1. Pagpapakilala
Dahil sa mahabang panahon ng pag-operate, hindi maaaring iwasan ang mga pagkakamali at aksidente ng mga distribution transformers sa mga rural power grids. Ang mga pagkakamali at aksidente na ito ay dulot ng maraming mga dahilan, tulad ng mga panlabas na puwersa gaya ng pinsala at pagsunggab, at hindi mapipigilang mga natural na kalamidad tulad ng pagbabaril ng kidlat. Samantala, sa ilang mga rehiyon ng kabukiran, ang mga low-voltage lines ay hindi sapat na nai-maintain, madalas nagreresulta sa overloading at short-circuits, na nagdudulot ng pagburn-out ng mga distribution transformers. Ito ay naging isang pangunahing factor na nakakaimpluwensya sa mga pagkakamali.
Upang maiwasan ang pagburn-out ng mga distribution transformers at bawasan ang kanilang mga pagkakamali sa mga rural power grids, ang papel na ito ay sumasama at nag-aanalisa ng ilang mga typical na uri ng pagkakamali at dahilan ng mga distribution transformers, pinag-aaralan ang mga preventive measures, patuloy na iminompyansa at ina-address ang mga potential na hazards at weak links ng mga distribution transformers, mabuti na napapanatili at iniiwasan ang pag-occur ng mga pagkakamali ng pagburn-out ng mga distribution transformers, at sa pamamagitan nito ay binibigyang-lakas ang reliabilidad ng power supply ng mga rural power grids.
Sa kasalukuyan, ang mga distribution transformers na ginagamit sa mga rural power grids ay pangunahing oil-immersed distribution transformers. Ang mga pagkakamali ng mga transformer na ito ay karaniwang naklase bilang internal at external faults. Ang mga internal faults ay tumutukoy sa iba't ibang mga malfunctions na nangyayari sa loob ng tank ng transformer. Ang mga pangunahing uri nito ay inter-phase short-circuits sa pagitan ng mga windings, turn-to-turn short-circuits sa loob ng mga windings, at grounding faults kung saan ang mga windings o lead-outs ay makakontak sa outer casing. Ang mga external faults naman ay iba't ibang mga malfunctions na nangyayari sa mga insulating bushings sa labas ng tank ng transformer at sa kanilang mga lead-outs. Ang mga pangunahing uri nito ay grounding dahil sa flashover o pagkasira ng mga insulating bushings, at inter-phase short-circuits o grounding ng mga low-voltage outlet lines.
Dahil ang mga pagkakamali ng mga distribution transformers ay may malawak na saklaw, maraming specific na paraan ng pagklase. Halimbawa, mula sa perspektibo ng circuit loops, sila ay pangunahing naklase bilang circuit faults, magnetic circuit faults, at oil-circuit faults. Kung ikuklase ayon sa pangunahing istraktura ng mga distribution transformer, maari silang hatiin sa winding faults, core faults, oil-quality faults, at accessory faults. Sa karaniwan, ang mga uri ng pagkakamali ng mga distribution transformers ay karaniwang naklase batay sa mga common fault-prone areas, tulad ng insulation faults, core faults, tap-changer faults, atbp. Sa kanila, ang distribution transformer outlet short-circuit fault ang may pinakamalaking epekto sa transformer mismo at ang may pinakamataas na occurrence rate sa kasalukuyan. Bukod dito, mayroon din mga distribution transformer leakage faults, atbp. Ang lahat ng iba't ibang uri ng pagkakamali na ito ay maaaring kumatawan sa thermal faults, electrical faults, o parehong thermal at discharge faults. Gayunpaman, ang leakage fault ng distribution transformer ay maaaring hindi ipakita ang mga katangian ng thermal o electrical fault sa normal na sitwasyon.
Kaya, mahirap klasingin ang mga uri ng pagkakamali ng mga distribution transformers sa isang tiyak na framework. Ang papel na ito ay gumagamit ng mas karaniwan at pangkalahatang mga uri ng pagkakamali ng mga distribution transformers, tulad ng short-circuit faults, discharge faults, insulation faults, core faults, tap-changer faults, oil-gas leakage faults, external-force damage faults, at fuse protection faults. Bawat uri ay sinasalamin nang hiwalay sa kanyang dahilan at ang kaukulang teknikal na hakbang.
2. Analisis ng Mga Pagkakamali ng Distribution Transformers
2.1 Short-Circuit Faults
2.1.1 Pagsusuri ng Dahilan ng Pagkakamali
Ang mga short-circuit faults ng mga distribution transformers ay pangunahing tumutukoy sa mga outlet short-circuits ng mga distribution transformers, pati na rin ang mga short-circuits sa pagitan ng mga internal lead-outs o windings patungo sa ground, at ang mga short-circuits sa pagitan ng mga phase, na nagdudulot ng mga pagkakamali.
Sa normal na pag-operate ng mga distribution transformers, ang pinsala na dulot ng mga outlet short-circuit faults ay mas malubha. Ayon sa mga relevant na istatistika, ang mga pagkakamali na direktang resulta ng short-circuit fault current impacts sa mga distribution transformers sa mga rural power grids ay bumubuo ng humigit-kumulang 40% ng lahat ng mga pagkakamali. Mayroong maraming mga kaso na ito. Lalo na kapag nagkaroon ng low-voltage outlet short-circuit sa isang distribution transformer, kailangan ng mga windings na palitan. Sa mga matinding kaso, maaaring kailanganin ang pagpalit ng lahat ng mga windings, na nagreresulta sa napakalubhang mga epekto at pagkawala. Kaya, dapat bigyan ito ng sapat na pansin.
Ang mga epekto ng short-circuit sa outlet sa mga distribution transformer pangunahing kumakatawan sa mga sumusunod na dalawang aspeto:
Pagnanais ng Insulation Dahil sa Short-Circuit Current
Dahil sa hindi sapat na pagmamanubo ng ilang mga rural na low-voltage lines, madalas nangyayari ang overloading at short-circuits. Kapag nagkaroon ng biglaang short-circuit ang isang distribution transformer, maaaring lumampas ang mga high- at low-voltage windings nito ng short-circuit current na maaaring maging napakaraming beses ang rated value. Ito ay nagpapabuo ng malaking halaga ng init, na nagdudulot ng matinding sobrang init sa distribution transformer at ang temperatura ng coil ay tumaas nang mabilis, na nagdudulot ng aging ng insulation. Kapag hindi sapat ang kakayahan ng distribution transformer na tiyakin ang short-circuit current at masama ang thermal stability nito, ang insulation material ng distribution transformer ay maaaring lubhang masira, na nagdudulot ng breakdown at pinsala sa distribution transformer.
