Diskussion om fel i landsbygdsnätets distributionstransformatorer

1. Introduktion

På grund av långvarig drift kan fel och olyckor i distributionsomvandlare i landsbygdsnätverk inte helt undvikas. Dessa fel och olyckor orsakas av en mängd olika faktorer, såsom externa krafter som skador och påverkan, samt oförmögena naturkatastrofer som blixtslag. Samtidigt är nät för lågspänningsledningar i vissa landsbygdsområden otillräckligt underhållna, vilket ofta leder till överbelastning och kortslut, vilket gör att distributionsomvandlare brinner upp. Detta har blivit en viktig faktor som bidrar till fel.

För att förhindra att distributionsomvandlare brinner upp och minska deras driftfel i landsbygdsnätverk sammanfattar och analyserar denna artikel några typiska felformer och orsaker till distributionsomvandlare, utforskar förebyggande åtgärder, undersöker vidare och hanterar potentiella risker och svaga länkar i distributionsomvandlare, förhindrar effektivt och begränsar uppståendet av brinnande fel i distributionsomvandlare, och därigenom ökar tillförsäkrligheten av elnätet i landsbygdsnätverk.

För närvarande används huvudsakligen oljedränkta distributionsomvandlare i landsbygdsnätverk. Fel hos dessa omvandlare klassificeras vanligtvis som interna och externa fel. Interna fel refererar till olika funktionsstörningar som inträffar inuti omvandlartanken. De huvudsakliga typerna inkluderar mellanfas-kortslut mellan vindingspolar, varv-till-varv kortslut inom vindingspolarna, och jordningsfel där vindingspoler eller ledningar kommer i kontakt med den yttre kroppen. Externa fel är olika funktionsstörningar som inträffar på isoleringsbuktar utanför omvandlartanken och dess ledningar. De huvudsakliga typerna är jordning på grund av fläkt eller brytning av isoleringsbuktar, samt mellanfas-kortslut eller jordning av lågspänningsutgångslinjer.

Eftersom fel hos distributionsomvandlare täcker ett brett spektrum finns det många specifika klassificeringsmetoder. Till exempel, ur perspektivet av kretsslut, delas de huvudsakligen in i kretsfel, magnetkrets-fel, och olje-kretsfel. Om de klassificeras enligt den huvudsakliga strukturen av distributionsomvandlaren, kan de indelas i vindingsfel, kärnfel, olje-kvalitetsfel, och tillbehörssfel. Konventionellt sett klassificeras felformerna för distributionsomvandlare vanligtvis baserat på vanliga felplatsområden, såsom isoleringsfel, kärnfel, stegregleringsfel, etc. Av dem har utgångskortslutfel hos distributionsomvandlare den allvarligaste påverkan på omvandlaren själv och den högsta frekvensen just nu. Dessutom finns det också läckagefel hos distributionsomvandlare, etc. Alla dessa olika typer av fel kan representera termiska fel, elektriska fel, eller både termiska och utsläppsfel samtidigt. Men läckagefelet hos en distributionsomvandlare kan normalt sett inte visa termiska eller elektriska fellekarakteristika.

Det är därför svårt att kategorisera felformerna hos distributionsomvandlare inom ett specifikt ramverk. Denna artikel antar relativt vanliga och generella felformer hos distributionsomvandlare, såsom kortslutfel, utsläppsfel, isoleringsfel, kärnfel, stegregleringsfel, olje-gasläckagefel, skadefel på grund av externa krafter, och säkrings- och skyddsfel. Varje typ diskuteras separat med avseende på dess orsak och motsvarande tekniska åtgärder.

2. Felsökning av distributionsomvandlare
2.1 Kortslutfel
2.1.1 Analyz av felorsak

Kortslutfel hos distributionsomvandlare hänvisar huvudsakligen till utgångskortslut hos distributionsomvandlare, samt kortslut mellan inre ledningar eller vindingspoler till marken, och kortslut mellan faser, vilket leder till fel.

Under den normala drift av distributionsomvandlare, är skadan orsakad av utgångskortslutfel relativt allvarlig. Enligt relevanta statistik, utgör fel direkt resulterade från kortslutfelströmspåverkan på distributionsomvandlare i landsbygdsnät ungefär 40% av alla fel. Det finns många sådana fall. Särskilt när ett lågspänningsutgångskortslut inträffar i en distributionsomvandlare, måste vindingspolerna vanligtvis bytas ut. I allvarliga fall kan alla vindingspoler behöva bytas ut, vilket leder till extremt allvarliga konsekvenser och förluster. Därför bör det ges tillräcklig uppmärksamhet.

