Pagsusuri ng Pagkakamali at Kasong Paggamot ng mga Problema sa mga Distribution Transformers

Mga Dahilan ng mga Sakit sa Mga Distribution Transformers
Mga Sakit na Dulot ng Pagtaas ng Temperatura
Pag-aapekto sa Metal na Mga Materyales
Kapag ang isang transformer ay nasa operasyon, kung ang kuryente ay masyadong malaki, nagiging labis ang load ng customer at lumalampas sa rated capacity ng transformer, ang temperatura ng transformer ay tataas, na sa kalaunan ay pumapatuloy na pinapawisan ang metal na materyales at lubhang binabawasan ang kanilang mechanical strength. Halimbawa, ang tanso. Kung ito ay lalong matagal na nakakaranas ng mataas na temperatura na higit sa 200 °C, ang mechanical strength nito ay lubhang mababawasan; kung ang temperatura ay lumampas sa 300 °C sa maikling panahon, ang mechanical strength ay mababawasan din. Para sa aluminum na materyales, ang pangmatagalang paggawa ng temperatura ay dapat kontrolin sa ilalim ng 90 °C, at ang maikling panahon ng paggawa ng temperatura ay hindi dapat lumampas sa 120 °C.
Pag-aapekto ng Masamang Kontak
Ang masamang kontak ay isang mahalagang dahilan ng maraming mga sakit sa distribution equipment, 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 mabilis na mag-oxidize, at ang contact resistance ay lalaki nang lubhang, na nagdudulot ng pagtaas ng temperatura ng conductor at ng mga bahagi nito, at sa mga seryosong kaso, ang mga contacts ay maaaring magwelding.
Pag-aapekto sa Insulation Materials
Kapag ang temperatura ng kapaligiran ay lumampas sa makatarungan na range, ang organic insulation materials ay maging bituka, nagpapabilis ng proseso ng aging, na nagdudulot ng lubhang pagbaba ng insulation properties, at sa mga seryosong kaso, maaaring mangyari ang dielectric breakdown. 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 na pagtaas ng 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 reliability ng insulation materials.
 Mga Sakit ng Distribution Transformers dulot ng Masamang Kontak
Mga Sakit na Dulot ng Oxidation ng Protective Coatings
Upang mapabuti ang komprehensibong performance ng mga conductive components, ang mga teknolohiya ng surface modification ay madalas na ginagamit sa engineering practice upang gamutin ang mga key contact parts. Halimbawa, ang conductive rod ng isang transformer. Karaniwan, isang precious metal protective layer (tulad ng ginto, pilak, o tin-based alloy) ay nabubuo sa kanyang working surface sa pamamagitan ng electroplating. Ang metallurgical bonding layer na ito ay maaaring lubhang mapabuti ang pisikal at kimikal na katangian ng contact interface.

Dapat tandaan na sa panahon ng mechanical operation sa maintenance ng equipment o sa ilalim ng matagal na thermal load, ang coating maaaring maging bahagyang mawalan o makuha ng oxidation at corrosion, na sa kalaunan ay nagdudulot ng mga problema tulad ng abnormal na pagtaas ng contact resistance at pagbaba ng current-carrying capacity. Ang mga experimental data ay nagpapakita na kapag ang thickness loss ng coating ay lumampas sa 30%, ang electrical conductivity stability ng interface nito ay ipinapakita ang exponential decay trend.
Chemical Corrosion na Dulot ng Direktang Konsepto ng Tanso at Aluminum
Sa isang electrical connection system, ang direktang konsepto ng tanso at aluminum dissimilar metals ay mabubuo ang significant electrode potential difference, at ang value nito ay maaaring umabot sa 0.6 - 0.7 V. Ang potential difference na ito ay mag-trigger ng seryosong galvanic corrosion. Sa engineering practice, dahil sa hindi pagsumunod sa construction specifications o improper material selection, ang direktang koneksyon ng tanso 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 mabubuo sa contact interface, na nagreresulta sa non-linear na pagtaas ng contact resistance. Sa ilalim ng rated working temperature, ang effective service life ng mga joints na ito ay karaniwang hindi hihigit sa 2000 oras, at sa wakas, ang mga failures ay maaaring mangyari dahil sa pagkasira ng contact surface.
Severe Heating sa Electrical Contacts dulot ng Masamang Kontak
Sa aktwal na installation ng mga distribution transformers, ang anti-theft metering boxes ay karaniwang nakakonfigure sa low-voltage side. Dahil sa limitado na internal space ng metering box at non-standard construction techniques, ang mga problema tulad ng winding connection ng mga wires o loose mechanical crimping ng mga terminal blocks ay maaaring mangyari. Ang mga masamang koneksyon na ito ay magdudulot ng abnormal na pagtaas ng contact resistance, na nagdudulot ng sobrang init sa ilalim ng load current, at pagkatapos ay nag-trigger ng ablation failure ng low-voltage conductive rod.

