Термално и механичко тестiranje на дистрибутивни трансформатори: Осигурување на надежност и долговечност

Вовед

В комплексната област на дистрибуцијата на електрична енергија, дистрибутивните трансформатори играат критичка улога. Овие трансформатори се одговорни за намалување на напонот од првичните нивоа на дистрибуција до соодветните кориснички напони. Нивната правилна функционалност е важна за одржување на стабилна и ефикасна мрежа за дистрибуција. Овој чланок се фокусира на две есенцијални аспекти на оценката на дистрибутивните трансформатори: термичко испитување и механички испитување, истовремено истражувајќи како да се спречат прекинувањата во услугата и управувањето со варијациите на напонот.

Термично испитување на дистрибутивните трансформатори

Значењето на термичката инспекција

Дистрибутивните трансформатори генерираат топлина во време на работа. Топлината пред сѐ се создава поради загуби во витачите и хистерезис во јаждевите на трансформаторите. Неконтролирано натрупување на топлина во трансформаторите може да доведе до деградација на изолацијата, убрзан процес на стареење на трансформаторите и значителен ризик од катастрофални повреди. Редовните термички инспекции на трансформаторите се од огромно значење. Овие инспекции, кои вклучуваат мониторинг на температурата и детекција на топли точки во трансформаторите, делуваат како системи за рано опozoruvanje. Со брзо идентификување на термички аномалии во трансформаторите, техници можат да предупредат повреди и да осигураат непрекината достава на електрична енергија преку мрежата за дистрибуција.

Клучни компоненти на термичките испитувања за трансформаторите

Неколку тестови формираат основата на термичките испитувања за дистрибутивните трансформатори:

• Испитување на температурски повикување: Овој основен тест за трансформаторите мери повикувањето на температурата во витачите и масло на трансформаторите под номинален оптерење. Одступства од поставените стандарди во трансформаторите сигнализираат потенцијални проблеми како неефикасно хладење или проблеми со интерни отпори. Такви пронајдени подбудуваат поблиска инспекција на компоненти како што се хладилен вентилатори, перја или ниво на хладило во трансформаторите.

• Инспекција со термичко сликање: Инфрачервени камери се користат во овој неинвазивен метод на инспекција на трансформаторите. Те мапираат површинските температури на трансформаторите, светлувајќи скриени топли точки, кои можат да бидат причинети од лоши конексии или блокирани дукти во трансформаторите. Ова овозможува целосни поправки на трансформаторите пред да се случи повреда на изолацијата.

• Анализа на температурата на масло: Узорково и испитување на вискозитетот и содржината на киселина во масло на трансформаторите дава вештачи за нивните нивоа на термички стрес. Повишена киселинност во маслото на трансформаторите указува на префрла нагрев, што активира инспекција на изворите на топлина и механизми за хладење во трансформаторите.

Протоколи и стандарди за инспекција на трансформаторите

Стандарди како IEEE C57.12.90 и IEC 60076 задолжуваат систематски термички инспекции на трансформаторите. Во текот на испитувањето, техници симулираат услови на полна оптеретеност на трансформаторите додека внимателно следат температурските градиенти. На пример, испитувањето на температурско повикување на трансформаторите бара стабилизација на трансформаторите за неколку часа пред да се запишуваат прочитињата. Подробна документација на секоја инспекција на трансформаторите, вклучувајќи амбиентни услови, временски периоди на испитување и термички профили, овозможува анализа на трендовите на трансформаторите во текот на времето.

Честота и адаптивни стратегии за инспекција на трансформаторите

Честотата на термичките инспекции на трансформаторите зависи од различни фактори како варијација на оптерењето и амбиентни услови. Дистрибутивните трансформатори во градски области со флуктуирачки оптерења можеби ќе бараат месечни инспекции, додека оние во селски области можат да се задоволат со четвртгодишни проверки. Во топли климати, интервалите помеѓу термичките инспекции на трансформаторите се скратени за да се спречат ефектите на топлинскиот стрес. Напредните системи за мониторинг сега овозможуваат непрекинати термички инспекции на трансформаторите преку вградени сензори, кои пренасаат реално време податоци од трансформаторите до контролни центрови.

Победување на предизвици при инспекцијата на трансформаторите

Термичките инспекции на трансформаторите се соочуваат со одредени предизвици. Забележливо, лажни позитивни случаи можат да се случат поради транзиторни пики на оптерење во трансформаторите. За да се намали ова, техниците корелативираат термички податоци со електрични параметри, како што се оптеретни стројеви во трансформаторите. Повеќе, пристап до недостапни компоненти, како што се интерни витачи во трансформаторите, бара специјализирана експертиза. Некои инспекции на трансформаторите бараат излив на масло, што бара стриктно следење на детални протоколи за безбедност. Редовна калибрација на термички сензори во трансформаторите осигурува точни резултати од инспекцијата.