Utgångsspetskurss effekter på distributionsomvandlare inkluderar huvudsakligen följande två aspekter:
Isoleringsöverhettningstillstånd orsakat av kortslutningsström
På grund av otillräcklig underhåll av vissa ländliga lågspänningslinjer inträffar ofta överbelastning och kortslutningar. När en distributionsomvandlare plötsligt drabbas av ett kortslut, kan dess hög- och lågspänningsvindningar samtidigt passera kortslutningsströmmar som är tiotals gånger större än den tillåtna värdet. Det genererar en stor mängd värme, vilket leder till att distributionsomvandlaren överhettas allvarligt, spoletemperaturen stiger snabbt, vilket leder till isoleringens åldring. När distributionsomvandlarens förmåga att tåla kortslutningsström är otillräcklig och dess termiska stabilitеть е низка, буде тяжко повреждена изоляционная материал, что приведет к пробою и повреждению распределительного трансформатора.
Vindningsdeformationsfel orsakade av kortslutningselektrodynamisk kraft
När en distributionsomvandlare drabbas av ett kortslut, om kortslutningsströmmen är liten och säkringen slår ut korrekt, kommer vindningsdeformationen att vara liten. Om kortslutningsströmmen är stor och säkringen slår ut med försening eller inte alls, kommer sekundärsidan att generera en kortslutningsström som är 20-30 gånger större än den tillåtna strömmen. Primärsidan av distributionsomvandlaren kommer oundvikligen att generera en stor ström för att motverka demagnetiserande effekten av kortslutningsströmmen på sekundärsidan. Den stora strömmen genererar en betydande mekanisk spänning inuti spolen, vilket leder till att spolen komprimeras, skjuts eller deformeras, isoleringskuddar och -plattor lösgörs, kärnklammskruvar lossnar, högspänningsvindningen förvrider sig eller spricker, och slutligen leder till ett fel i distributionsomvandlaren. Samtidigt utsätts vindningarna för en relativt stor elektromagnetisk moment, och isoleringsmaterial lossnar, exponerar trådkroppen och orsakar mellanvarvs-kortslut. För mindre deformationer, om de inte repareras i tid, till exempel genom att återställa positionen på kuddarna, dra fast trycknitar på vindningarna och dragplattor och dragstänger på yoke, och förstärka klammskruvtrycket på ledningar, kommer det ackumulerade effekten efter flera kortslutningspåverkan också att skada distributionsomvandlaren.

2.1.2 Åtgärder för att minska kortslutfel

• Optimering av urvalskrav. Vid val av en distributionsomvandlare, välj en som kan smidigt passera kortslutningstestet. Bestäm kapaciteten hos distributionsomvandlaren på ett rimligt sätt och välj dess kortslutningsimpedans rationellt. Försök att använda energieffektiva S11-typ distributionsomvandlare och fasa ut högenergiförbrukande transformer.

• Optimering av driftsätt och miljö. Förbättra isoleringsnivån för elkablar, särskilt isoleringsnivån för lågspänningsutgångskablar från distributionsomvandlaren över en viss avstånd. Samtidigt höj standarderna för säkerhetskorrider och säkerhetsavståndsfordringar för lågspänningskablar för att minska påverkan och risker av fel i närheten. Det innefattar att fokusera på installationens och underhållets kvalitet för lågspänningsnedfallsterminaler (eftersom explosion av lågspänningsterminaler oftast motsvarar en sekundär kortslutning), förhindra intrång av små djur, och förbättra kvalitetskraven för lågspänningsfusfall för att förhindra situationer där fusfall inte slår ut.

• Optimering av driftlägen. När du bestämmer driftläget, beräkna kortslutningsströmmen och begränsa dess risker. Särskilt förhindra att distributionsomvandlaren driftas under överbelastning. Försök att beräkna och justera elbelastningen på distributionsomvandlaren.

• Förbättring av driftsledningsnivå. För det första, förhindra kortslutningspåverkan orsakad av felaktig drift. Förstärk den lägliga övervakningen och underhållet av distributionsomvandlare, upptäck graden av deformation av distributionsomvandlare i tid och se till att de driftar säkert. Samtidigt öka inspektionsefforten av elförbrukningen hos användare i distributionsomvandlarens område för att förhindra överbelastningsproblem orsakade av stöld av el.

2.2 Utlämningsfel

Baserat på energitätheten av utlämning, klassificeras utlämningsfelen hos distributionsomvandlare vanligtvis som partiell utlämning, gnistutlämning och högenergiutlämning. Utlämningsfelen har två typer av destruktiva effekter på isolering: en är att utlämningspartiklar direkt bombarderar isoleringen, vilket orsakar lokal isoleringsdamage och gradvis expanderar tills isoleringen bryts ner. Den andra är att kemiska reaktioner av aktiva gaser som värme, ozon och kväveoxider genererade av utlämningen korroderar lokal isolering, ökar dielektriska förluster och leder slutligen till termisk brytning.

2.2.1 Partiella utlämningsfel hos distributionsomvandlare

Partiell utlämning refererar till ett icke-generativt utlämningstillstånd som uppstår vid kanterna av luftgap, oljefilmer eller ledare inuti isoleringsstrukturen under verkan av spänning. I början är partiell utlämning en lågenergiutlämning. När denna typ av utlämning inträffar inuti en distributionsomvandlare, är situationen ganska komplex. Beroende på olika isoleringsmedier kan partiell utlämning delas in i partiell utlämning i bubbler och partiell utlämning i olja. Beroende på isoleringsplatser inkluderar det partiell utlämning i hålrum i solid isolering, vid elektrodpunkter, i olje-hörngap, i olje-gap mellan olja och isoleringspapper, och längs ytan av solid isolering i olja. Orsakerna till partiell utlämning är följande:

• När det finns bubbler i oljan eller hålrum i det fasta isoleringsmaterialet, på grund av det lilla dielektriska konstanten hos gasen, bär den en hög elektrisk fältstyrka under alternerande spänning, men dess beläggningsspänningstyrka är lägre än olja och pappersisolering. Därför inträffar utlämning först i luftgapet.

Påverkan av externa miljöförhållanden. Till exempel, om oljebehandlingen är ofullständig och bubbler samlas ut ur oljan, kommer det att orsaka en laddning.