Pagnanais ng Winding Deformation Dahil sa Short-Circuit Electrodynamic Force
Kapag tinamaan ng short-circuit ang isang distribution transformer, kung maliit ang short-circuit current at tama ang pagkabigo ng fuse, ang winding deformation ay maaaring maliit. Kung malaki ang short-circuit current at may delay o hindi bumigay ang fuse, ang secondary side ay magbibigay ng short-circuit current na 20-30 beses ang rated current. Ang primary side ng distribution transformer ay siguradong magbibigay ng malaking current upang labanan ang demagnetizing effect ng secondary-side short-circuit current. Ang malaking current ay nagpapabuo ng malaking mechanical stress sa loob ng coil, na nagdudulot ng pag-compress, pag-shift, o pag-deform ng coil, ang insulation pads at plates ay nawawalan ng lakas, ang core clamping bolts ay nawawalan ng lakas, ang high-voltage coil ay nagbabago ng hugis o bumubungis, at sa huli nagdudulot ng failure ng distribution transformer. Sa parehong oras, ang mga winding ay pinag-uugnayan ng malaking electromagnetic torque, at ang insulation material ay nagbubuho, na nagpapakita ng wire body at nagdudulot ng inter-turn short-circuits. Para sa mga maliit na deformation, kung hindi ito naaayos nang maagang panahon, tulad ng pagbalik ng posisyon ng pads, pag-tighten ng pressure nails ng mga winding at ng pull-plates at pull-rods ng yoke, at pag-papatibay ng clamping force ng lead-outs, ang cumulative effect pagkatapos ng maraming short-circuit impacts ay maaaring masira rin ang distribution transformer.
2.1.2 Mga Pagsasanay Upang Bawasan ang Mga Short-Circuit Faults
Pag-optimize ng Mga Pagsasanay sa Pagpili. Kapag pumipili ng isang distribution transformer, pumili ng isang distribution transformer na makakalampas nang maayos sa short-circuit test. Maaring matukoy ang capacity ng distribution transformer at mapili nang wasto ang short-circuit impedance nito. Subukan ang paggamit ng energy-efficient S11-type distribution transformers at alisin ang high-energy-consumption transformers.
Pag-optimize ng Operating Conditions at Environment. Palakasin ang insulation level ng mga power lines, lalo na ang insulation level ng mga low-voltage outlet lines ng distribution transformer sa isang tiyak na layo. Samantalang, itaas ang mga pamantayan para sa safety corridor at safety distance requirements ng mga low-voltage lines upang bawasan ang impact at mga panganib ng mga nearby-area faults. Ito kasama ang pagbibigay-diin sa kalidad ng pag-install at pag-maintain ng mga low-voltage dropper terminals (dahil ang pagsabog ng mga low-voltage terminals ay kadalasang katumbas ng secondary short-circuit), pagpigil sa pagsipsip ng mga maliit na hayop, at pagtaas ng kalidad ng mga low-voltage fuses upang maiwasan ang mga sitwasyon kung saan hindi bumibigay ang fuse.
Pag-optimize ng Operating Modes. Kapag inaasahan ang operating mode, ikalkula ang short-circuit current at limitahan ang mga panganib nito. Lalo na, pigilan ang distribution transformer mula sa pag-operate sa ilalim ng overload. Subukan ang pagkalkula at pag-aadjust ng electrical load ng distribution transformer.
Pag-improve ng Operation Management Level. Una, pigilan ang mga short-circuit impacts dahil sa misoperation. Palakasin ang timely monitoring at maintenance ng mga distribution transformer, agad na matukoy ang degree ng deformation ng mga distribution transformer, at tiyakin ang kanilang safe operation. Sa parehong oras, taasan ang inspeksyon sa power consumption ng mga user sa area ng distribution transformer upang maiwasan ang mga problema ng overloading dahil sa power theft ng user.
2.2 Discharge Faults
Batay sa energy density ng discharge, ang mga discharge faults ng mga distribution transformer ay karaniwang nakaklasi bilang partial discharge, spark discharge, at high-energy discharge. Ang discharge ay may dalawang uri ng destructive effects sa insulation: isa, ang mga discharge particles ay direktang bumabato sa insulation, na nagdudulot ng lokal na pinsala sa insulation at unti-unting lumalaki hanggang sa mabwisit ang insulation. Ang iba, ang chemical action ng mga active gases tulad ng heat, ozone, at nitrogen oxides na idinudulot ng discharge ay nag-corrode sa lokal na insulation, nagdudulot ng pagtaas ng dielectric loss, at sa huli nagdudulot ng thermal breakdown.
2.2.1 Partial Discharge Faults ng mga Distribution Transformers
Ang partial discharge ay tumutukoy sa non-through-type discharge phenomenon na nangyayari sa mga edges ng air gaps, oil films, o conductors sa loob ng insulation structure sa ilalim ng aksyon ng voltage. Simula pa, ang partial discharge ay isang mababang-enerhiyang discharge. Kapag nangyari ang ganitong uri ng discharge sa loob ng isang distribution transformer, ang sitwasyon ay medyo komplikado. Batay sa iba't ibang insulation media, ang partial discharge ay maaaring hatiin sa partial discharge sa bubbles at partial discharge sa oil. Batay sa insulation locations, ito kasama ang partial discharge sa cavities ng solid insulation, sa electrode tips, sa oil-corner gaps, sa oil gaps sa pagitan ng oil at insulation paperboards, at sa surface ng solid insulation sa oil. Ang mga rason para sa partial discharge ay ang mga sumusunod:

Kapag may mga bubbles sa oil o cavities sa solid insulation material, dahil sa maliit na dielectric constant ng gas, ito ay nagdadala ng mataas na electric field strength sa ilalim ng alternating voltage, ngunit ang kanyang withstand voltage strength ay mas mababa kaysa sa oil at paper insulation materials. Kaya, unang-una ang discharge ay maaaring mangyari sa air gap.
Pagganap ng mga kondisyon ng panlabas na kapaligiran. Halimbawa, kung ang pagtreat ng langis ay hindi kumpleto at ang mga bubog ay lumuluhod mula sa langis, ito ay magdudulot ng pagdischarge.
