbanásbalesetek 60%-nál is többet képviselnek, és az energia szabadulási folyamata gyakran intenzív ívmentesítéssel jár.
Néhány hibadiagnosztikai módszer hálózati transzformátorokhoz
Intuitív megítéléssel történő hibadiagnosztika
A hálózati transzformátorok hibadiagnosztikája kezdetben külső jellemzőkből tekinthető meg. A megfigyelési tartalom a következőkbe tartozik: a burkolat integritása (szilárdság, deformáció), a mechanikai állapot (szabadon álló rögzítőelemek), a záródási teljesítmény (szivárgási nyomok), a felületi állapot (szennyeződési szint, korrosziós jelenségek) és a rendellenességek (színváltozás, tölteléki nyomok, füst generálás), stb. Ezek a külső jellemzők specifikus megfeleltetési kapcsolatban állnak a belső hibákkal.

Amikor a transzformátor olaj sötét barna színű, és égett illatú, hőmérsékleti emelkedés és a magas-feszültségű oldali védőelemek működésével, általában arra utal, hogy a mágneses körrendszerben rendellenességek vannak, lehetséges, hogy a silíciumvaslapok közötti izoláció sérült, vagy a mágneses vezető multi-pontú földkapcsolat van.

Ha a működési áram anormálisan növekszik, a olajhőmérséklet jelentősen emelkedik, a háromfázis paraméterei aszimmetrikusak, a magas-feszültségű oldali védőelemek működésével, a olajkészletben füst, és a másodlagos feszültség ingadozásával, ezt tekinthetik tekerő és vezető kapcsolat közötti izoláció sérülésének okozta tekerő-rövidzárlat hibanak. Ha egy fázis elektrikai paramétere teljesen eltűnik (feszültség és áram 0), ez a jellemző általában a tekerő szakadására, vagy a kapcsolóvezető égésére utal.

A transzformátor olajkészletének olajszórása a transzformátor súlyos belső hibáinak fontos jele. Amikor a hiba gáztermelési sebessége meghaladja a nyomáscsökkentő eszköz kezelési kapacitását, pozitív nyomás alakul ki a olajtank belsejében. Kezdetben a gyenge záródási pontokon látszik a szivárgás. Ahogy a nyomás tovább emelkedik, végül olajszórás történhet a tank testének csatlakozási felületén. Ez a hiba leginkább a tekerők közötti izoláció áthatására utal, általában a magas-feszültségű oldali védőelemek égésével. A gázrelé működésének statisztikái szerint a súlyos hibák 75%-a átmegy ezen a fejlődési folyamaton.
A hőmérsékleti változások segítségével történő hibadiagnosztika
A hálózati transzformátorok működése során a vezető vezetékek szükségképpen hőveszteséget termelnek Joule-hatás miatt, ami egy normál fizikai jelenség. Azonban, ha a berendezésnek elektromos anomáliái (például izoláció romlása, rossz kapcsolat) vagy mechanikai hibái (például tekerő torzulás, hűtőrendszerszakadás) vannak, a hőegyensúlya megszakad, ami a működési hőmérséklet a tervezett engedélyezett értéknél magasabb lesz. A hőmérsékleti öregedés elmélete szerint minden 6-8 °C hőmérsékleti emelkedésnél az izoláló anyagok öregedési sebessége duplázódik, ami jelentősen befolyásolja a berendezés élettartamát.

A belső hibákból eredő anormális hőmérsékleti emelkedések esetén általában nyilvánvaló anomáliák vannak az olajút rendszerben. Amikor a forró pont hőmérséklete eléri a kritikus értéket, a transzformátor olaj pirólizálási reakciót esetén nagy mennyiségű gázt termel, ami a nyomáscsökkentő eszköz működését eredményezi, ami olajszivárgást vagy olajszórást okoz. A mérnöki gyakorlatban egy egyszerű módszerrel kezdetben becslésre lehet használni a berendezés hőmérsékleti állapotát: ha a transzformátor burkolatának felületét 10-nél több másodpercre meg lehet érinteni, a felületi hőmérséklete általában 60 °C -nál semmi. Ezt az empirikus értéket gyors helyi becsléshez használhatják.
Bazmegváltozások segítségével történő hibadiagnosztika
A pillanat, amikor a olajkészlet fedele felnyitják, egy jellegzetes, erős égett illat érzékelhető. Ez arra utal, hogy a transzformátor belsejében a tekerő égett, amit gyakran két vagy három fázisú kieső szekeringek égése kíséri.

Hangváltozások segítségével történő hibadiagnosztika
A transzformátor működése során a mágneses szilárdítás hatására a vasmag kifeszülési hatását generálja, ami időszakos mechanikai rezgések keltését eredményezi. Ezek a rezgések és a hozzájuk tartozó hang jellemzők a berendezés normál működésének fontos mutatói. A hang diagnosztikai technológia lehetővé teszi a transzformátor működési állapotának hatékony figyelését. Konkrétan, a hangsor frekvencia jellemzői, a hang nyomás szintjének változásai, és a rezgésspektrum jellemzői felfedhetik a berendezés potenciális hibáit.

A hang detektálási módszer használatákor egy vezető rudat (például egy izoláló rudat) használhatnak hang hullám vezetésére. A rud egyik végét a berendezés külső burkolatához hozzák, a másik végét pedig a halló szervhez hozzák a meghallgatáshoz. Amennyiben anomál hang jelzést érzékelnek, a prevenció céljából karbantartási intézkedéseket kell megtenni, hogy a hibák további fejlődését megakasszák. A következőkben a tipikus hang jellemzők és a hiba típusok közötti megfeleltetések:

• Rendszeres "kattogó" hangok: Általában ez arra utal, hogy a vaslapok függönyei rosszul rögzítve vannak, vagy a szabályozó elemek nem megfelelően megvonzva vannak. A hang nyomás szintje általában 60-70 decibel között mozog.
  Magasfrekvenciás tölteléki hangok: Részleges töltelékes jelenségek kíséretével a hang jelzések "rövid, hegyes" jellemzőt mutatnak. Súlyos esetekben a hang nyomás szintje 85 decibel feletti lehet, és gyakran láthatók tölteléki nyomok.

• Hirtelen robbanó hangok: Ezek a jelenségek általában akkor fordulnak elő, amikor a vezető izoláció sérül, vagy a földre történik töltelék. A hang nyomás szintjének hirtelen változása 20 decibel felett van.

• Alacsonyfrekvenciás morogó hangok: Gyakran a nyomásoldali földkapcsolási hibákkal kapcsolatban fordulnak elő, a hang jelzések frekvenciája általában 100-400 hercz között koncentrálódik.

• Éles suttogó hangok: Ez arra utal, hogy a berendezés túlzottan indított állapotban van, és a hang jelzések főfrekvenciája általában 1-2 kilohercz között van.

• Buborékforraló hangok: Azt követően, hogy a olajhőmérséklet jelentősen emelkedik, a hang jelzések folyamatos "borbuló" jellemzőt mutatnak, amit általában a olaj izolációs teljesítményének romlására utalnak.

Műszeres hibadiagnosztika