• På grund av dålig tillverkningskvalitet. Till exempel, laddning uppstår vid vissa delar med spetsiga hörn. Bubblor, rester och fukt införs, eller på grund av temperaturrelaterade faktorer från ytan, såsom målningens noder, bär de ett relativt stort elektriskt fält.

• Laddning orsakad av dålig kontakt mellan metallkomponenter eller ledare. Även om energitätheten för partiell laddning inte är stor, om den utvecklas ytterligare, kommer det att forma en ondskefull cykel av laddning, vilket slutligen leder till kortsiktigt eller skada på utrustningen och orsakar allvarliga brännolyckor.

2.2.2 Fältspridningsfel hos distributionstransformatorer

Generellt sett orsakar fältspridning inte snabbt isoleringsbrott. Det återspeglas huvudsakligen i oregelbunden oljechromatografisk analys, ökning av partiell laddningsmängd, eller lätt gas. Det är relativt enkelt att upptäcka och hantera, men tillräckligt med uppmärksamhet bör ägnas dess utveckling. Det finns huvudsakligen två orsaker till fältspridning:

Fältspridning orsakad av flytande potential. I högspänningselektriska anläggningar, en viss metallkomponent, p.g.a. strukturella skäl eller dålig kontakt under transport och drift, är frånkopplad och ligger mellan hög- och lågspänningseloderna, dividerar spänningen enligt sin impedans. Potentialen till marken som genereras på denna metallkomponent kallas flytande potential. Elektriska fältet nära ett objekt med flytande potential är relativt koncentrerat, bränner ofta gradvis ut det omgivande fast dielektrikum eller karboniserar det.

Det orsakar också att isoleringsoljan bryts ned till en stor mängd karakteristiska gaser under verkan av flytande potential, vilket resulterar i en oregelbunden resultat av isoleringsoljechromatografianalys. Flytande laddning kan uppstå i metallkomponenter med hög potential inuti distributionstransformatorn, som regleringsvindingen, när gradbollen av busken och tomgangsspänningsväxeln har flytande potential. För komponenter med jordpotential, som siliciumstålplattor magnetiskt skydd och olika metallskruvar för fastning, om deras koppling till jorden är löst eller avkopplad, kommer det att leda till flytande-potential laddning. Dålig kontakt vid änden av högspänningsbusken av distributionstransformatorn kan också forma en flytande potential och orsaka fältspridning.

Fältspridning orsakad av föroreningar i oljan
Den huvudsakliga orsaken till fältspridningsfel i distributionstransformatorer är påverkan av föroreningar i oljan. Dessa föroreningar består av fukt, fiberartade ämnen (huvudsakligen fuktiga fibrer), etc. Dielektriska konstanten ε av vatten är ungefär 40 gånger så stor som den av distributionstransformatorns olja. I ett elektriskt fält polariseras föroreningarna först och dras till området med den starkaste elektriska fältstyrkan, nämligen nära eloderna, och ordnas i riktningen av elektriska fältlinjer. På detta sätt bildas en "bro" av föroreningar nära eloderna.

Ledningsförmågan och dielektriska konstanten av "bro" är båda större än de av distributionstransformatorns olja. Enligt elektromagnetiska principer, distorsionerar närvaron av "bro" det elektriska fältet i oljan. Eftersom dielektriska konstanten av fibrerna är liten, stärks det elektriska fältet i oljan vid fibrernas ändar. Därför inträffar och utvecklas laddningen först i denna del av oljan. Oljan dissocieras i ett högfältstyrkesmiljö, bryts ned till gaser, vilket gör att bubblorna ökar i storlek och dissociationen stärks. Sedan utvecklas processen gradvis, vilket leder till fältspridning i hela oljeskillnaden genom gaskanalen. Så, fältspridning kan inträffa vid en relativt låg spänning.

Om avståndet mellan eloderna inte är stort och det finns tillräckligt med föroreningar, kan "bron" ansluta de två eloderna. I detta fall, p.g.a. den relativt höga ledningsförmågan av "bron", flödar en stor ström längs "bron" (storleken på strömmen beror på kapaciteten av strömkällan), vilket gör att "bron" upphettas intensivt. Fukten och närliggande olja i "bron" kokar och gasifieras, skapar en gaskanal - "bubble bridge", och fältspridning inträffar.

Om fibrerna inte är fuktiga, är ledningsförmågan av "bron" mycket liten, och dess påverkan på fältspridningsspänningen av oljan är också relativt liten; tvärtom, påverkan är större. Därför är fältspridningen av distributionstransformatorns olja orsakad av föroreningar relaterad till uppvärmningsprocessen av "bron". När en impulslikström verkar eller det elektriska fältet är extremt ojämnt, är det inte lätt för föroreningarna att formera en "bro", och dess effekt begränsas endast till att distorsionera det elektriska fältet. Fältspridningsprocessen beror huvudsakligen på storleken på den applicerade spänningen.

2.2.3 Bågladdningsfel hos distributionstransformatorer

Bågladdning är en högenergiladdning, vilket vanligtvis ses som isoleringsbrott mellan vindningsvändningar eller lager. Andra vanliga fel inkluderar ledningsbrott, flashover till marken, och arcering av spänningsväxlare.