Dahil sa mahinang kalidad ng paggawa. Halimbawa, ang pagdischarge ay nangyayari sa ilang bahagi na may matigas na sulok. Ang mga bubog, basura, at tubig ay ipinasok, o dahil sa mga katotohanang may kaugnayan sa panlabas na temperatura tulad ng mga butlig ng pintura, sila ay nagdadala ng relatibong malaking lakas ng elektriko.
Pagdischarge na dulot ng mahinang ugnayan sa pagitan ng mga bahaging metal o konduktor. Bagama't ang densidad ng enerhiya ng bahaging pagdischarge ay hindi malaki, kung ito ay lalo pang umunlad, ito ay magtatagpo ng isang masamang siklo ng pagdischarge, na sa huli ay magdudulot ng pagkasira o pagkabigo ng kagamitan at magdudulot ng seryosong aksidente ng pagkalason.
2.2.2 Mga Kaguluhan sa Pagdischarge ng Spark ng Distribution Transformers
Karaniwan, ang pagdischarge ng spark ay hindi mabilis na nagdudulot ng pagkasira ng insulasyon. Ito ay pangunahing inilalarawan sa abnormal na analisis ng oil chromatographic, pagtaas ng bilang ng bahaging pagdischarge, o light gas. Madali itong masusuri at mapoproseso, ngunit sapat na pansin ang dapat ibigay sa kanyang pag-unlad. Mayroong dalawang pangunahing dahilan para sa pagdischarge ng spark:

Pagdischarge ng Spark Dulot ng Floating Potential. Sa mataas na bolteheng kagamitang elektriko, isang tiyak na bahaging metal, dahil sa mga kadahilanan ng estruktura o mahinang ugnayan sa panahon ng paglipat at operasyon, ay nai-disconnect at nakalagay sa pagitan ng mataas at mababang bolteheng elektrodo, nagbabahagi ng boltehe ayon sa kanyang impeksiyansa. Ang potensyal sa lupa na nabubuo sa bahaging metal na ito ay tinatawag na floating potential. Ang lakas ng elektrikong field malapit sa isang bagay na may floating potential ay mas nakakonsentrado, kadalasang paulit-ulit na sinisira ang paligid na solid dielectric o carbonizing ito.
Ito rin ay nagdudulot ng pagbahagi ng insulating oil ng malaking bilang ng mga karakteristiko ng gas sa ilalim ng epekto ng floating potential, na nagreresulta sa abnormal na resulta ng analisis ng oil chromatographic. Ang floating discharge maaaring mangyari sa mga bahaging metal na may mataas na potensyal sa loob ng distribution transformer, tulad ng regulating winding, kung ang grading ball ng bushing at ang no-load tap-changer shift fork ay may floating potential. Para sa mga bahaging nasa ground potential, tulad ng silicon steel sheet magnetic shielding at iba't ibang metal bolts para sa pag-fasten, kung ang kanilang koneksyon sa lupa ay maluwag o nawala, ito ay magdudulot ng floating-potential discharge. Mahinang ugnayan sa dulo ng high-voltage bushing ng distribution transformer maaari ring bumuo ng floating potential at magdulot ng spark discharge.
Pagdischarge ng Spark Dulot ng Impurities sa Langis
Ang pangunahing sanhi ng mga kaguluhan sa pagdischarge ng spark sa mga distribution transformers ay ang epekto ng mga impurities sa langis. Ang mga impurities na ito ay binubuo ng tubig, fibrous substances (pangunahin na damp fibers), atbp. Ang dielectric constant ε ng tubig ay humigit-kumulang 40 beses ang distribution transformer oil. Sa electric field, ang mga impurities ay una polarized at inaakit sa lugar na may pinakamalakas na lakas ng electric field, na malapit sa mga electrodes, at inaayos sa direksyon ng electric field lines. Kaya, nabubuo ang isang "bridge" ng impurity malapit sa mga electrodes.
Ang conductivity at dielectric constant ng "bridge" ay parehong mas malaki kaysa sa distribution transformer oil. Ayon sa mga prinsipyo ng electromagnetic fields, ang presensya ng "bridge" ay distorting ang electric field sa langis. Dahil ang dielectric constant ng mga fiber ay maliit, ang electric field sa langis sa mga dulo ng mga fiber ay pinapalakas. Kaya, unang nangyayari at umuunlad ang pagdischarge sa bahaging ito ng langis. Ang langis ay nagdidissociate sa isang mataas na environment ng field strength, nagdudulot ng gases, na nagdudulot ng paglaki ng mga bubog at pagpapalakas ng dissociation. Pagkatapos, ang proseso ay unti-unti na umuunlad, nagdudulot ng spark discharge sa buong langis gap sa pamamagitan ng gas channel. Kaya, maaaring mangyari ang spark discharge sa isang mas mababang boltehe.
Kung ang layo sa pagitan ng mga electrodes ay hindi malaki at may sapat na impurities, ang "bridge" maaaring makonekta ang dalawang electrodes. Sa oras na ito, dahil sa mataas na conductivity ng "bridge", malaking current ang lumilipad sa pamamagitan ng "bridge" (ang laki ng current ay depende sa capacity ng power supply), nagdudulot ng mainit na pag-init ng "bridge". Ang tubig at ang malapit na langis sa "bridge" ay nagboboil at nagvaporize, bumubuo ng gas channel - ang "bubble bridge", at nangyayari ang spark discharge.
Kung ang mga fiber ay hindi basa, ang conductivity ng "bridge" ay napakaliit, at ang kanyang impluwensiya sa spark discharge voltage ng langis ay relatibong maliit; kabaligtaran, ang impluwensiya ay mas malaki. Kaya, ang spark discharge ng distribution transformer oil na dulot ng impurities ay may kaugnayan sa proseso ng pag-init ng "bridge". Kapag may impulse voltage na gumana o ang electric field ay ekstremong hindi pantay, mahirap para sa mga impurities na bumuo ng "bridge", at ang kanilang epekto ay limitado lamang sa pagdistort ng electric field. Ang proseso ng spark discharge ay pangunahing depende sa laki ng naipapatong na boltehe.
2.2.3 Mga Kaguluhan sa Arc Discharge ng Distribution Transformers
Ang arc discharge ay isang mataas na enerhiyang pagdischarge, na karaniwang nakikita bilang pagkasira ng insulasyon sa pagitan ng mga turn o layer ng winding. Iba pang karaniwang mga kaguluhan ay kasama ang pagkasira ng lead, flashover sa lupa, at arcing ng tap-changers.