Mas seryoso pa, ang patuloy na pagtaas ng temperatura sa dulo ng low-voltage winding ay maaaring mapabilis ang thermal aging process ng insulation material, na nagdudulot ng hidden dangers ng partial discharge. Sa parehong oras, ang sobrang init ay maaari ring magdulot ng pyrolysis reaction sa transformer oil, na nagbabawas ng kanyang insulation strength at cooling performance. Ang mga experimental data ay nagpapakita na kapag ang oil temperature ay patuloy na lumampas sa 85 °C, ang kanyang breakdown voltage ay bababa ng halos 15% - 20% kada taon. Ang multiple deterioration effect na ito ay malamang na magdulot ng insulation breakdown accidents kapag nakakalapit sa lightning overvoltage o switching overvoltage, na sa wakas ay nagdudulot ng failure ng transformer.
Mga Sakit ng Distribution Transformers dulot ng Humidity
Ang pagtaas ng relative humidity ng kapaligiran ay may doble impact sa insulation system ng mga distribution equipment. Una, ang dielectric strength ng humid air ay lubhang bumababa, at ang kanyang breakdown field strength ay negatibong correlated sa humidity; pangalawa, ang adsorption ng water molecules sa ibabaw ng insulation materials ay mabubuo ng conductive channels, na nagreresulta sa pagbaba ng surface resistivity. Mas seryoso pa, kapag ang moisture ay namimigrante sa interior ng solid insulation media o natutunaw sa transformer oil, ito ay magdudulot ng mabilis na pagtaas ng 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 pagbaba ng insulation performance na ito ay lubhang maaaring mapabilis ang leakage current ng equipment. Sa isang humid environment, maaaring mangyari ang partial discharge 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 tumataas ng 3 - 5 beses kumpara sa isang dry environment, na pangunahing ipinapakita bilang insulation breakdown at surface flashover accidents.

Mga Sakit ng Distribution Transformers dulot ng Improper Installation ng Lightning Arresters
Sa power system, ang performance reliability ng overvoltage protection devices ay direkta na 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 mga 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 aktwal na proteksyon effect ng mga proteksyon devices ay maaaring lubhang mabawasan, na isang mahalagang dahilan ng insulation breakdown accidents ng mga distribution transformers.

Mula sa perspektibo ng operasyonal na praktika, ang mga proteksyon devices ay maaaring mabahala ng iba't ibang environmental stresses sa panahon ng matagal na serbisyo. Ang mga factor tulad ng temperature cycles, mechanical vibrations, at corrosive media ay maaaring magdulot ng degradation ng koneksyon performance ng grounding system. Kapag ang sistema ay inabot ng lightning strikes, ang failed grounding loop ay hindi maaaring mag-discharge ng overvoltage energy nang agad, na nagreresulta sa thermal breakdown ng proteksyon device mismo. Ayon sa estadistika, sa mga fault cases ng proteksyon devices, ang explosion accidents na dulot ng masamang 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 ay maaaring unang hatulan 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), atbp. Ang mga external characteristics na ito ay may specific corresponding relationships sa mga internal faults .

Kapag ang transformer oil ay nagpakita ng madilim na brown na kulay at may burnt smell, kasama ng abnormal na pagtaas ng temperatura at ang operasyon ng high-voltage-side protection components, ito ay kadalasang nagpapahiwatig na may mga anomaly 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 lubhang tumaas, ang three-phase parameters ay asymmetrical, kasama ng operasyon ng low-voltage-side protection devices, usok sa oil conservator, at fluctuations sa secondary voltage, ito ay maaaring hatulan bilang turn-to-turn short-circuit fault dulot ng failure ng insulation sa pagitan ng winding conductors. Kapag ang electrical parameters ng isang phase ay ganap na 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 seryosong 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. Sa simula, 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 dulot ng 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 seryosong faults ay dadaan sa development process na ito.
Fault Diagnosis sa pamamagitan ng Pagbabago ng Temperature
Sa panahon ng operasyon ng mga distribution transformers, ang current-carrying conductors ay siguradong mag-generate 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 kontak) o mechanical defects (tulad ng winding deformation, cooling system failure), ang kanyang thermal equilibrium state ay maaaring mabuwis, na ipinapakita bilang ang operating temperature na lumampas sa designed allowable value. Ayon sa thermal aging theory, para sa bawat 6 - 8 °C na pagtaas ng temperatura, ang aging rate ng insulation materials ay doblado, na lubhang nakakaapekto sa service life ng equipment.