• Påverkan av bågladdning. På grund av den höga energitätheten av bågladdningsfel, genereras gas snabbt. Det påverkar ofta dielektriken i form av elektronflod, vilket leder till att isoleringspapper perforeras, förkolnas eller karboniserar, deformeras eller smälter och brinner metallmaterial. I svåra fall kan det leda till utrustningskador eller till och med explosioner. Sådana olyckor är generellt svåra att förutse i förväg och har inga uppenbara tecken, ofta dyker de upp plötsligt.

• Gasens egenskaper vid bågdischarge. Efter att en bågdischargefel har inträffat karboniserar också oljan i distributionsomvandlaren och blir svart. De huvudsakliga beståndsdelarna av de karakteristiska gaserna i oljan är H2 och C2H2, följt av C2H6 och CH4. När utsläppsfel involverar solid isolering genereras även CO och CO2.Sammanfattningsvis har de tre formerna av discharge både skillnader och vissa kopplingar. Skillnaderna refererar till nivån av utsläppsenergi och gasens sammansättning, medan kopplingen är att partiell discharge är en föregångare till de andra två formerna av discharge, och de senare två är oundvikliga resultat av den förstas utveckling. Eftersom fel som uppstår inuti distributionsomvandlare ofta befinner sig i ett gradvis utvecklingsstadium, och de flesta av dem inte är ensidiga feltyper, utan snarare en typ följs av en annan typ, eller flera typer uppstår samtidigt. Därför krävs mer noggrann analys och specifik behandling.

2.3 Isolationsfel

För närvarande är de mest använda distributionsomvandlarna i landsbygdens elkraftnät oljeinbäddade omvandlare. Isolationen av en distributionsomvandlare refererar till det isoleringssystem som består av dess isolerande material. Det är en grundläggande förutsättning för distributionsomvandlarens normala drift, och livslängden på distributionsomvandlaren bestäms av isolerande materials (som olja-papper eller harz) livslängd. Praktisk erfarenhet har visat att de flesta skador och fel på distributionsomvandlare orsakas av skador på isoleringssystemet.

Därför kan skydd av distributionsomvandlarens normala drift och stärkande av det rationella underhållet av isoleringssystemet, i stor utsträckning, säkerställa en relativt lång livslängd för distributionsomvandlaren. Preventivt och prediktivt underhåll är nyckeln till att förlänga distributionsomvandlarnas livslängd och förbättra eldistributionens tillförlitlighet.

I oljeinbäddade distributionsomvandlare är de huvudsakliga isolerande materialen isolerande olja och fasta isolerande material som isolerande papper, kartong, och träblock. Så kallad åldring av distributionsomvandlarens isolation innebär att dessa material bryts ner under inflytande av miljöfaktorer, vilket minskar eller borttar deras isoleringsstyrka.

2.3.1 Fasta pappersisolationsfel

Fasta isolering är en av de huvudsakliga komponenterna i isoleringen av oljeinbäddade distributionsomvandlare, inklusive isolerande papper, isolerande platta, isolerande dyna, isolerande spole, isolerande bindband, etc. Dess huvudsakliga komponent är cellulosa. När isolerande papper åldras minskar dess grad av polymerisering och dragstyrka gradvis, och vatten, CO, och CO2 genereras. Dessutom produceras furfural (furfuraldehyd). De flesta av dessa åldringprodukter är skadliga för elektriska anläggningar. De kan minska nedbrytningsvoltagen och volymresistansen hos isolerande papper, öka dielektriska förlusterna, minska dragstyrkan, och till och med korrodere metallmaterial i anläggningen.

2.3.2 Vätskeoljesisolationsfel

Orsaker till försämring av distributionsomvandlarens olja

Förorening innebär att fukt och impuriteter blandas in i oljan. Dessa är inte oxidationsprodukter av oljan. Den förorenade oljans isoleringsprestanda försämras, nedbrytningsfältstyrkan minskar, och dielektriska förlustvinkeln ökar.
Försämring är resultatet av oljoxidation. Denna oxidation gäller inte bara hydrokarbonernas oxidation i ren olja, utan inkluderar också acceleration av oxidationsprocessen genom impuriteter i oljan, särskilt koppar, järn, och aluminiumspån.

Oxygen kommer från luften inuti distributionsomvandlaren. Även i helt sällda distributionsomvandlare finns det fortfarande omkring 0,25% oxygen i volym. Oxygens lösbarhet är relativt hög, så det upptar en relativt hög andel av de lösta gaserna i oljan.

När distributionsomvandlarens olja oxiderar fungerar fukt som katalysator och värme som accelerant, vilket leder till att distributionsomvandlarens olja genererar slams. Dess huvudsakliga effekter är följande: under verkan av elektriska fält är sedimentpartiklarna stora; impuriteter koncentreras i det område där det elektriska fältet är starkast, bildar en ledande "bro" för distributionsomvandlarens isolering; sedimenter är inte enhetliga men bildar separata smala strimmor, och de kan vara ordnade i riktningen av elektriska fältlinjer, vilket utan tvekan hindrar värmeavledning, accelererar åldring av isolerande material, och leder till en minskning av isoleringsmotstånd och isoleringsnivå.

Processen för försämring av distributionsomvandlarens olja

Under processen för försämring av oljan är de huvudsakliga produkterna i varje stadium peroxider, syror, alkol, ketoner, och slams. I det tidiga försämringsskedet reagerar de peroxider som genereras i oljan med de isolerande fibermaterialen för att bilda oxidcellulosa, vilket försämrar de isolerande fibrernas mekaniska styrka, orsakar sprödhetsbildning och isoleringsförkortning. De genererade syrorna är en sorts viskösa fettsyror. Trots att dess korrosivitet inte är lika stark som mineralsyror, är dess tillväxttakt och påverkan på organiska isolerande material betydande.

