Analiza napak in odpravljanje težav pri distribucijskih transformatorjih

Uzroki Napak v Distribucijskih Transformatorjih
Napake Zaradi Povišanja Temperature
Vpliv na Kovinske Materialne
Ko transformator deluje, če je tok prevelik, kar povzroči, da se odjemalska obremenitev preseže zmeraj določeno zmogljivost transformatorja, bo temperatura transformatorja povišana, kar lahko omekša kovinske materiale in značilno zmanjša njihovo mehansko trdoto. Vzemimo primer bakra. Če je dolgo časa izpostavljen visoko temperaturi, večji od 200 °C, bo njegova mehanska trdota značilno oslabljena; če pa temperatura za kratkotrajni čas preseže 300 °C, bo mehanska trdota tudi hitro upadla. Za aluminijev material bi morala dolgoročna delovna temperatura biti pod 90 °C, kratkoročna pa ne bi smela presegati 120 °C.
Vpliv Slabega Stika
Slabi stiki so pomembni vzrok veliko napak v distribucijskem opremi, in temperatura električnega stika ima velik vpliv na kakovost električnega stika. Ko je temperatura previsoka, se površina vodilnega stika konduktorja intenzivno oksidira, in upori stika se značilno povečajo, kar povzroči, da se temperatura konduktorja in njegovih komponent poviša, in v težkih primerih se lahko stiki zaplavijo skupaj.
Vpliv na Izolacijske Materiale
Ko preseže okoljska temperatura razumne meje, bodo organski izolacijski materiali postali krhki, pospešili staranje, kar bo doletelo do značilnega upada izolacijskih lastnosti, in v težkih primerih se lahko zgodi dielektrični preboj. Raziskave so pokazale, da za razred A izolacijskih materialov, znotraj njihove temperature odpornosti, vsako 8 - 10 °C povišanje temperature zmanjša učinkovito življenjsko dobo materiala za skoraj polovico. Ta odnos med temperaturo in življenjsko dobo se imenuje "termalno staranje", ki je pomemben dejavnik, ki vpliva na zanesljivost izolacijskih materialov.
 Napake Distribucijskih Transformatorjev Zaradi Slabega Stika
Napake Zaradi Oksidacije Zaščitnih Površin
Za izboljšanje celostne zmogljivosti vodilnih komponent se v inženirskem praksi pogosto uporabljajo tehnologije za površinsko spremembo, da se obravnavajo ključni stikalni deli. Vzemimo za primer vodilni palico transformatorja. Na njeni delovni površini se običajno tvori dragocen metalni zaščitni sloj (kot je zlato, srebro ali tin baziran zlihanje). Ta metalurški vezni sloj lahko značilno izboljša fizične in kemijske lastnosti stikalnega vmesnika.

Treba je opozoriti, da med mehaničnim delovanjem pri vzdrževanju opreme ali pod dolgoročnim toplinskim obremenitvijo se lahko premaza delno odstrani ali pride do oksidacije in korozije, kar povzroči probleme, kot so nenormalno povišanje upora stika in zmanjšanje nosilne zmogljivosti. Eksperimentalni podatki kažejo, da, ko je izguba debeline premaze presegla 30 %, bo elektroprovodnost stabilnost njenega vmesnika pokazala eksponentni padec.
Kemijska Korozija Zaradi Direktnega Stika Bakra in Aluminija
V električnem stikovalnem sistemu bo direktni stik različnih kovinskih materialov, bakra in aluminija, ustvaril značilen potencialni razliko, ki lahko doseže 0.6 - 0.7 V. Ta potencialna razlika bo sprožila resno galvanizirano korozijo. V inženirski praksi zaradi neustreznega izvajanja gradbiščnih specifikacij ali neustreznega izbora materialov se pogosto zgodi, da se bakreni in aluminijevi vodilni vodilniki neposredno povežejo brez prehodnega obdelava.