Pagganap ng Arc Discharge. Dahil sa mataas na densidad ng enerhiya ng mga kaguluhan sa arc discharge, mabilis na nabubuo ang gas. Karaniwan itong nagpapaimpluwensya sa dielectric sa anyo ng electron avalanches, nagdudulot ng pagbukas, pagchar, o pagcarbonize ng insulating paper, deform o pag-melt at pagburn ng mga materyales na metal. Sa mga seryosong kaso, maaari itong magdulot ng pagkasira ng kagamitan o kahit na pagsabog. Ang mga aksidenteng ito ay karaniwang mahirap maipagpalagay sa unang bahagi at walang malinaw na mga senyas, madalas na lumilitaw sa biglaang paraan.
Mga Katangian ng Gas ng Arc Discharge. Pagkatapos ng isang pagkakamali sa arc discharge, ang langis ng distribution transformer ay nagiging carbonized at naging itim. Ang pangunahing mga komponente ng mga katangiang gas sa langis ay H2 at C2H2, kasunod nito ang C2H6 at CH4. Kapag ang pagkakamali sa discharge ay may kinalaman sa solid insulation, ang CO at CO2 ay maaaring lumitaw din.Sa kabuuan, ang tatlong anyo ng discharge ay may mga pagkakaiba at tiyak na ugnayan. Ang mga pagkakaiba ay tumutukoy sa antas ng enerhiya ng discharge at komposisyon ng gas, habang ang ugnayan ay ang partial discharge ay isang precursor sa iba pang dalawang anyo ng discharge, at ang huling dalawa ay hindi maiiwasang resulta ng pag-unlad ng unang dalawa. Dahil ang mga pagkakamali sa loob ng mga distribution transformer ay madalas nasa estado ng paulit-ulit na pag-unlad, at karamihan sa mga ito ay hindi single-type faults, kundi isa o ilang uri ng fault na sumasabay, o ilang uri ng fault na nangyayari parehong oras. Kaya, mas maingat na analisis at espesipikong pagtreat ay kinakailangan.
2.3 Mga Insulation Faults
Sa kasalukuyan, ang pinakakaraniwang ginagamit na mga distribution transformer sa rural power grids ay ang mga oil-immersed transformers. Ang insulation ng distribution transformer ay tumutukoy sa insulation system na binubuo ng mga materyales ng insulation nito. Ito ang pundamental na kondisyon para sa normal na operasyon ng distribution transformer, at ang buhay ng distribution transformer ay nakadepende sa lifespan ng mga materyales ng insulation (tulad ng langis-papel o resina). Ang praktikal na karanasan ay nagpatunay na karamihan sa mga pinsala at pagkakamali ng mga distribution transformer ay dulot ng pinsala sa insulation system.
Kaya, ang pagprotekta sa normal na operasyon ng distribution transformer at pagpapalakas ng makatwirang pamamahala sa insulation system ay, sa malaking bahagi, makakatitiyak ng relatibong mahabang buhay para sa distribution transformer. Ang preventive at predictive maintenance ay ang mga susi upang mapalawig ang buhay ng mga distribution transformer at mapabuti ang reliabilidad ng supply ng kuryente.
Sa mga oil-immersed distribution transformers, ang pangunahing mga materyales ng insulation ay ang insulating oil at mga materyales ng solid insulation tulad ng insulating paper, cardboard, at wooden blocks. Ang tinatawag na pag-aging ng insulation ng distribution transformer ay nangangahulugan na ang mga materyales na ito ay nabubuwag dahil sa epekto ng mga environmental factors, na nagreresulta sa pagbaba o pagkawala ng kanilang insulation strength.
2.3.1 Mga Solid Paper Insulation Faults
Ang solid insulation ay isa sa mga pangunahing komponente ng insulation ng mga oil-immersed distribution transformers, kabilang dito ang insulating paper, insulating board, insulating pad, insulating coil, insulating binding tape, atbp. Ang pangunahing komponente nito ay cellulose. Pagkatapos ng insulating paper ay mag-age, ang degree of polymerization at tensile strength nito ay unti-unting bumababa, at lumilikha ng tubig, CO, at CO2. Bukod dito, ang furfural (furfuraldehyde) ay maaaring mabuo rin. Karamihan sa mga aging products na ito ay nakakasama sa electrical equipment. Ito ay maaaring mabawasan ang breakdown voltage at volume resistivity ng insulating paper, tumaas ang dielectric loss, bumaba ang tensile strength, at kahit na corrode ang mga metal materials sa equipment.

2.3.2 Mga Liquid Oil Insulation Faults
Mga Dahilan para sa Pagdeteriorate ng Langis ng Distribution Transformer
Ang contamination ay nangangahulugan na ang tubig at impurities ay nakakalahok sa langis. Ang mga ito ay hindi oxidation products ng langis. Ang insulation performance ng contaminated oil ay nagdeteriorate, ang breakdown electric field strength ay bumababa, at ang dielectric loss angle ay tumataas.
Ang deterioration ay ang resulta ng oxidation ng langis. Ang oxidation na ito ay hindi lamang tumutukoy sa oxidation ng hydrocarbons sa pure oil kundi kasama rin ang pagsisikip ng proseso ng oxidation ng mga impurities sa langis, lalo na ang copper, iron, at aluminum metal shavings.
Ang oxygen ay galing sa hangin sa loob ng distribution transformer. Kahit sa fully-sealed distribution transformer, mayroon pa rin humigit-kumulang 0.25% ng oxygen sa volume. Ang oxygen ay may mataas na solubility, kaya ito ay umaabot sa mataas na proporsyon sa mga dissolved gases sa langis.
Kapag ang langis ng distribution transformer ay nag-oxidize, ang tubig bilang catalyst at ang init bilang accelerator ay nagdudulot ng sludge sa langis. Ang mga pangunahing epekto nito ay ang mga sumusunod: sa ilalim ng aksyon ng electric field, ang mga sediment particles ay malaki; ang mga impurities ay nakakonsentrado sa lugar na may pinakamalakas na electric field, na nagpapabuo ng conductive "bridge" para sa insulation ng distribution transformer; ang sediment ay hindi uniform kundi nabubuo ng hiwalay na slender strips, at maaaring i-arrange sa direksyon ng electric field lines, na hindi kaunti ay nagpapahaba ng heat dissipation, nagpapabilis ng pag-aging ng mga materyales ng insulation, at nagdudulot ng pagbaba ng insulation resistance at insulation level.