I det senare försämringsskedet genereras slams. När syror erosiverar koppar, järn, isolerande lack, och andra material, produceras slams. Det är en viskösa, asfaltliknande polymerisk ledande substans som kan moderat lösa sig i oljan. Under verkan av det elektriska fältet genereras det mycket snabbt och fastnar på isolerande material eller kanten av distributionsomvandlarens tank, deponeras i oljerör och kylflänsar, etc., vilket ökar distributionsomvandlarens driftstemperatur och minskar dess elektriska motståndskraft.

Oxidationsprocessen av oljan består av två huvudsakliga reaktionsförhållanden. Det ena är att syrehalten i distributionstransformatorns olja är för hög, vilket gör oljan sur. Det andra är att oksider som löst i oljan omvandlas till föreningar som inte är lösbara i oljan, vilket gradvis försämrar kvaliteten på distributionstransformatorns olja.

2.3.3 Fuktintrång i spoleisolering

Fuktintrång i spoleisolering orsakas främst av dålig isolerande olja eller en minskning av oljanivån. De huvudsakliga orsakerna är följande:

• Innan distributionstransformatorn sätts i drift, om den befinner sig i ett fuktigt ställe eller ett regnigt område med hög luftfuktighet, kommer fukten att intränga och göra isoleringen blött.

• Under lagring, transport och drift kan otillräcklig underhåll kunna leda till att fukt, impuriteter eller andra oljekontaminanter blandas in i distributionstransformatorns olja, vilket drastiskt minskar isoleringsstyrkan.

• Under tillverkningsprocessen, om det inre lagret av spolen inte har impregnerats grundligt och torkat fullständigt, eller om spolens ledningsanslutningar inte är ordentligt svetsade, kan ofullständig isolering orsaka mellanvarvs- och mellanlagsshorting. När man närmar sig eller når livslängden blir isoleringen naturligt bränd och svart, och isoleringskarakteristiken sjunker, vilket är den huvudsakliga orsaken till fel i äldre distributionstransformatorer.

• I vissa äldre distributionstransformatorer som inte har underhållits under lång tid, av olika skäl, sjunker oljanivån, och isolerande olja kommer i extensiv och långvarig kontakt med luften. En stor mängd fukt ur luften tränger in i isolerande olja, vilket minskar isoleringsstyrkan.

2.3.4 Huvudfaktorer som påverkar isoleringsfel i distributionstransformatorer

• De huvudsakliga faktorerna som påverkar isoleringsprestandan hos distributionstransformatorer inkluderar temperatur, fuktighet, skyddsmetod för olja och överspanningspåverkan.
  Påverkan av temperatur. Elnätstransformatorer använder olja-papperisolering. Vid olika temperaturer finns det olika jämviktskurvor för vatteninnehållet i oljan och pappret. Generellt sett släpps vattnet i pappret ut i oljan när temperaturen stiger; omvänt absorberar pappret vatten från oljan. Därför är mikrovatteninnehållet i distributionstransformatorns isolerande olja relativt stort vid relativt höga temperaturer; annars är det litet.

• Livslängden för en distributionstransformator beror på graden av isoleringsåldring, och åldringen av isoleringen beror på driftstemperaturen.
  Påverkan av fuktighet. Närvaron av fukt accelererar nedbrytningen av cellulosa. Spårav fukt i isolerande olja är en av de viktiga faktorerna som påverkar isoleringskarakteristika. Närvaron av spårav fukt i isolerande olja är extremt skadligt för elektriska och fysikalisk-kemiska egenskaper hos isoleringsmediet. Fukt kan minska gnistanläggningsspänningen i isolerande olja, öka dielektriska förlustfaktorn tgδ, accelerera åldringen av isolerande olja och försämra isoleringsprestanda. Utrustnings fuktintrång minskar inte bara driftsäkerheten och livslängden för elektrisk utrustning, utan kan också orsaka utrustningskada och till och med hota personlig säkerhet.

• Påverkan av överspanning.

• Påverkan av övergående överspanning. Den fas-till-jordspänning som genereras under normal drift av en trefas-distributionstransformator är 58% av fas-till-fasspänningen. Men vid en enfasfel uppstiger spänningen på huvudisoleringen i ett nollpunktscirkuitsystem med 30%, och i ett icke-nollpunktscirkuitsystem med 73%. Därför kan isoleringen bli skadad.

• Påverkan av blixtnedslagsöverspanning. På grund av den branta vågfronten av blixtnedslagsöverspanning, är spänningsfördelningen på spoleisoleringen (mellan varv och isolering) mycket ojämn. Det kan lämna efter sig utsläppsspår på isoleringen, vilket skadar den fasta isoleringen, till exempel explosion av lågspänningsterminalisolatorer.

• Påverkan av växlingsoverspanning. Eftersom vågfronten av växlingsoverspanning är ganska mjuk, är spänningsfördelningen ungefär linjär. När växlingsoverspanningsvågen överförs från en spole till en annan, är den ungefär proportionell till antalet varv mellan de två spolarna. Därför är det lätt att orsaka försämring och skada på huvudisoleringen eller mellanfasisoleringen.