Po tem, ko ta povezava dobiva napetost, se na stikalnem vmesniku počasi formira sloj oksidne peljave, kar povzroči nenelinijsko povečanje upora stika. Pod merilno delovno temperaturo je učinkovita življenjska doba takšnih stikov običajno manjša od 2000 ur, in končno pride do napak zaradi poslabšanja stikalne površine.
Zelo Visoka Temperatura na Električnih Stikih Zaradi Slabega Stika
Med dejanskim namestitvijo distribucijskih transformatorjev se običajno konfigurirajo proti krajiškim merilnim škatlama na nizkonapetostni strani. Zaradi omejenega notranjega prostora merilne škatle in neustreznih gradbiščnih tehnik se pogosto pojavijo težave, kot so ovijanje vodilnih vodov ali slaba mehanska prepletanja terminalnih blokov. Te slabe povezave bodo vodile do nenormalnega povečanja upora stika, kar bo povzročilo pregrevanje pod vplivom obremenitvenega toka, in sicer bo sprožila ablacijo nizkonapetostnega vodilnega palice.

Še bolj resno je, da bo stalno povišanje temperature na koncu nizkonapetostnega ovitka pospešilo termalni staranje procesa izolacijskega materiala, ustvaril skrite nevarnosti lokalnega razlaganja. Hkrati bo pregrevanje tudi povzročilo, da se transformatorjevo olje podvržeta pirolizni reakciji, kar bo zmanjšalo njegovo izolacijsko trdoto in hladilno zmogljivost. Eksperimentalni podatki kažejo, da, ko temperatura olja stalno preseže 85 °C, bo njegov prebojni napon padek za približno 15% - 20% letno. Ta večkratni negativni vpliv je zelo verjetno, da bo povzročil izolacijski preboj pri srečevanju s prekomernim naponom zaradi groma ali preklapljanja, kar bo končno vodilo do propada transformatorja.
Napake Distribucijskih Transformatorjev Zaradi Vlage
Povečanje relativne vlage v okolju ima dvostopenjski vpliv na izolacijski sistem distribucijske opreme. Prvič, dielektrična trdota vlage zraka značilno pada, in njen prebojni napon je negativno sorazmeren z vlagou; drugič, adsorpcija molekul vode na površini izolacijskih materialov bo ustvarila prevodne kanale, kar bo povzročilo zmanjšanje površinskega upora. Še bolj resno, ko se voda difuzira notranjost trdnih izolacijskih medijev ali se raztopi v transformatorjem olju, bo to povzročilo zelo povečanje dielektričnih izgub.

Ko bo vsebnost vode v transformatorjem olju dosegle približno 100 μL/L, bo njegov prebojni napon na mrežni frekvenci padek na približno 12.5% prvotne vrednosti. Ta zmanjšanje izolacijske zmogljivosti značilno poveča iztekanje toka opreme. V vlage okolju se lahko pojavijo lokalne razlaganja celo pod merilno delovno napetostjo. Statistični podatki kažejo, da v okolju z relativno vlagou, večjo od 85%, se stopnja propada distribucijskih transformatorjev poveča za 3 - 5-krat glede na suho okolje, predvsem se manifestira kot izolacijski preboj in površinske bljeskave.

Napake Distribucijskih Transformatorjev Zaradi Nepravilne Namestitve Gromoblažnikov
V energijskem sistemu je zanesljivost zmogljivosti zaščitnih naprav za prekomerne napetosti neposredno vpliva na varnost delovanja transformatorjev. Kot glavni zaščitni komponenti je kakovost namestitve, delovanja in vzdrževanja ter preventivnih testov metaloksidnih gromoblažnikov (MOA) ključni elementi, ki zagotavljajo njihovo učinkovitost. Vendar zaradi neustreznih gradbiščnih tehnik, nedostatka izvajanja preverjanja postopkov in pomanjkanja strokovnega znanja osebja za delovanje in vzdrževanje, je dejanska zaščitna učinkovitost zaščitnih naprav pogosto bistveno zmanjšana, kar je pomemben vzrok za izolacijske preboje distribucijskih transformatorjev.