Ang Proseso ng Deterioration ng Langis ng Distribution Transformer
Sa panahon ng deterioration process ng langis, ang mga pangunahing produkto sa bawat yugto ay peroxides, acids, alcohols, ketones, at sludge.Sa maagang yugto ng deterioration, ang mga peroxide na nabuo sa langis ay nagsasagawa ng reaksiyon sa mga insulating fiber materials upang mabuo ang oxidized cellulose, na nagdeteriorate sa mechanical strength ng mga insulating fibers, nagdudulot ng brittleness at shrinkage ng insulation. Ang mga nabuong acids ay isang uri ng sticky fatty acid. Bagama't ang corrosion nito ay hindi gaanong malakas kaysa sa mineral acids, ang growth rate at impact nito sa mga organic insulation materials ay significant.
Sa huling yugto ng deterioration, ang sludge ay nabubuo. Kapag ang acids ay nag-erode sa copper, iron, insulating paint, at iba pang materyales, ang sludge ay nabubuo. Ito ay isang sticky, asphalt-like polymeric conductive substance na maaaring mabuo sa langis. Sa ilalim ng aksyon ng electric field, ito ay mabilis na nabubuo at nagsasara sa mga materyales ng insulation o sa edges ng tank ng distribution transformer, na nagde-deposit sa mga oil pipes at radiator fins ng cooler, atbp., na nagpapataas ng operating temperature ng distribution transformer at nagbabawas ng kanyang electrical withstand strength.
Ang proseso ng oksidasyon ng langis ay binubuo ng dalawang pangunahing kondisyon ng reaksyon. Isa rito ay ang mataas na halaga ng acidity sa distribution transformer oil, na nagpapabigat ng acidity sa langis. Ang iba pa ay ang mga oksido na naka-dissolve sa langis ay nababago sa mga kompuwesto na hindi soluble sa langis, na patuloy na nagdudulot ng pagka-ubo ng kalidad ng distribution transformer oil.
2.3.3 Pagpasok ng Moisture sa Insulation ng Winding
Ang pagpasok ng moisture sa insulation ng winding ay pangunahin na sanhi ng mahina na insulating oil o pagbaba ng lebel ng langis. Ang mga pangunahing dahilan ay sumusunod:
Bago ilagay ang distribution transformer sa operasyon, kung ito ay nasa lugar na may mataas na humidity o may maraming ulan, ang moisture ay makakapasok at magdudulot ng pagkabalat ng insulation.
Sa panahon ng pag-iimbak, paglipad, at operasyon, ang hindi maayos na pag-aalamin ay maaaring maging sanhi ng pagpasok ng moisture, impurities, o iba pang contaminants sa distribution transformer oil, na malaking nakakabawas ng lakas ng insulation.
Sa proseso ng paggawa, kung ang inner layer ng winding ay hindi lubusang inimpregnate at completely dried, o kung ang mga joint ng winding lead ay hindi maayos na welded, ang incomplete insulation ay maaaring maging sanhi ng inter-turn at inter-layer short-circuits. Kapag malapit o nararating na ang serbisyo buhay, ang insulation ay natural na nagiging charred at black, at ang mga katangian ng insulation ay bumababa, na ito ang pangunahing sanhi ng mga kapansanan sa mga lumang distribution transformers.
Sa ilang mga lumang distribution transformers na hindi na maintindihan para sa matagal na panahon, sa iba't ibang dahilan, ang lebel ng langis ay bumaba, at ang insulating oil ay nakakamit ng malawak at matagal na pakikipag-ugnayan sa hangin. Ang malaking bilang ng moisture sa hangin ay pumapasok sa insulating oil, na nakakabawas ng lakas ng insulation.
2.3.4 Pangunahing Mga Factor na Nakakaapekto sa Insulation Faults ng Distribution Transformer
Ang pangunahing mga factor na nakakaapekto sa performance ng insulation ng distribution transformers ay kasama ang temperatura, humidity, pamamaraan ng protection ng langis, at impluwensya ng over-voltage.
Impluwensya ng Temperatura. Ang mga power distribution transformers ay gumagamit ng oil-paper insulation. Sa iba't ibang temperatura, may iba't ibang equilibrium relationship curves para sa water content sa langis at papel. Sa pangkalahatan, kapag tumaas ang temperatura, ang tubig sa papel ay inililabas sa langis; kabaligtaran, ang papel ay sumasipsip ng tubig mula sa langis. Kaya, kapag mataas ang temperatura, ang micro-water content sa insulating oil ng distribution transformer ay malaki; kung hindi, maliit.
Ang serbisyo buhay ng isang distribution transformer ay depende sa degree ng aging ng insulation, at ang aging ng insulation ay depende sa operating temperature.
Impluwensya ng Humidity. Ang presence ng moisture ay maaaring mapabilis ang degradation ng cellulose. Ang trace amounts ng moisture sa insulating oil ay isa sa mga mahalagang factor na nakakaapekto sa mga katangian ng insulation. Ang presence ng trace moisture sa insulating oil ay napakasama para sa electrical at physical-chemical properties ng insulation medium. Ang moisture ay maaaring bawasan ang spark discharge voltage ng insulating oil, taasan ang dielectric loss factor tgδ, mapabilis ang aging ng insulating oil, at masira ang insulation performance. Ang pagpasok ng moisture sa equipment ay hindi lamang nagsisimula sa pagbawas ng operational reliability at serbisyo buhay ng electrical equipment, pero maaari ring maging sanhi ng pinsala sa equipment at maging panganib sa personal safety.
Impluwensya ng Over-Voltage.
Impluwensya ng Transient Over-Voltage. Ang phase-to-ground voltage na nilikha sa normal na operasyon ng three-phase distribution transformer ay 58% ng phase-to-phase voltage. Gayunpaman, kapag may single-phase fault, ang voltage sa main insulation para sa neutral-grounded system ay tataas ng 30%, at para sa non-neutral-grounded system, ito ay tataas ng 73%. Kaya, maaaring masira ang insulation.