• Påverkan av kortslutselektrodynamisk kraft. Elektrodynamisk kraft vid ett utloppskortslut kan orsaka att spolorna i distributionstransformatorn deformeras och ledningarna flyttas, vilket ändrar den ursprungliga isoleringsavståndet. Detta gör att isoleringen uppvärms, åldras snabbare eller skadas, vilket resulterar i utsläpp, bågning och kortslutfel.

Sammanfattningsvis, att förstå isoleringsprestandan hos distributionstransformatorer och genomföra rimlig drift och underhåll påverkar direkt den säkra drift, livslängden och elnätsrelibiliteten hos distributionstransformatorer. Elfordelningstransformatorer är viktiga och centrala huvudutrustningar i landsbygdens elnät. Som drift- och underhållspersonal samt chefer för distributionstransformatorer, är det nödvändigt att förstå och behärska isoleringsstrukturen, materialgenskaperna, processkvaliteten, underhållsmetoder och vetenskapliga diagnostiska tekniker för elfordelningstransformatorer, och utföra optimerad och rimlig driftshantering för att säkerställa effektiviteten, livslängden och elnätsrelibiliteten för elfordelningstransformatorer.

2.4 Övriga fel
2.4.1 Järnkretsfelet

• Flerpunktsjording av järnkretsen

• När busken i genomgångsskruven för kärnklamplådan är skadad och kommer i kontakt med kärnan, bildas flerstegsbeläggning, vilket leder till lokal överhettning av kärnan och skada på spoleisoleringen.

• Det finns metalliska främmande föremål eller metallpulver mellan kärnan och klamplådan. Under verkan av elektromagnetisk kraft bildas en "metallbrygga", vilket leder till flerstegsbeläggning.

• Isoleringen mellan kärnan och klamplådan är fuktig eller skadad på flera ställen, vilket resulterar i lågresistansbeläggning på flera ställen mellan kärnan och klamplådan.

• Kortslutning av kärnsiliciumstålplåtar

• Även om siliciumstålplåtarna är belagda med isolerande målning, är dess isolationsmotstånd litet och kan endast bryta virvlar. När den isolerande målningen på ytan av siliciumstålplåtarna åldras naturligt eller skadas på grund av långvarig drift, genereras en stor virvlarsförlust, vilket leder till lokal överhettning av kärnan och orsakar isoleringsgenombrott och kortslutning av distributionsomvandlarens vindningar, vilket kan leda till bränning.

2.4.2 Fel vid tomkörningsväxlingskontakt

• Exponering och fuktinträngning av växlingskontakten:På grund av oljeläckage vid allmänna täcken, buskar, växlingskontakter, ändtäcken, oljeventiler osv., exponeras växlingskontakten länge för luften. Dessutom, eftersom oljenivåindikatorn för distributionsomvandlaren är inställd i mitten av oljereservoaret, producera de karbid som genereras under drift av distributionsomvandlaren ämnen som oljekok efter upphettning. Dessa ämnen blockerar lätt andningshålet i oljenivåindikatorn. En liten mängd distributionsomvandlarens olja återstår i oljenivåindikatorn. När belastningen och omgivnings temperaturen ändras, ändras inte oljenivån i oljenivåindikatorrören, så det är inte lätt att upptäcka i tid. Efter att isoleringen av växlingskontakten som exponeras för luften har blivit fuktig i viss tid, försämrar dess prestanda, vilket leder till utsläppskortslutning.

• Högtemperatur överhettning:Tomkörningsväxlingskontakten för en distributionsomvandlare under normal drift är länge neddykad i olja vid en temperatur högre än normal. Detta leder till att kolfilm och oljesmuts dyker upp på kontakterna av växlingskontakten, vilket resulterar i kontakthus. När kontakterna hetsas, minskar fjädertrycket eller delar deformeras, vilket ytterligare försvårar kontakthus, vilket leder till bågekortslutning och bränning av distributionsomvandlaren.

• Inbyggda defekter:Växlingskontakten har dålig kvalitet, med problem som orimlig struktur, otillräckligt tryck, otillförlitlig kontakt och ofullständig samstämmighet mellan den externa ordhjulspositionen och den interna faktiska positionen. Detta leder till ofullständig kontakt mellan de rörliga och statiska kontakterna. De missplacerade rörliga och statiska kontakterna minskar isolavståndet mellan de två kontakterna, vilket utlöser fas-till-faskortslutning eller utsläpp till marken.

• Människoorsakade anledningar:Vissa elektriker förstår inte principen för tomkörningsvoltreglering, och justerar ofta spänningen felaktigt eller ofullständigt, vilket resulterar i partiell kontakt eller missplacerade rörliga och statiska kontakter.

2.4.3 Bushingflämtning

Bushingflämtning är också en av de vanliga ovanligheterna hos distributionsomvandlare. Anledningarna till denna typ av ovanlighet är följande:

• När gummiperlen åldras och läcker olja, adsorberar den ledande damm från luften på bushingens yta. I dimma eller lätt regn inträffar föroreningflämtning, vilket orsakar ensidig jordning eller fas-till-faskortslutning på den högspända sidan av distributionsomvandlaren.

• Främmande föremål faller på locket av distributionsomvandlaren, som grenar som blåses upp på locket av starka vindar, vilket orsakar bushingutsläpp eller fas-till-faskortslutning.

• Skadan av distributionsomvandlarens bushing på grund av extern påverkan, mekanisk spänning eller termisk spänning är också en faktor som orsakar flämtning.