Интеграција на термичката инспекција со одржуването на трансформаторите

Термичките инспекции на трансформаторите служат како мост меѓу собирањето на податоци и акции за одржуване. Комплетен извештај за инспекција на трансформаторите, кој обележува топли точки, неефикасности во хладењето или деградација на масло во трансформаторите, води до натпреварни интервенции. На пример, ако инспекцијата со термичко сликање открие заблокирана хладилен перо во трансформатор, чистењето или замената станува приоритет. Со вградување на термички инспекции во предизвидливите графици за одржуване на трансформаторите, операторите можат да продолгоат жизнената временска длабочина на трансформаторите и да намалат слабости на мрежата.

Механичко испитување на дистрибутивните трансформатори

Незаменимото на механичката инспекција за трансформаторите

Дистрибутивните трансформатори се изложени на механички стресови низ нивниот животен век. Електричните повреди можат да генерираат интензивни електромагнетни сили кои можат да деформираат витачите на трансформаторите. Повеќе, сеизмичка активност или жестоко третман при превоз можат да повредат интерни компоненти на трансформаторите. Редовни механички инспекции, од визуелни проверки до динамички испитувања на трансформаторите, се есенцијални за откривање на скриени грешки. Со рано откривање на механички слабости на трансформаторите, операторите можат да се заштитат од внезапни повреди кои можат да прекинат доставата на електрична енергија и да опасат целата инфраструктура која зависи од овие трансформатори.

Основни компоненти на механичките испитувања за трансформаторите

Неколку тестови се есенцијални за механичките испитувања на дистрибутивните трансформатори:

• Импулсни испитувања на кратки кола: Ова испитување симулира услови на повреда за оценка на способноста на трансформаторите да издразне електромагнетни сили. Одступства во импедансата или преместување на витачите во трансформаторите сигнализираат механички стрес, што подстакнува инспекција на захлопуващи структури и поддршни рамови во трансформаторите.

• Инспекција со анализ на вибрација: Сензори се користат за мониторинг на вибрациите во време на работа на трансформаторите. Абнормални фреквенции обележани во трансформаторите указуваат на проблеми како што се лоши делови, несоодветни јаждеви или повредени хладилен вентилатори. Овој неинвазивен метод на инспекција помага на техници да идентификуваат и да поправат механички проблеми во трансформаторите пред да се ескалираат.

• Механичко испитување на удари: Применето во производствен процес или после превоз на трансформаторите, овој тест оценува одбојноста на трансформаторите на удари. Тести со пад или сеизмички симулации откријуваат слабости во компоненти како танк, бушинг или конечни врски на трансформаторите, што подстакнува инспекција на критични врски.

Протоколи и стандарди за инспекција на трансформаторите

Стандарди како IEEE C57.12.90 и IEC 61378 задолжуваат строги механички инспекции на трансформаторите. Во текот на испитувањето, техниците следат прецизни процедури. На пример, испитувањето на кратки кола во трансформаторите бара контролирано влевање на ток додека внимателно се следат механичките одговори на трансформаторите. Подробна документација на секоја инспекција на трансформаторите, вклучувајќи параметри на испитување, набљудени деформации и препораки за поправка, гради историски запис за буднина анализа на трансформаторите.

Честота и контекстуална адаптација за инспекција на трансформаторите

Честотата на механичките инспекции на трансформаторите варира во зависност од сценарија на користење. Дистрибутивните трансформатори во региони со сеизмичка активност можат да се подложат на квартални испитувања на вибрација, додека оние во стабилни околини можат да се задоволат со годишни проверки. Ново инсталирани трансформатори често примаат моментални испитувања по превоз за верификација на нивната целост. Напредните системи за мониторинг сега овозможуваат непрекинати механички испитувања на трансформаторите преку вградени сензори за деформација и акселерометри.

Победување на предизвици при инспекцијата на трансформаторите

Механичките инспекции на трансформаторите доаѓаат со своји собствени комплексности. Откривањето на интерни повреди без демонтирање на трансформаторите е значителен пречек. Некои инспекции, како што се ултразвучни испитувања за скриени пукнатини во трансформаторите, бараат специјализирана експертиза. Повеќе, диференцирањето на нормална поносност од абанормална деградација во трансформаторите бара искуство. За да се надомести овие предизвици, техниците комбинираат многу методи на инспекција, како што е анализата на вибрација со визуелни инспекции, и користат историски податоци за компаративни оценки на трансформаторите.

Интеграција на механичката инспекција со одржуването на трансформаторите

Механичките инспекции на трансформаторите служат како критична врска меѓу дијагноза и акција. Комплетен извештај за инспекција на трансформаторите, кој обележува проблеми како лоши болци, деформирани витачи или компромитирани поддршни структури, диктира натпреварни поправки или замени на компоненти. На пример, ако инспекцијата на вибрација открие неправилно поставен јаждев во трансформатор, реалигнирањето и повторно затеснување стануваат главни приоритети. Со вградување на механичките инспекции во предизвидливите графици за одржуване на трансформаторите, операторите можат да продолгоат жизнената временска длабочина на трансформаторите и да ја заздебаат одбојноста на мрежата.

