Pengujian Prestasi Terma dan Mekanikal Peralihan Pembahagian: Menjamin Kebolehpercayaan dan Kekalannya

Pengenalan

Dalam landskap pengedaran kuasa yang kompleks, transformer pengedaran memainkan peranan penting. Transformer ini bertanggungjawab untuk menurunkan voltan dari aras pengedaran utama kepada voltan penggunaan yang sesuai bagi pengguna akhir. Fungsi yang betul adalah penting untuk mengekalkan grid kuasa yang stabil dan cekap. Artikel ini mengkaji dua aspek penting penilaian transformer pengedaran: ujian prestasi termal dan ujian prestasi mekanikal, sambil juga meneroka bagaimana mencegah gangguan perkhidmatan dan mengurus variasi voltan.

Ujian Prestasi Termal Transformer Pengedaran

Kepentingan Pemeriksaan Termal

Transformer pengedaran menghasilkan haba semasa operasi. Haba ini terutamanya dihasilkan disebabkan kehilangan gulungan dan histeresis inti dalam transformer ini. Penumpukan haba yang tidak terkawal dalam transformer boleh menyebabkan penurunan isolasi, mempercepatkan proses penuaan transformer, dan membawa risiko yang signifikan terhadap kegagalan bencana. Oleh itu, pemeriksaan termal berkala transformer sangat penting. Pemeriksaan-pemeriksaan ini, yang termasuk pemantauan suhu dan pengesanan titik panas dalam transformer, bertindak sebagai sistem amaran awal. Dengan mengenal pasti anomali termal dalam transformer dengan segera, teknisi dapat mencegah kerusakan dan memastikan penghantaran kuasa tanpa gangguan melalui rangkaian pengedaran.

Komponen Ujian Termal Utama untuk Transformer

Beberapa ujian membentuk asas pemeriksaan prestasi termal untuk transformer pengedaran:

• Ujian Kenaikan Suhu: Pemeriksaan asas untuk transformer, ujian ini mengukur kenaikan suhu dalam gulungan dan minyak transformer di bawah beban berperingkat. Penyimpangan dari piawaian yang ditetapkan dalam transformer menandakan masalah potensial seperti pendinginan yang tidak cekap atau masalah rintangan dalaman. Temuan-temuan ini mendorong pemeriksaan lebih lanjut komponen-komponen seperti kipas pendingin, sirip, atau tahap pendingin dalam transformer.

• Pemeriksaan Imej Termal: Kamera inframerah digunakan dalam teknik pemeriksaan bukan invasif ini untuk transformer. Mereka memetakan suhu permukaan transformer, menyorot titik panas tersembunyi, yang mungkin disebabkan oleh sambungan longgar atau saluran yang tersumbat dalam transformer. Ini membolehkan pembetulan tertumpu dalam transformer sebelum kerusakan isolasi berlaku.

• Analisis Suhu Minyak: Sampel dan ujian viskositi dan kandungan asid minyak transformer memberikan pandangan tentang tahap tekanan termal yang dialami oleh transformer. Kehadiran asid yang tinggi dalam minyak transformer menunjukkan pemanasan berlebihan, memicu pemeriksaan sumber panas dan mekanisme pendingin dalam transformer.

Protokol dan Piawaian Pemeriksaan untuk Transformer

Piawaian seperti IEEE C57.12.90 dan IEC 60076 menuntut pemeriksaan termal sistematik transformer. Semasa ujian, teknisi mensimulasikan keadaan beban penuh pada transformer sambil memantau ketat gradien suhu. Sebagai contoh, ujian kenaikan suhu dalam transformer memerlukan stabilisasi transformer selama beberapa jam sebelum merekodkan bacaan. Dokumentasi terperinci setiap pemeriksaan transformer, termasuk keadaan ambien, tempoh ujian, dan profil termal, memudahkan analisis trend transformer dari masa ke masa.