Para sa abnormal na pagtaas ng temperatura dulot ng internal faults, madalas mayroong malinaw na anomalies sa oil circuit system. Kapag ang hot-spot temperature ay umabot sa critical value, ang transformer oil ay mag-uundergo ng pyrolysis reaction, na naggagawa ng malaking amount ng gas, na nagdudulot ng pag-operate ng pressure relief device, na nagreresulta sa oil leakage o oil spraying. Sa engineering practice, maaaring gamitin ang simple method upang unang hatulan ang temperature status ng equipment: kung ang ibabaw ng transformer casing ay maaaring humawakan 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 Pagbabago ng Amoy
Ang sandaling binuksan ang cover ng oil pillow, maaaring amuyin ang peculiar pungent burnt smell. Ito ay nagpapahiwatig 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 Pagbabago ng Tunog
Sa panahon ng operasyon ng isang transformer, ang magnetostriction effect na nagmumula sa magnetization ng iron core ay mag-trigger ng periodic mechanical vibrations. Ang mga vibration na ito at ang kanilang kasamang acoustic characteristics ay nagsisilbing mahalagang indicators ng normal na operasyon ng equipment. Ang acoustic diagnosis technology ay nagbibigay-daan sa epektibong monitoring ng operational status ng transformer. Partikular, ang frequency characteristics ng sound signal, ang pagbabago ng sound pressure level, at ang vibration spectrum characteristics ay maaaring ipakilala ang potential faults ng equipment.

Kapag gumagamit ng 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 idinadala sa contact sa outer shell ng equipment, at ang kabilang dulo ay idinadala malapit sa auditory organ para sa pag-listen. Kapag nadetect ang abnormal sound signals, dapat agad na ipatupad ang preventive maintenance measures upang maiwasan ang paglaki ng faults. Ang mga sumusunod ay ang correspondences sa pagitan ng typical acoustic characteristics at fault types:

• Intermittent "clicking" sounds: Karaniwan, ito ay nagpapahiwatig na ang iron core laminations ay maluwag 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 nagpapakita ng "cracking" characteristic. Sa mga seryosong kaso, ang sound pressure level ay maaaring lumampas sa 85 decibels, at karaniwang may visible discharge marks.

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

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

• Sharp whistling sounds: Ito ay nagpapahiwatig 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 na pagtaas ng oil temperature, ang sound signals ay nagpapakita ng continuous "gurgling" characteristic, na karaniwang nagpapahiwatig ng deterioration ng oil insulation performance.

Fault Diagnosis sa pamamagitan ng Instruments
Dahil sa mga constraints ng teknolohiya ng equipment, 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 nasira. Kapag ang insulation sa pagitan ng winding at ground o sa pagitan ng phases ay nasira, ang kanyang insulation impedance value ay lalapit sa 0 Ω.