Спручување на прекинувањето на услугата во дистрибутивните трансформатори

Како работат трансформаторите, вторичните делови и предизводи

Дистрибутивните трансформатори намалуваат напонот од дистрибутивниот или првичен фидер напон до корисничкиот напон. Тие се поврзани со првичниот фидер, под-фидери и латерали преку првични предизводи или предизводи со захлопување. Првичниот предизвод одсоединува неговиот асоцирани дистрибутивен трансформатор од првичниот фидер кога се случи повреда на трансформаторот или повреда на вторичната кружница со низки импеданс. Предизводите со захлопување, кои обично се затворени, даваат удобен начин за одединување на малите дистрибутивни трансформатори за инспекција и одржувание.

Доволна заштита против прекомерно оптерење на дистрибутивниот трансформатор не може да се постигне само со првичен предизвод. Ова е поради разликата во формата на неговата крива на ток-време и безопасната крива на ток-време на дистрибутивниот трансформатор. Ако се користи доволно мали предизвод за да се овозможи целосна заштита против прекомерно оптерење на трансформаторот, многу од цената прекомерно оптерење на трансформаторот ќе се изгуби бидејќи предизводот ќе се прекине претходно. Таков мали предизвод исто така често се прекинува ненужно на токови од таласи. Затоа, првичниот предизвод треба да се избере базирано на да се овозможи само заштита против кратки кола, со неговата минимална величина на прекинување обично надминува 200% од пуната токова капацитет на неговиот асоцирани трансформатор.

Дистрибутивните трансформатори поврзани со надворешни отворени жични фидери често се подложени на тешки бурни возбуди. За да се намали повредата на изолацијата и повредата на трансформаторите од бурни возбуди, често се користат бурни арестери со овие трансформатори.

Вторичните водици на дистрибутивниот трансформатор типички се тешко поврзани со радијални вторични кружници, од кои се тапаат корисничките услуги. Ова значи дека трансформаторот нема заштита против прекомерно оптерење и високи импедансни повреди на неговите вторични кружници. Релативно мал број на дистрибутивни трансформатори се изгоруваат од прекомерно оптерење, главно затоа што често не се користат до нивната максимална капацитет за прекомерно оптерење. Друг фактор кој допринаосува до мал број на повреди поврзани со прекомерно оптерење е честите проверки на оптерењето и корективни мерки пред да се случат опасни прекомерни оптерења. Меѓутоа, високи импедансни повреди на нивните вторични кружници веројатно предизвикуваат повеќе повреди на дистрибутивни трансформатори од прекомерно оптерење, особено во области со лоши услови на дрвјата.

Предизводите во вторичните водици на дистрибутивните трансформатори малку повеќе се ефикасни во спречување на изгарувањето на трансформаторите од првичните предизводи, за слични причини. Правилниот начин да се добие задоволителна заштита на дистрибутивниот трансформатор против прекомерно оптерење и високи импедансни повреди е да се инсталира прекинувач во вторичните водици на трансформаторот. Кривата на прекинување на овој прекинувач мора да биде правилно координирана со безопасната крива на ток-време на трансформаторот. Првичниот предизвод исто така мора да биде координиран со вторичниот прекинувач така што прекинувачот ќе прекине на било кој ток кој може да премине низ него пред да се повреди предизводот.

Повредите на корисничката услуга врска од вторичната кружница до услугниот превключувач се екстремно ретки. Затоа, користењето на вторичен предизвод во точката каде што услугната врска тапа на вторичната кружница не е економски оправдано, освен во необични случаи како големи услуги од подземни вторични кружници.

Размислување за варијациите на напонот

При претпоставка дека максималната варијација на напонот е околу 10% на било кој услуген превключувач, делбата на овој пад меѓу различните делови на системот, под пун оптерење, може да биде приближно како следи:

• 2% варијација на напонот во првичниот фидер меѓу првиот и последниот трансформатор

• 2.5% варијација на напонот во дистрибутивниот трансформатор

• 3% варијација на напонот во вторичната кружница

• 0.5% варијација на напонот во корисничката услугна врска

Чинот дека напонот на првичната страна на првиот дистрибутивен трансформатор обично не може да се одржи точно објаснува другите 2%.

Овие цифри се типични за надворешни системи кои доставуваат резиденцијални оптерења. Меѓутоа, може да се очекуваат значителни разлики во подземни системи каде што се користат кабелски кружници и големи дистрибутивни трансформатори, или кога се доставуваат индустријски и комерцијални оптерења.

Економичната големина на комбинацијата од дистрибутивен трансформатор и вторична кружница за било која униформна густина на оптерење и тип на конструкција, при специфични пазарски цени, може лесно да се определи еднаш кога се установи тоталниот дозволен пад на напонот во овие две делови на системот. Ако трансформаторот е премногу голем, цената на вторичната кружница и тоталната цена ќе бидат премногу. Обратно, ако трансформаторот е премногу мал, цената на трансформаторот и тоталната цена ќе бидат премногу високи.

Об