Impluwensya ng Lightning Over-Voltage. Dahil sa steep wavefront ng lightning over-voltage, ang voltage distribution sa winding insulation (inter-turn at insulation) ay napakahiwalay. Ito maaaring mag-iwan ng discharge traces sa insulation, na siyang nagdudulot ng pinsala sa solid insulation, tulad ng pagsabog ng low-voltage terminal insulators.
Impluwensya ng Switching Over-Voltage. Dahil sa gentle wavefront ng switching over-voltage, ang voltage distribution ay medyo linear. Kapag ang switching over-voltage wave ay inilipat mula sa isang winding sa isa pa, ito ay proporsyonal sa bilang ng turns sa pagitan ng dalawang windings. Kaya, madaling mabawasan at masira ang main insulation o inter-phase insulation.
Impluwensya ng Short-Circuit Electrodynamic Force. Ang electrodynamic force sa outlet short-circuit maaaring maging sanhi ng deformation ng windings ng distribution transformer at pag-shift ng leads, na nagbabago sa orihinal na insulation distance. Ito ay nagdudulot ng pag-init ng insulation, mapabilis ang aging, o maging sanhi ng pinsala, na nagreresulta sa discharge, arcing, at short-circuit faults.
Sa kabuuan, ang pag-unawa sa performance ng insulation ng distribution transformers at ang paglalapat ng maayos na operasyon at maintenance ay direktang nakakaapekto sa ligtas na operasyon, serbisyo buhay, at reliabilidad ng power supply ng distribution transformers. Ang mga power distribution transformers ay mahalagang at pangunahing equipment sa rural power grids. Bilang mga personnel at manager ng operation at maintenance ng distribution transformers, kinakailangang unawain at ma-master ang insulation structure, material properties, quality ng proseso, pamamaraan ng maintenance, at scientific diagnostic techniques ng power distribution transformers, at gawin ang optimized at maayos na operasyon management upang tiyakin ang efficiency, serbisyo buhay, at reliabilidad ng power supply ng power distribution transforme.
2.4 Iba pang Mga Kapansanan
2.4.1 Core Faults
Multiple-Point Grounding ng Core
Kapag nasira ang bushing ng through-bolt ng core clamping plate at nakontak nito ang core, nabubuo ang maramihang punto ng pagbondo (multiple-point grounding), na nagdudulot ng lokal na sobrang pag-init ng core at pinsala sa insulation ng coil.
May mga dayuhang metal o metal na pulbos sa pagitan ng core at ng clamping plate. Sa ilalim ng puwersa ng electromagnetic, nabubuo ang isang "metalikong tulay" (metal bridge), na nagdudulot ng maramihang punto ng pagbondo.
Ang insulation sa pagitan ng core at ng clamping plate ay basa o nasira sa maraming lugar, na nagreresulta sa mababang resistensya ng pagbondo sa maraming punto sa pagitan ng core at ng clamping plate.
Maikling Sirkito ng Core Silicon Steel Sheets
Bagaman pinahiran ng insulating paint ang silicon steel sheets, maliit ang resistensya nito at kakayanin lamang na putulin ang eddy currents. Kapag tumanda nang natural o nasira ang insulating paint sa ibabaw ng silicon steel sheets dahil sa matagalang operasyon, malaking eddy-current loss ang bubuo, na magdudulot ng lokal na sobrang pag-init ng core at magreresulta sa pagsabog ng insulation at maikling sirkito ng mga winding ng distribution transformer, na maaaring magdulot ng pagsusunog.
2.4.2 Mga Kamalian ng No-Load Tap-Changer
Pagkalantad at Pagpasok ng Kagatog sa Tap-Changer:Dahil sa pagtagas ng langis sa pangkalahatang takip, bushing, tap-changer, dulo ng takip, oil valve, atbp., matagal na nakalantad ang tap-changer sa hangin. Bukod dito, dahil ang oil level indicator ng distribution transformer ay naka-set sa gitna ng oil conservator, ang mga carbide na nabuo habang gumagana ang distribution transformer ay magbubunga ng mga sangkap tulad ng oil coke kapag pinainit. Ang mga sangkap na ito ay madaling bumara sa breathing hole ng oil level indicator. May bahagyang distribution transformer oil na nananatili sa oil level indicator. Kapag nagbago ang load at ambient temperature, hindi nagbabago ang antas ng langis sa tubo ng oil level indicator, kaya mahirap itong madiskubre agad. Matapos ang ilang panahon na maging basa ang insulation ng tap-changer dahil sa pakikipag-ugnayan sa hangin, lumalabo ang performance nito, na nagdudulot ng discharge short-circuit.
Sobrang Init na Temperatura:Ang no-load tap-changer ng isang distribution transformer sa normal na operasyon ay palaging nalulubog sa langis na may temperatura na mas mataas kaysa normal. Ito ay magdudulot ng carbon film at dumi ng langis sa mga contact ng tap-changer, na nagreresulta sa pag-init ng contact. Kapag uminit ang mga contact, bumababa ang pressure ng spring o bumabagu ang hugis ng mga bahagi, na higit pang pinalala ang pag-init ng contact, kaya nagdudulot ito ng arc short-circuit at pagsusunog ng distribution transformer.
Likas na Depekto:Ang tap-changer ay may mahinang kalidad, na may mga problema tulad ng hindi makatwirang istraktura, hindi sapat na presyon, hindi mapagkakatiwalaang contact, at hindi kumpleto ang pagkakatugma sa pagitan ng posisyon ng panlabas na word wheel at ng aktuwal na posisyon sa loob. Ito ay nagdudulot ng hindi kumpletong contact sa pagitan ng moving at static contacts. Ang hindi naka-align na moving at static contacts ay binabawasan ang distansya ng insulation sa pagitan ng dalawang taps, na nag-trigger ng inter-phase short-circuit o discharge sa lupa.
Mga Dahilang Dulot ng Tao:Ang ilang electrician ay hindi nauunawaan ang prinsipyo ng no-load voltage regulating switch, at madalas nilang ina-adjust nang mali o hindi kumpleto ang voltage, na nagreresulta sa bahagyang contact o misalignment ng moving at static contacts.
2.4.3 Bushing Flashover
Ang flashover discharge sa bushing ay isa rin sa mga karaniwang abnormalidad ng distribution transformer. Ang mga sumusunod ang mga dahilan ng ganitong uri ng abnormalidad:
Matapos tumanda at tumagas ang rubber bead, sumipsip ito ng conductive dust mula sa hangin sa ibabaw ng bushing. Sa ulap o maulan, nagaganap ang pollution flashover, na nagdudulot ng single-phase grounding o inter-phase short-circuit sa high-voltage side ng distribution transformer.