Frekuensi dan Strategi Adaptif untuk Pemeriksaan Transformer

Frekuensi pemeriksaan termal untuk transformer bergantung pada pelbagai faktor seperti variasi beban dan keadaan alam sekitar. Transformer pengedaran di kawasan bandar dengan beban yang berfluktuasi mungkin memerlukan pemeriksaan bulanan, manakala yang di kawasan luar bandar mungkin cukup dengan pemeriksaan suku tahunan. Di iklim panas, selang antara pemeriksaan termal transformer dipendekkan untuk mengimbangi kesan tekanan haba. Sistem pemantauan canggih kini membolehkan pemeriksaan termal berterusan transformer melalui sensor tertanam, yang menghantar data masa nyata dari transformer ke pusat kawalan.

Mengatasi Cabaran Pemeriksaan dalam Transformer

Pemeriksaan termal transformer menghadapi beberapa cabaran. Terutamanya, positif palsu boleh berlaku disebabkan lonjakan beban sementara dalam transformer. Untuk mengurangkan ini, teknisi mengorelasikan data termal dengan parameter elektrik, seperti arus beban dalam transformer. Selain itu, mengakses komponen yang sukar dijangkau, seperti gulungan dalaman dalam transformer, memerlukan kepakaran khusus. Beberapa pemeriksaan transformer memerlukan pengurasan minyak, yang memerlukan pengekalan protokol keselamatan yang teliti. Kalibrasi berterusan sensor termal dalam transformer memastikan hasil pemeriksaan yang tepat.

Menyatukan Pemeriksaan Termal dengan Penyelenggaraan Transformer

Pemeriksaan termal transformer bertindak sebagai jambatan antara pengumpulan data dan tindakan penyelenggaraan. Laporan pemeriksaan komprehensif transformer, yang menandakan titik panas, ketidakcekapan pendinginan, atau penurunan minyak dalam transformer, membimbing intervensi segera. Sebagai contoh, jika pemeriksaan imej termal mendedahkan sirip pendingin yang tersumbat dalam transformer, pembersihan atau penggantian menjadi prioritas. Dengan menyatukan pemeriksaan termal ke dalam jadual penyelenggaraan preventif transformer, operator dapat memanjangkan usia layanan transformer dan mengurangkan kerentanan grid.

Ujian Prestasi Mekanikal Transformer Pengedaran

Kepentingan Pemeriksaan Mekanikal untuk Transformer

Transformer pengedaran terdedah kepada tekanan mekanikal sepanjang siklus hayatnya. Ralat elektrik boleh menghasilkan daya elektromagnetik yang intens yang mungkin mendistorsi gulungan transformer. Selain itu, aktiviti seismik atau penanganan kasar semasa pengangkutan boleh merosakkan komponen dalaman transformer. Pemeriksaan mekanikal berkala, dari pemeriksaan visual hingga ujian dinamik transformer, adalah penting untuk mengesan cacat tersembunyi. Dengan mengenal pasti kelemahan mekanikal awal dalam transformer, operator dapat melindungi terhadap kerosakan tiba-tiba yang boleh mengganggu bekalan kuasa dan membahayakan infrastruktur keseluruhan yang bergantung pada transformer tersebut.

Komponen Ujian Mekanikal Utama untuk Transformer

Beberapa ujian adalah integral untuk pemeriksaan prestasi mekanikal transformer pengedaran:

• Ujian Impuls Short-Circuit: Pemeriksaan ini mensimulasikan keadaan ralat untuk menilai kemampuan transformer untuk menahan daya elektromagnetik. Penyimpangan dalam impedans atau perpindahan gulungan dalam transformer menandakan tekanan mekanikal, mendorong pemeriksaan struktur klip dan rangka sokongan dalam transformer.

• Pemeriksaan Analisis Getaran: Sensor digunakan untuk memantau getaran semasa operasi transformer. Frekuensi abnormal yang dikesan dalam transformer menunjukkan masalah seperti bahagian yang longgar, inti yang tidak sejajar, atau kipas pendingin yang rosak. Kaedah pemeriksaan bukan invasif ini membantu teknisi mengenal pasti dan membetulkan masalah mekanikal dalam transformer sebelum ia meningkat.