2.4.4 Fel orsakade av överspänning

• Blixtöverspänning:De flesta hög- och lågspänningslinjerna för landsbygdsdistributionsomvandlare är överbyståndsledningar. Sannolikheten att bli träffad av blixt är relativt hög i bergsområden, skogsmark och slättmark. När linjen träffas av blixt, genereras en impulsiv spänning tiotals gånger högre än den nominella spänningen på omvandlarens vindningar. Om blixtskyddet installerat vid hög- och lågspänningsutgångarna av distributionsomvandlaren inte kan spela en effektiv skyddande roll eller har vissa risker, som att blixtskydden inte sätts i drift samtidigt, dåligt jordat blixtskydd eller för hög jordmotstånd, kommer det att vara svårt att undvika skador på distributionsomvandlaren orsakade av blixtträffar.

• Ferreresonans i systemet:I ett 10 kV-elverk finns det många små distributionsomvandlare, elektriska svetsmaskiner och hastighetsregleringsmaskiner. Systemets ekvivalent induktans och kapacitans kan vara lika med eller nära varandra, vilket leder till systemresonans. Under resonans, förutom plötsligt ökade ström i distributionsomvandlaren och smältning av säkringen, genereras också överspänning, vilket leder till bushingflämtning eller explosion av distributionsomvandlarens bushing.

2.4.5 Otillbörlig urval av säkringselement

Fördelningstransformatorer skyddas vanligtvis med säkringar. Om säkringsströmmen är för liten, kan det vara extremt lätt att säkra under normala driftförhållanden, vilket leder till avbrott i strömförsörjningen till användarna. Om säkringsströmmen är för stor, kommer den inte att ha någon skyddande effekt. I fördelningstransformatorer på landsbygden används ofta koppartrådar, aluminiumtrådar och järntrådar istället för säkringselement, så fördelningstransformatorerna skyddas inte effektivt. Vid normal användning väljs säkringselement enligt följande kriterier: för fördelningstransformatorer med en kapacitet över 100 kVA bör primärsidans säkringselement konfigureras med en nominell ström på 1,5-2,0 gånger transformatorns nominella ström; för fördelningstransformatorer med en kapacitet under 100 kVA bör primärsidans säkringselement konfigureras med en nominell ström på 2,0-3,0 gånger transformatorns nominella ström; lågspänningssidan ska väljas utifrån 1,1 gånger den nominella strömmen.

2.4.6 Övriga orsaker

Eftersom både primära och sekundära ledningar till fördelningstransformatorerna är kopparskruvar, och överbysträngar vanligtvis använder aluminiumtråd, uppstår jonisering vid koppar-aluminiumgränsen under inverkan av externa faktorer, vilket bildar en oxideringsfilm mellan koppar och aluminium. Kontaktfriktionen ökar, vilket leder till att kopparskruvar, muttrar och ledningar vid uttaget brinner ut.

Under underhåll eller installation, när muttrar på fördelningstransformatorernas ledningar återförs eller lossas, roterar de ledande skruvarna därefter, vilket leder till avkoppling av primärsidans spoleledningar eller fas-till-fas kortslutning genom att mjuka kopparplattor på sekundärsidans ledningar rör sig mot varandra.

När parallellt drivna fördelningstransformatorer inte faskontrolleras efter underhåll, provning eller kabelläggning, leder slumpmässig dräkt till fel fassekvens. När fördelningstransformatorerna sätts i drift genereras en stor cirkulerande ström, vilket bränner fördelningstransformatorerna.

Eftersom de flesta belysningsbelastningar använder enfasströmförsörjning och hanteringen inte är på plats, opererar fördelningstransformatorerna ofta obalanserade i tre faser under lång tid, vilket leder till att isoleringen i en viss fas spola åldras och bränner fördelningstransformatorerna.

3. Förebyggande åtgärder
3.1 Inspektion före driftsättning

Innan en fördelningstransformator sätts i drift måste en platsinspektion utföras. De huvudsakliga innehållet är följande:

• Kontrollera om oljanivåvisaren på oljebehållaren är intakt, och om oljanivån är klar och på oljenivålinjen som motsvarar omgivnings temperaturen.

• Kontrollera om täckplatta, busshus, oljanivåvisare, oljeavloppsväxel m.m. är väl tätt och om det finns några oljeläckagefenomen.

• Kontrollera om explosionskyddsmembranet i explosionskyddsrören (säkerhetsluftkanal) är intakt, och om fuktabsorbenten i andningsventilen har gått ut.

• Kontrollera om skallen på fördelningstransformatoren och nollpunktsjordningen på lågspänningssidan är fasta och tillförlitliga, samt om jordmotståndet uppfyller kraven.

• Kontrollera om anslutningen mellan primära och sekundära utgångsbushus på fördelningstransformatoren och ledningarna är god, samt om fasfärger är korrekta.

Mät isolationsmotståndet och likströmsmotståndet hos fördelningstransformatorn, vilket bör följa relevanta bestämmelser i GB 50150 - 1991 Elektriska installationsverk - Kommissioneringsprovstandard för elektrisk utrustning.

Om alla ovanstående inspektioner är godkända, energiförses fördelningstransformatoren först utan belastning, kontrollera om det finns några ovanliga elektromagnetiska ljud, och mät om sekundärsidan strömförsörjningen är balanserad. Om den är balanserad indikerar det att förhållandet mellan spänning och ström hos fördelningstransformatorn är normalt, det finns inget spole-kortslut, och fördelningstransformatorn kan operera normalt med belastning.