Nabagsak ang mga dayuhang bagay sa takip ng distribution transformer, tulad ng mga sanga na napapawi sa takip ng malakas na hangin, na nagdudulot ng bushing discharge o inter-phase short-circuit.
Ang pagkasira ng distribution transformer bushing dahil sa panlabas na impact, mechanical stress, o thermal stress ay isa ring salik na nagdudulot ng flashover.
2.4.4 Mga Kamalian Dulot ng Sobrang Voltage
Lightning Over-Voltage:Karamihan sa mga high-at low-voltage na linya ng rural distribution transformer ay overhead lines. Mataas ang posibilidad na maapektuhan ng kidlat sa mga bundok, gubat, at datar na lugar. Kapag hinampas ng kidlat ang linya, nabubuo ang impulse voltage na maraming beses na mas mataas kaysa rated voltage sa mga winding ng distribution transformer. Kung ang mga lightning arrester na naka-install sa high-at low-voltage outlets ng distribution transformer ay hindi makapagbibigay ng epektibong proteksyon o mayroon silang sariling nakatagong panganib, tulad ng hindi sabay na pinapasok ang mga arrester, mahinang pagbondo sa lupa ng mga arrester, o labis na grounding resistance, mahihirapan iwasan ang pinsala sa distribution transformer dulot ng kidlat.
Ferroresonance sa Sistema:Sa isang 10 kV power distribution system, marami ang maliit na distribution transformer, electric welder, at speed-regulating machine. Ang katumbas na inductance at capacitance ng sistema ay maaaring magkatumbas o magkalapit, na nagdudulot ng resonance sa sistema. Habang nasa resonance, bukod sa biglang pagtaas ng kasalukuyang daloy ng distribution transformer at pagsabog ng fuse, nabubuo rin ang sobrang voltage, na nagdudulot ng flashover o pagsabog ng bushing ng distribution transformer.
2.4.5 Hindi Tamang Pagpili ng Fuse Elements
Ang mga distribution transformers ay karaniwang pinoprotektahan ng mga fuse. Kung ang fusing current ay napili na masyadong maliit, madaling matutunaw ito sa normal na kondisyon ng operasyon, nagresulta sa pagkakasira ng supply ng kuryente sa mga user. Kung ang fusing current ay napili na masyadong malaki, hindi ito magiging epektibong proteksyon. Sa mga distribution transformers sa rural areas, dahil sa iba't ibang kadahilanan, ang mga copper wires, aluminum wires, at iron wires ay kadalasang ginagamit bilang pagsasalitain ng mga fuse elements, kaya ang distribution transformer ay hindi maaring mabigyan ng epektibong proteksyon. Sa normal na paggamit, ang mga kriteryo para sa pagpili ng fuse elements ay sumusunod: para sa mga distribution transformers na may kapasidad na higit sa 100 kVA, ang primary-side fuse element ay dapat na nakakonfigure sa rated current na 1.5 - 2.0 beses ang rated current ng transformer; para sa mga distribution transformers na may kapasidad na mas mababa sa 100 kVA, ang primary-side fuse element ay dapat na nakakonfigure sa rated current na 2.0 - 3.0 beses ang rated current ng transformer; ang low-voltage-side fusing element ay dapat na napili batay sa 1.1 beses ang rated current.
2.4.6 Iba pang Kadahilanan
Dahil ang primary at secondary leads ng distribution transformer ay parehong copper screws, at ang overhead lines ay karaniwang gumagamit ng aluminum wires, nagaganap ang ionization sa copper-aluminum interface dahil sa impluwensya ng external factors, nabubuo ang oxide film sa pagitan ng copper at aluminum. Ang contact resistance ay tumataas, nagdudulot ng pagkakasira ng copper screws, nuts, at leads sa lead-out point.
Sa panahon ng maintenance o installation process, kapag in tighten o in loosen ang nuts ng mga lead ng distribution transformer, ang conductive screws ay umuugoy nang may kasabay, nagresulta sa disconnection ng primary-side coil leads o inter-phase short-circuit dahil sa soft copper sheets ng secondary-side leads na nagtutokhang-tokhang.
Ang mga parallel-operating distribution transformers ay hindi naipapatunayan ang phase pagkatapos ng maintenance, testing, o cable replacement. Ang random wiring ay nagresulta sa maliwang phase sequence. Pagkatapos mapatakbo ang mga distribution transformers, mabibigyang-daan ang pagbuo ng malaking circulating current, nagdudulot ng pagkakasira ng mga distribution transformers.
Dahil ang karamihan sa mga lighting loads ay gumagamit ng single-phase power supply at ang management ay hindi sapat, ang mga distribution transformers ay kadalasang nag-ooperate sa unbalanced three phases sa mahabang panahon, nagdudulot ng pag-age ng insulation ng tiyak na phase coil at pagkakasira ng mga distribution transformers.
3. Mga Preventive Measures
3.1 Pre-Commissioning Inspection
Bago ipatakbo ang isang distribution transformer, kinakailangan ang on-site inspection. Ang pangunahing nilalaman ay sumusunod:
Suriin kung ang oil-level gauge sa oil conservator ay buo, at kung ang antas ng langis ay malinaw at nasa oil-level line na naka-ugnay sa ambient temperature.
Suriin kung ang cover plate, bushings, oil-level gauge, oil drain valve, atbp. ay maayos na sealed at kung mayroong anumang oil-leakage phenomenon.
Suriin kung ang explosion-proof membrane ng explosion-proof tube (safety air duct) ay buo, at kung ang moisture-absorbing agent ng breather ay expired na.
Suriin kung ang shell ng distribution transformer at ang neutral-point grounding sa low-voltage side ay matatag at reliable, at kung ang grounding resistance ay sumasang-ayon sa mga requirement.
Suriin kung ang koneksyon sa pagitan ng primary at secondary outlet bushings ng distribution transformer at ang mga wire ay maayos, at kung ang mga phase colors ay tama.
Ikuha ang insulation resistance at DC resistance ng distribution transformer, na dapat na sumunod sa mga naaangkop na provision ng GB 50150 - 1991 Electrical Equipment Installation Engineering - Electrical Equipment Commissioning Test Standard.