• Ujian Impak Mekanikal: Diterapkan semasa proses pembuatan atau selepas pengangkutan transformer, ujian ini menilai ketahanan transformer terhadap gegaran. Ujian jatuh atau simulasi seismik mengungkapkan kerentanan dalam komponen seperti tangki, bushing, atau sambungan terminal transformer, mendorong pemeriksaan sendi kritikal.

Protokol dan Piawaian Pemeriksaan untuk Transformer

Piawaian seperti IEEE C57.12.90 dan IEC 61378 menuntut pemeriksaan mekanikal ketat transformer. Semasa ujian, teknisi mengikuti prosedur yang tepat. Sebagai contoh, ujian short-circuit dalam transformer memerlukan suntikan arus yang dikawal sambil memantau ketat respons mekanikal transformer. Dokumentasi terperinci setiap pemeriksaan transformer, termasuk parameter ujian, deformasi yang diperhatikan, dan cadangan pembaikan, membina rekod historikal untuk analisis masa depan transformer.

Frekuensi dan Penyesuaian Kontekstual untuk Pemeriksaan Transformer

Frekuensi pemeriksaan mekanikal untuk transformer berbeza berdasarkan skenario penggunaan. Transformer pengedaran di kawasan yang mudah gempa mungkin menjalani pemeriksaan getaran suku tahunan, manakala yang di lingkungan stabil mungkin cukup dengan pemeriksaan tahunan. Transformer yang baru dipasang sering menerima pemeriksaan segera selepas pengangkutan untuk mengesahkan integritinya. Sistem pemantauan canggih kini membolehkan pemeriksaan mekanikal berterusan transformer melalui gauge regangan dan accelerometer tertanam.

Mengatasi Cabaran Pemeriksaan dalam Transformer

Pemeriksaan mekanikal transformer datang dengan kompleksitinya sendiri. Mengenal pasti kerosakan dalaman tanpa membongkar transformer adalah halangan yang signifikan. Beberapa pemeriksaan, seperti ujian ultrasonik untuk retak tersembunyi dalam transformer, memerlukan kepakaran khusus. Selain itu, membezakan aus normal daripada penurunan abnormal dalam transformer memerlukan pengalaman. Untuk mengatasi cabaran ini, teknisi menggabungkan pelbagai kaedah pemeriksaan, seperti analisis getaran dengan pemeriksaan visual, dan menggunakan data historikal untuk penilaian perbandingan transformer.

Menyatukan Pemeriksaan Mekanikal dengan Penyelenggaraan Transformer

Pemeriksaan mekanikal transformer bertindak sebagai tautan penting antara diagnosis dan tindakan. Laporan pemeriksaan komprehensif transformer, yang menandakan isu seperti bolt yang longgar, gulungan yang terdistorsi, atau sokongan yang terjejas, mewajibkan pembaikan atau penggantian komponen segera. Sebagai contoh, jika pemeriksaan getaran mendedahkan inti yang tidak sejajar dalam transformer, realignment dan retightening menjadi prioritas utama. Dengan menyatukan pemeriksaan mekanikal ke dalam jadual penyelenggaraan preventif transformer, operator dapat memanjangkan usia layanan transformer dan memperkuat ketahanan grid.

Mencegah Gangguan Perkhidmatan dalam Transformer Pengedaran

Bagaimana Transformer, Sekunder, dan Fuses Beroperasi

Transformer pengedaran menurunkan voltan dari voltan pengedaran atau feeder utama kepada voltan penggunaan. Mereka disambungkan ke feeder utama, sub-feeder, dan lateral melalui fuses primer atau fused cutouts. Fuse primer memutuskan sambungan transformer pengedaran yang berkaitan dari feeder utama apabila berlaku ralat transformer atau ralat sirkuit sekunder rendah-impedansi. Fused cutouts, yang biasanya tertutup, memberikan cara yang mudah untuk memutuskan sambungan transformer pengedaran kecil untuk pemeriksaan dan penyelenggaraan.