Kapag tesing ang insulation performance ng winding, ang insulation parameters ng sumusunod na tatlong circuits ang kailangang sukatin: 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 mabilis na matukoy ang mga potential faults, at maaaring ipatupad ang epektibong mga hakbang upang maiwasan ang paglaki ng faults. Ang mga 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 mga basic methods para sa pagtukoy ng health status ng mga winding ng transformer. Sa pamamagitan ng pag-sukat ng DC resistance ng winding, maaaring matukoy kung may mga problema tulad ng broken wires, poor contact, o turn-to-turn short-circuits sa winding. Halimbawa, sa routine inspection ng isang transformer sa isang lugar, ang abnormal na DC resistance ng high-voltage side winding ay natukoy. Sa karagdagan, ang pag-inspect ay naglabas ng turn-to-turn short-circuit sa winding. Ang maagang pagpalit ng winding ay iniiwasan ang pag-occur ng mas seryosong fault. Ang winding DC resistance test ay may mga advantage ng simple operation at intuitive results, at ito ay isang indispensable detection method sa daily maintenance ng mga transformers.
Dissolved Gas Analysis (DGA)
Ang Dissolved Gas Analysis (DGA) ay isang mahalagang teknikal na paraan para sa pag-diagnose ng internal faults ng mga transformers. Sa pamamagitan ng pag-analyze ng mga components at contents ng mga gases na dissolved sa transformer oil, maaaring matukoy kung may mga faults tulad ng overheating at discharge sa loob ng transformer. Sa pamamagitan ng IEC60599 three-ratio method, ang discharge-type faults ay maaaring accurate na matukoy. Halimbawa, ang mataas na concentration ng acetylene (C2H2) at hydrogen (H2) ay natukoy sa oil ng isang transformer. Ang pag-analyze ng three-ratio method ay naghatid ng pagtukoy na ito ay isang discharge-type fault. Ang maagang pag-maintain ay iniiwasan ang pinsala sa equipment. Ang DGA ay may mga advantage ng high sensitivity at accurate diagnosis, at ito ay isang mahalagang paraan para sa pag-monitor ng kondisyon ng mga transformers.
Partial Discharge Detection
Ang partial discharge detection ay isang mahalagang paraan para sa pag-evaluate ng insulation condition ng mga transformers. Ang partial discharge kadalasang nangyayari sa mga mahinang insulation areas, at ang matagal na pag-discharge ay magdudulot ng gradual deterioration ng insulation materials, na sa wakas ay magdudulot ng seryosong faults. Sa pamamagitan ng partial discharge detection, maaaring mabilis na matukoy ang mga insulation defects, at maaaring ipatupad ang mga preventive measures. Halimbawa, sa partial discharge detection ng isang transformer, natukoy ang isang discharge phenomenon sa high-voltage bushing. Pagkatapos palitan ang bushing, ang discharge phenomenon ay nawala, na epektibong pinahaba ang service life ng equipment. Ang partial discharge detection ay may mga advantage ng non-destructiveness at high sensitivity, at ito ay isang mahalagang paraan para sa pag-monitor ng insulation ng mga transformers.
Combined Vibration at Acoustic Detection
Ang combined vibration at acoustic detection ay upang matukoy kung may mga mechanical faults sa loob ng equipment sa pamamagitan ng pag-analyze ng mga vibration at sound signals sa panahon ng operasyon ng transformer. Halimbawa, para sa isang faulty transformer, ang amplitude ng vibration ay lumampas sa standard ng 3 dB sa 125 Hz frequency band. Ang pag-inspect ay naglabas na ang iron core clamp ay maluwag. Pagkatapos maagang ma-tighten, ang vibration ay bumalik sa normal. Ang combined vibration at acoustic detection ay may mga advantage ng real-time monitoring at accurate diagnosis, at ito ay isang mahalagang paraan para sa pag-diagnose ng mga mechanical faults ng mga transformers.
Infrared Thermography Detection
Ang infrared thermography detection ay upang matukoy kung may mga overheating faults sa equipment sa pamamagitan ng pag-detect ng temperature distribution sa ibabaw ng transformer. Halimbawa, sa infrared thermography detection ng isang transformer, natukoy ang abnormal na temperatura sa connection ng high-voltage bushing. Ang pag-inspect ay naglabas na ang connection bolts ay maluwag. Pagkatapos maagang ma-tighten, ang temperatura ay bumalik sa normal. Ang infrared thermography detection ay may mga advantage ng non-contact at rapid diagnosis, at ito ay isang mahalagang paraan para sa pag-diagnose ng mga overheating faults ng mga transformers.
Fault Elimination Methods at Examples para sa Distribution Transformers
Line Tripping dulot ng Turn-to-Turn Short-Circuit sa Transformer
Fault Phenomenon
Nangyari ang over-current trip sa isang 10 kV line sa isang substation. Pagkatapos bawasan ang bahagi ng load, ang over-current ay muling nangyari sa trial re-closing.
Fault Cause Analysis
Pagdating ng on-site maintenance personnel sa fault area, unang ginamit nila ang megohmmeter upang testin ang insulation performance ng power supply line, at ang sukatin na insulation value sa ground ay humigit-kumulang 2 MΩ. Pagkatapos, inconnect ang monitoring instrument sa open-delta terminal ng secondary side ng 10 kV voltage transformer. Sa temporary energization test, ang voltage reading ay natukoy na humigit-kumulang 40 V. Sa kombinasyon ng on-site investigation results, walang bagong electrical equipment ang konektado sa line na ito bago ang fault.

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

Sa karagdagan, natukoy 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 nag-aanalisa ng over-current at false grounding situations dulot ng 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 ang ZA, ZB, at ZC na maging 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 nagresulta sa displacement ng neutral point. Kapag may phase-to-phase short circuit sa phase A ng distribution transformer, ang value ng impedance ZA ay bubaba, at ang value ng IA ay tataas. Kapag ang kabuuang IA at ang currents ng phase A ng iba pang distribution transformers sa line na ito ay higit sa over-current operating value Idz ng relay protection, ang over-current trip ay mangyayari. 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 bub