Kung lahat ng nabanggit na inspeksyon ay qualified, una ay i-energize ang distribution transformer nang walang load, suriin kung may anumang abnormal na electromagnetic sound, at i-measure kung ang secondary-side voltage ay balanced. Kung ito ay balanced, ito ay nagpapahiwatig na ang transformation ratio ng distribution transformer ay normal, walang inter-turn short-circuit, at ang distribution transformer ay maaaring mag-operate nang may load nang normal.
3.2 Pansinin Habang Nakapag-ooperate
Makipag-alam nang maingat sa paligid ng rack ng distribution transformer (tulad ng landslides, illegal buildings), at kung mayroong ultra-high trees. Suriin kung ang mga puno na ito ay maaaring bumagsak sa distribution transformer dahil sa impluwensya ng malakas na hangin, atbp., nagdudulot ng low-voltage o high-voltage short-circuit ng distribution transformer at pagkakasira nito.
Makipag-alam nang maingat kung ang poste ng rack ng distribution transformer ay matatag at kung mayroong panganib na bumagsak ang poste.
Palakasin ang pag-inspeksyon sa mga low-voltage lines sa distribution area. I-cut down ang mga ultra-high trees sa line corridor nang agad upang maiwasan ang mga low-voltage line short-circuit faults.
Linisin nang maingat ang mga low-voltage outlets ng distribution transformer. Palitan o ayusin ang mga nasirang at messy 400V/220V low-voltage main lines upang maiwasan ang mga low-voltage line short-circuit at disconnection faults.
Sa panahon ng operasyon ng distribution transformer, regular na suriin kung ang three-phase voltage at load ay balanced. Kung may seryosong imbalance, gawin ang mga hakbang upang i-adjust.
Regular na suriin ang kulay at antas ng langis ng distribution transformer, at kung may anumang oil leakage. Alamin at iwasan ang mga defect nang agad upang maiwasan ang pagkakasira ng tap-changer at windings.
Regular na linisin ang dumi at abo sa distribution transformer. Suriin kung may flashover discharge sa mga bushings, kung ang grounding ay maayos, at regular na telemeterin ang grounding resistance. (Para sa mga distribution transformer na may kabuuang kapasidad na higit sa 100 kVA, ang grounding resistance ng grounding device ay hindi dapat lumampas sa 4Ω, at ang grounding resistance ng bawat repeated grounding device ay hindi dapat lumampas sa 10Ω; para sa mga distribution transformer na may kabuuang kapasidad na 100 kVA o mas mababa, ang grounding resistance ng grounding device ay hindi dapat lumampas sa 10Ω, at ang grounding resistance ng bawat repeated grounding device ay hindi dapat lumampas sa 30Ω, at dapat may hindi bababa sa 3 repeated groundings.)
Kapag inilalagay o inaalis ang mga leads ng distribution transformer, sumunod nang mahigpit sa maintenance process upang iwasan ang pagkabigo ng mga leads sa loob. Pumili ng wastong wiring method para sa mga wires, tulad ng paggamit ng copper - aluminum transition clamps o wire plates. I-apply ang conductive paste sa contact surface upang mapalaki ang contact area at conductivity, at mabawasan ang oxidation at pag-init.
Ayon sa teknikal na pangangailangan ng 10/0.4kV distribution transformers, ilagay ang lightning arresters sa primary at secondary sides ng distribution transformer, at iground ang grounding leads ng lightning arresters, ang shell ng distribution transformer, at ang neutral point ng secondary side nito. Sumunod sa annual preventive test, at palitan agad ang mga di-kwalipikadong lightning arresters upang mabawasan ang pinsala sa mga distribution transformers dahil sa over-voltage dahil sa lightning strikes at resonance. Aktibong ipaglaban ang paggamit ng S11 series new-type lightning-proof at energy-saving distribution transformers.
Ilagay ang fuses o drop-out fuses sa parehong sides ng distribution transformer, at i-configure ang angkop na fuse elements. Ang mga requirement para sa pagsusunod ng fuse elements ay: ang rated current ng primary-side fuse element ay pinili batay sa multiple ng rated current ng transformer. Para sa mga transformer na 10 - 100 kV·A at ibaba, ito ay 1 - 3 beses; para sa mga transformer na higit sa 10 - 100 kV·A, ito ay 1.5 - 2 beses; ang rated current ng secondary-side fuse element ay pinili batay sa secondary-rated current ng transformer; para sa isang dedicated transformer para sa single motor, inaangkin ang starting current, ang rated current ng secondary-side fuse element ay maaaring pinili bilang 1.3 beses ang rated current ng transformer.
Bago at pagkatapos ng bawat adjustment ng no-load tap-changer, sukatin ang DC resistance value nang dalawang beses, at gumanap ng records. I-compare kung ang three-phase DC resistance ay balanced (ang inter-phase difference ay hindi hihigit sa 4%, at ang line-to-line difference ay hindi hihigit sa 2%). I-compare ang pagbabago ng three-phase DC resistance bago at pagkatapos ng adjustment, at ang difference ng three-phase DC resistance at ang historical value. Kailangang siguraduhing normal at walang error ang adjustment bago gamitin ang transformer.
4. Conclusion
Karamihan sa mga fault ng mga distribution transformers ay dulot ng hindi sapat na pamamahala at hindi tama na operasyon at maintenance. Una, paigtingin ang inspeksyon at pamamahala ng mga equipment. Agad na alisin ang mga puno, illegal na buildings, at geological safety hazards sa paligid ng low-voltage outlet rack at corridor. Sa parehong oras, agad na alisin ang mga defect sa transformer body. Pangalawa, gumawa ng mabuting trabaho sa load forecasting at monitoring. Mabuti na suriin ang load situation ng transformer upang iwasan ang over-load o serious three-phase unbalanced operation.
Pangatlo, gumawa ng mabuting trabaho sa lightning protection measures. Agad na idetect ang grounding resistance at palitan ang di-kwalipikadong lightning arresters o ilagay ang lightning arresters. Ika-apat, ilagay ang fuses o drop-out fuses sa parehong sides ng distribution transformer at i-configure ang angkop na fuse elements. Ika-lima, sumunod nang mahigpit sa regulasyon at maintenance process. Ika-anim, gawin ang on-site inspection ng distribution transformer bago ito ilagay sa operasyon at siguraduhing kwalipikado. Sa ganitong paraan, maaaring maiwasan ang karamihan ng mga fault tulad ng burning ng mga distribution transformers.