Perlindungan beban berlebihan yang memuaskan bagi transformer pengedaran tidak dapat dicapai hanya dengan fuse primer. Ini disebabkan perbezaan bentuk kurva arus-masa dan kurva arus-masa selamat transformer. Jika fuse yang cukup kecil digunakan untuk memberikan perlindungan beban berlebihan sepenuhnya untuk transformer, banyak kapasiti beban berlebihan transformer yang bernilai hilang kerana fuse meletus terlalu awal. Fuse yang kecil juga sering meletus secara tidak perlu pada arus surjan. Oleh itu, fuse primer harus dipilih berdasarkan perlindungan ralat pendek sahaja, dengan arus letusan minimum biasanya melebihi 200% arus beban penuh transformer yang berkaitan.

Transformer pengedaran yang disambungkan ke feeder wayang udara sering terdedah kepada gangguan petir yang teruk. Untuk mengurangkan kerosakan isolasi dan kegagalan transformer akibat petir, arrester petir sering digunakan dengan transformer ini.

Sambungan sekunder transformer pengedaran biasanya disambungkan dengan kukuh ke sirkuit sekunder radial, di mana perkhidmatan pengguna ditap. Ini bermaksud bahwa transformer tidak mempunyai perlindungan terhadap beban berlebihan dan ralat tinggi-impedansi pada sirkuit sekundernya. Relatif sedikit transformer pengedaran yang hangus akibat beban berlebihan, terutamanya kerana mereka sering tidak digunakan sepenuhnya kepada kapasiti beban berlebihannya. Faktor lain yang menyumbang kepada jumlah kegagalan yang rendah akibat beban berlebihan adalah pemeriksaan beban yang kerap dan tindakan pembetulan sebelum beban berbahaya berlaku. Walau bagaimanapun, ralat tinggi-impedansi pada sirkuit sekundernya mungkin menyebabkan lebih banyak kegagalan transformer pengedaran daripada beban berlebihan, terutamanya di kawasan dengan keadaan pokok yang buruk.

Fuses dalam sambungan sekunder transformer pengedaran agak kurang efektif dalam mencegah transformer hangus daripada fuse primer, atas sebab yang sama. Cara yang betul untuk mendapatkan perlindungan yang memuaskan bagi transformer pengedaran terhadap beban berlebihan dan ralat tinggi-impedansi adalah dengan memasang pemutus litar dalam sambungan sekunder transformer. Kurva tripping pemutus litar ini mesti dikoordinasikan dengan betul dengan kurva arus-masa selamat transformer. Fuse primer juga mesti dikoordinasikan dengan pemutus litar sekunder supaya pemutus litar tripping pada arus apa pun yang boleh lulus melaluinya sebelum fuse rusak.

Ralat pada sambungan perkhidmatan pengguna dari sirkuit sekunder ke switch perkhidmatan sangat jarang berlaku. Oleh itu, penggunaan fuse sekunder pada titik di mana sambungan perkhidmatan menap pada sirkuit sekunder tidak ekonomi, kecuali dalam kes yang tidak biasa seperti perkhidmatan besar dari sekunder bawah tanah.

Pertimbangan Variasi Voltan

Dengan mengandaikan variasi voltan maksimum sekitar 10% pada switch perkhidmatan mana-mana pengguna, pembahagian penurunan ini antara pelbagai bahagian sistem, pada beban penuh, mungkin kira-kira seperti berikut:

• 2% variasi voltan dalam feeder primer antara transformer pertama dan terakhir

• 2.5% variasi voltan dalam transformer pengedaran

• 3% variasi voltan dalam sirkuit sekunder

• 0.5% variasi voltan dalam sambungan perkhidmatan pengguna

Faktor yang voltan pada primer transformer pertama tidak dapat biasanya dikekalkan dengan tepat menjelaskan 2% lainnya.

Angka-angka ini adalah tipikal untuk sistem wayang udara yang memasok beban perumahan. Namun, mereka boleh diharapkan berbeza secara signifikan dalam sistem bawah tanah di mana litar kabel dan transformer pengedaran besar digunakan, atau apabila memasok beban industri dan komersial.

Saiz ekonomi transformer pengedaran dan gabungan sirkuit sekunder untuk mana-mana ketumpatan beban seragam dan jenis konstruksi, pada harga pasaran tertentu, boleh ditentukan dengan mudah sekali total penurunan voltan yang dibenarkan dalam kedua-dua bahagian sistem ini ditetapkan. Jika transformer terlalu besar, kos sirkuit sekunder dan kos total akan berlebihan. Sebaliknya, jika transformer terlalu kecil, kos transformer dan kos total akan terlalu tinggi.