Iz perspektive operativne prakse bodo zaščitne naprave v času dolgoročne storitve vplivane z različnimi okoljskimi stresi. Faktorji, kot so temperaturni cikli, mehanski vibrantnost in korozivni mediji, lahko povzročijo degradacijo povezovalne zmogljivosti sistema zemljenja. Ko sistem utrpi udar groma, bo neuspešen zemljenjski zanke ne bo mogel izločiti prekomerne energije v času, kar bo povzročilo termalni preboj same zaščitne naprave. Po statistiki med primeri propada zaščitnih naprav predstavljajo eksplozijski nesreče zaradi slabega zemljenja več kot 60 %, in proces izpusta energije je pogosto pridružen močnim luka skokom.
Nekateri Metodi Diagnostike Napak Distribucijskih Transformatorjev
Diagnostika Napak Skozi Intuitivno Sodbo
Diagnostika napak distribucijskih transformatorjev se lahko začne s prvotno sodbo skozi zunanje značilnosti. Opazovalni vsebini vključujejo: integriteto kovinka (trike, deformacije), mehanski status (luščene prikrivnice), zatečnost ( sledi iztekanja), stanje površine (stopnja onesnaženosti, pojavi korozije) in neobičajni znaki (spremembe barve, bljeskave, nastanek dima) itd. Ti zunanji znaki imajo specifične odgovarjalne odnose z notranjimi napakami .

Ko transformatorjevo olje postane temno rjava barva in ima zapah gorenja, skupaj z nenormalnim povišanjem temperature in delovanjem visokonapetostnih zaščitnih komponent, to običajno naznačuje, da obstajajo nepravilnosti v magnetni cesti sistemu, morebitno škodo izolacije med silicijevimi listi ali večtočkovim zemljenjem magnetskog vodilca.

Če se operativni tok nenormalno poveča, temperatura olja značilno naraste, tri-fazni parametri so asimetrični, skupaj z delovanjem nizkonapetostnih zaščitnih naprav, dimom v rezervoari za olje in fluktuacijami sekundarnega napona, se lahko ugotovi, da gre za navpični preboj zaradi neuspeha izolacije med ovitkovimi vodilniki. Ko se električni parametri določenega faza popolnoma izgubijo (napetost in tok sta 0), ta značilnost običajno ustreza prekidu ovitka ali prepletenju vodilnega vodilnika.

Oljeni izstrel iz rezervuarja za olje je pomemben znak resnih notranjih napak transformatorja. Ko preseže hitrost nastajanja plinov pri napaki kapaciteto naprave za olajšanje tlaka, se bo notranjost rezervoarja za olje izpolnila s pozitivnim tlakom. Začetek se manifestira z iztekanjem na šibkih zatečnih točkah. Ko se tlak nadaljuje s povečevanjem, se lahko končno pojavijo oljeni izstreli na spojnici tijola. Ta vrsta napak je običajno povzročena inter-faznimi preboji ovitkov, običajno sproži preplavenje visokonapetostnih zaščitnih komponent. Po statistiki delovanja plinskega releja, približno 75 % resnih napak bo preteklo skozi ta razvojni proces.
Diagnostika Napak Skozi Spremembe Temperature
Med delovanjem distribucijskih transformatorjev se vodilni vodilniki zaradi Joulejevega efekta neizbežno topijo, kar je normalen fizikalni pojav. Vendar, ko ima oprema električne nepravilnosti (kot je degradacija izolacije, slabi stiki) ali mehanske defekte (kot je deformacija ovitka, neuspeh hladiščnega sistema), bo njena toplotna ravnotežna stanja motena, kar se manifestira z delovno temperaturo, ki presega zgodovinsko dovoljeno vrednost. Po teoriji termalnega staranja, za vsako 6 - 8 °C povišanje temperature, bo stopnja staranja izolacijskih materialov podvojena, kar značilno vpliva na življenjsko dobo opreme.