3.2 Precautions during Operation

• Omgivningen runt fördelningstransformatorramen (som landslidningar, olagliga byggnader) ska noggrant kontrolleras, samt om det finns överhöga träd. Kontrollera om dessa träd kan falla ner på fördelningstransformatorn under påverkan av stark vind, vilket kan orsaka lågspännings- eller högspänningskortslut på fördelningstransformatorn och bränna den.

• Kontrollera noggrant om stolpen för fördelningstransformatorramen är fast och om det finns risk att stolpen faller.

• Förstärk inspektionen av lågspänningsledningar i fördelningsområdet. Skär ned överhöga träd i ledningskorridoren i tid för att förhindra lågspänningskortslutfel.

• Rengör noggrant lågspänningsuttagen på fördelningstransformatorn. Ersätt eller ordna skadade och kaotiska 400V/220V lågspänningshuvudledningar för att förhindra lågspänningskortslut och avbrott.

• Under drift av fördelningstransformatorn, kontrollera regelbundet om trefasströmförsörjningen och belastningen är balanserade. Om det finns allvarlig obalans, ta åtgärder för att justera.

• Regelbundet kontrollera oljefärgen och oljenivån i fördelningstransformatorn, samt om det finns några oljeläckage. Avveckla defekter i tid för att förhindra att tap-changer och spolar blir blötta.

• Rengör regelbundet smuts och damm på fördelningstransformatorn. Kontrollera om det finns någon överslagsurladdning på isolatorerna, om jordningen är god och mät jordningsmotståndet på distans regelbundet. (För fördelningstransformatorer med en total effekt över 100 kVA får jordningsmotståndet för jordningsanordningen inte vara större än 4Ω, och jordningsmotståndet för varje upprepad jordningsanordning får inte vara större än 10Ω; för fördelningstransformatorer med en total effekt på 100 kVA eller mindre får jordningsmotståndet för jordningsanordningen inte vara större än 10Ω, och jordningsmotståndet för varje upprepad jordningsanordning får inte vara större än 30Ω, och det ska finnas minst 3 upprepade jordningar.)

• När man installerar eller demonterar ledarna till fördelningstransformatorn ska underhållsprocessen följas strikt för att undvika inre brist i ledarna. Välj ledningsmetod för kablar rimligt, till exempel genom att använda koppar-aluminium övergångsklämmor eller ledplattor. Använd ledande fett på kontaktytan för att öka kontaktytan och ledningsförmågan samt minska oxidation och uppvärmning.

• Enligt de tekniska kraven för 10/0,4 kV fördelningstransformatorer ska åskavledare installeras på både primärsidan och sekundärsidan av fördelningstransformatorn, och jordningsledarna för åskavledarna, transformatorns hölje samt neutralpunkten på sekundärsidan ska jordas separat. Följ den årliga förebyggande provningen och byt ut ej godkända åskavledare i tid för att minska skador på fördelningstransformatorer orsakade av överspänning vid åsknedslag och resonans. Främja aktivt användningen av S11-seriens nya typ av åskskyddade och energisparande fördelningstransformatorer.

• Installera säkringar eller frånkopplingsbara säkringar på båda sidor av fördelningstransformatorn och konfigurera lämpliga säkringselement. Kraven för valet av säkringselement är följande: den nominella strömmen för primärsidans säkringselement väljs enligt multiplikatorn av transformatorns märkström. För transformatorer på 10–100 kV·A och lägre är det 1–3 gånger; för transformatorer över 10–100 kV·A är det 1,5–2 gånger; den nominella strömmen för sekundärsidans säkringselement väljs enligt transformatorns sekundära märkström; för en specialtransformator för en enskild motor kan den nominella strömmen för sekundärsidans säkringselement, med tanke på startströmmen, väljas till 1,3 gånger transformatorns märkström.

• Före och efter varje justering av lastfri spänningsomkopplare ska två mätningar av likströmsmotståndsvärdet utföras och dokumenteras. Jämför om trefaslikströmsmotståndet är balanserat (fasskillnaden får inte vara större än 4 % och ledarskillnaden får inte vara större än 2 %). Jämför ändringarna i trefaslikströmsmotståndet före och efter justering samt skillnaden mellan trefaslikströmsmotståndet och historiska värden. Först när det är säkerställt att justeringen är normal och felfri får transformatorn tas i drift.

4. Slutsats

De flesta fel hos fördelningstransformatorer orsakas av otillräcklig hantering och felaktig drift och underhåll. För det första ska utrustningsinspektion och hantering förstärkas. Ta i tid bort träd, olagliga byggnader och geologiska säkerhetsrisker runt lågspänningsuttagsställ och korridor. Eliminera samtidigt brister i transformatorns kropp i tid. För det andra ska belastningsprognoser och övervakning utföras ordentligt. Analysera noggrant transformatorns belastningssituation för att undvika överbelastning eller allvarlig trefasobalansdrift.

För det tredje ska åskskyddsåtgärder utföras ordentligt. Upptäck i tid jordningsmotståndet och byt ut ej godkända åskavledare eller installera åskavledare. För det fjärde ska säkringar eller frånkopplingsbara säkringar installeras på båda sidor av fördelningstransformatorn och lämpliga säkringselement konfigureras. För det femte ska bestämmelser och underhållsprocess följas strikt. För det sjätte ska en platsbesiktning av fördelningstransformatorn utföras innan den tas i drift och dess godkändhet säkerställas. På detta sätt kan de flesta fel såsom bränt ut fördelningstransformator undvikas.