Za nenormalne povišanje temperature zaradi notranjih napak, so običajno očitne nepravilnosti v sistemu oljenih cevi. Ko dosegne kritično vrednost točke globoke temperature, bo transformatorjevo olje prešlo preko pirolizne reakcije, s proizvodnjo velike količine plina, sproženjem naprave za olajšanje tlaka, s posledicami oljenih iztekanj ali oljenih izstrela. V inženirski praksi se lahko uporabi preprost način za začetno sodbo o temperaturnem stanju opreme: če se površina kovinka transformatorja lahko dotakne roko za več kot 10 sekund, njegova površinska temperatura običajno ne presega 60 °C. Ta empirična vrednost se lahko uporablja kot referenca za hitro oceno na mestu.
Diagnostika Napak Skozi Spremembe Vonja
Ob odprtju pokrova rezervuarja za olje se lahko čuti posebno pikančen zapah gorenja. To kaže, da je v notranjosti transformatorja vodilni ovitek goren, običajno sproži preplavenje dveh ali trih faznih padajočih varnikov.

Diagnostika Napak Skozi Spremembe Zvoka
Med delovanjem transformatorja bo magnetostrukcijski učinek, generiran z magnetizacijo železnega jedra, sprožil periodične mehanske vibrantnosti. Te vibrantnosti in njihove prilagojene akustične značilnosti služijo kot pomembni kazalniki normalnega delovanja opreme. Akustična diagnostična tehnologija omogoča učinkovito spremljanje delovnega stanja transformatorja. Specifično, frekvenčne značilnosti zvočnega signala, spremembe v zvočnem tlaku in spektralne značilnosti vibrantnosti lahko razkrivajo potencialne napake opreme.

Pri uporabi akustične preverjanje metode se lahko uporabi vodilni palica (kot je izolacijska palica) kot medij za prenašanje zvočnih valov. En konec palice se dotakne zunanjega omara opreme, drug konec pa se postavi blizu slušnega organa za poslušanje. Ko se zaznamejo neobičajni zvočni signali, bi morale biti kmalu izvedene preventivne vzdrževalne ukrepe, da se prepreči eskalacija napak. Spodaj so odgovarjalnosti med tipičnimi akustičnimi značilnostmi in vrstami napak:

• Intermitentni "klik" zvoki: Običajno to naznačuje, da so listi železnega jedra luščeni ali da ima prikrivnice premalo vretenca. Nivo zvočnega tlaku običajno leži v območju 60 do 70 decibelov.
  Visokofrekvenčni razlaganja zvoki: Prisotnost lokalnih razlaganj, zvočni signali imajo "praskanje" značilnost. V težkih primerih nivo zvočnega tlaku lahko preseže 85 decibelov, in so pogosto vidni znaki razlaganja.

• Nenadni eksplozivni zvoki: To se običajno zgodi, ko je izolacija vodilnih vodov poškodovana ali se pojavi razlaganje na zemljo. Nenadni spremembe v nivoju zvočnega tlaku preseže 20 decibelov.

• Nizekfrekvenčni rumore: Običajno povezani s nizkonapetostnimi fazi zemljenja, frekvence zvočnih signalov so koncentrirane v območju 100 do 400 herc.

• Ostri pifljanje zvoki: To naznačuje, da je oprema v stanju prekomernega vzbujanja, in glavna frekvence zvočnih signalov običajno leži med 1 in 2 kilohertzi.

• Bubljanje zvoki: Prisotnost nenormalnega povečanja temperature olja, zvočni signali imajo kontinuiran "bubljanje" značilnost, običajno naznačuje, da se je izolacijska zmogljivost olja poslabšala.

Diagnostika Napak Skozi Instrumente
Zaradi omejitve opremne tehnologije, se elektrostanice največ uporabljajo multimeter, da preverijo, ali je upor vodilnih vodilnikov vodilna, da bi določili, ali obstajajo prekinitve ali navpični preboji notranjosti transformatorja; uporabljajo merilnik izolacijskega upora, da bi preverili izolacijski upor vsakega ovitka transformatorja do zemlje, da bi določili, ali je glavna izolacija prebojena. Ko je izolacija med ovitkom in zemljo ali med fazami prebojena, bo njegov izolacijski upor blizu 0 Ω.

Pri preverjanju izolacijske zmogljivosti ovitka je treba meritve izolacijskih parametrov naslednjih treh cevi: izolacijski upor med primarnim ovitkom, sekundarnim ovitkom in kovinkom; izolacijski upor med sekundarnim ovitkom, primarnim ovitkom in kovinkom; in izolacijski upor med primarnim ovitkom in sekundarnim ovitkom. Treba je opozoriti, da je referenčna zemlja v testu metalna struktura kovinka transformatorja. Referenčne vrednosti izolacijskega upora v masnih transformatorjih so prikazane v Tabeli 1.

Tehnologije Diagnostike Napak Distribucijskih Transformatorjev
Tehnologije diagnostike napak distribucijskih transformatorjev so ključni sredstva za zagotavljanje varnega delovanja opreme. Skozi napredne diagnostične tehnologije se lahko potencialne napake učinkovito zaznamejo, in se lahko sprejmejo učinkoviti ukrepi, da se prepreči širjenje napak. Spodaj je predstavljenih nekaj pogosto uporabljenih tehnologij diagnostike napak distribucijskih transformatorjev.
Test DC Upora Ovitka
Test DC upora ovitka je eden osnovnih metod za zaznavanje zdravstvenega stanja transformatorjevih ovitkov. S meritvijo DC upora ovitka je mogoče ugotoviti, ali obstajajo težave, kot so prekinitve, slabi stiki ali navpični preboji v ovitku. Na primer, med redno pregledovanje transformatorja v določenem območju, je bil zaznan nenormalni DC upor višjega napetostnega ovitka. Nadaljnje pregledovanje je razkrilo, da je bil navpični preboj v ovitku. Učinkovito zamenjava ovitka je preprečila, da bi se zgodila še večja napaka. Test DC upora ovitka ima prednosti preproste operacije in intuitivnih rezultatov, in je nespremenljiva merilna metoda v vsakdanjem vzdrževanju transformatorjev.
Razlaga Rastopljenih Plinov (DGA)
Razlaga rastopljenih plinov (DGA) je pomembna tehnična sredstvo za diagnostiko notranjih napak transformatorjev. S analizo komponent in vsebnosti plinov, rastopljenih v transformatorjem olju, je mogoče ugotoviti, ali obstajajo napake, kot so prekomerna toplota in razlaganje notranjosti transformatorja. S pomočjo IEC60599 tri razmerja metoda se lahko točno identificirajo razlaganja tipa napak. Na primer, v olju določenega transformatorja so bile zaznane visoke koncentracije etilena (C2H2) in vodika (H2). Analiza tri razmerja metoda je ugotovila, da gre za razlaganje tipa napak. Učinkovito vzdrževanje je preprečilo poškodbo opreme. DGA ima prednosti visoke občutljivosti in točne diagnostike, in je pomembno sredstvo za spremljanje stanja transformatorjev.
Meritev Lokalnih Razlaganj
Meritev lokalnih razlaganj je pomembna metoda za ocenjevanje stanja izolacije transformatorjev. Lokalna razlaganja se običajno pojavijo v šibkih območjih izolacije, in dolgoročno razlaganje bo vodilo do postopnega poslabšanja izolacijskih materialov, kar bo končno vodilo do resnih napak. S pomočjo meritev lokalnih razlaganj se lahko točno zaznamejo defekti izolacije, in se lahko sprejmejo preventivni ukrepi. Na primer, med meritev lokalnih razlaganj določenega transformatorja je bil zaznan razlaganje pojav v višjega napetostnega pušča. Po zamenjavi pušča se je razlaganje pojav izgubil, kar je učinkovito podaljšalo življenjsko dobo opreme. Meritev lokalnih razlaganj ima prednosti nenarušljivosti in visoke občutljivosti, in je pomembno sredstvo za spremljanje izolacije transformatorjev.
Spojeno Vibrantnost in Akustična Preverjanje
<