Menangani Perubahan Beban dalam Transformer

Seperti dalam sebahagian mana pun sistem pengedaran, perubahan beban atau pertumbuhan beban mesti dipertimbangkan dan direncanakan untuk transformer pengedaran dan sirkuit sekunder. Transformer pengedaran dan sirkuit sekunder tidak dipasang hanya untuk melayani beban yang wujud pada masa pemasangan tetapi juga untuk mengakomodasi beberapa beban masa depan. Namun, tidak ekonomi untuk memberikan toleransi berlebihan untuk pertumbuhan.

Apabila transformer pengedaran menjadi sangat terbebani, ia boleh digantikan dengan satu yang lebih besar jika kapasiti muatan sirkuit sekunder dan regulasi voltan keseluruhan membenarkannya. Jika tidak, transformer lain yang kira-kira sama saiznya boleh dipasang di antara transformer yang terbebani dan yang bersebelahan. Ini melibatkan mengeluarkan beban dari transformer yang terbebani dengan menyambung sebahagian sirkuit sekunder dan beban yang berkaitan ke transformer baru. Ini juga mengurangkan beban pada sirkuit sekunder transformer yang terbebani dan meningkatkan regulasi voltan keseluruhan. Di kawasan dengan beban yang seragam, transformer mungkin perlu dipasang di kedua-dua sisi transformer yang terbebani dengan cepat untuk mengekalkan keadaan voltan yang memuaskan dan mencegah kelebihan beban pada sebahagian sirkuit sekunder. Hasil yang sama juga boleh dicapai dengan memasang satu transformer baru dan memindahkan transformer yang terbebani sehingga ia memberi makan ke tengah sirkuit sekunder yang dipendekkan.

Banking Transformer untuk Penambahbaikan Perkhidmatan

Dengan transformer pengedaran dan sirkuit sekunder disusun seperti dalam susunan radial tipikal, mana-mana beban disediakan melalui hanya satu transformer dan hanya satu arah melalui sirkuit sekunder. Karena ini, beban yang tiba-tiba dikenakan, seperti ketika memulakan motor, pada perkhidmatan pengguna boleh menyebabkan kedipan cahaya yang tidak diingini pada perkhidmatan pengguna lain yang diberi makan dari transformer yang sama. Penggunaan semakin meluas alat rumah tangga yang didorong oleh motor di kawasan perumahan menghasilkan sejumlah besar aduan kedipan cahaya. Di beberapa kawasan, kedipan cahaya, daripada regulasi voltan, mungkin menjadi faktor penentu dalam saiz dan susunan transformer dan sirkuit sekunder.

Banking transformer biasanya adalah cara terbaik dan paling ekonomi untuk meningkatkan atau menghapuskan kedipan cahaya. Banking transformer bermaksud paralel pada sisi sekunder beberapa transformer yang semuanya disambungkan ke sirkuit primer yang sama. Susunan sirkuit sekunder dalam layout transformer banked boleh mengambil pelbagai bentuk, seperti gelung atau grid yang serupa dengan yang digunakan dalam sistem rangkaian sekunder. Namun, transformer banked, yang disambungkan dan disediakan melalui satu feeder primer radial, adalah bentuk sistem pengedaran radial, berbeza dengan loop atau grid rangkaian sekunder yang disediakan melalui dua atau lebih feeder primer dan menawarkan kebolehpercayaan perkhidmatan yang jauh lebih besar.

Penukaran dari susunan sirkuit sekunder radial biasa ke susunan transformer banked biasanya boleh dilakukan dengan mudah dan murah dengan menutup jurang antara sirkuit sekunder radial beberapa transformer yang berkaitan dengan feeder primer yang sama dan memasang fuse primer dan sekunder yang sesuai.

Perlindungan dalam Banking Transformer

Dua bentuk perlindungan utama telah digunakan ketika banking transformer pengedaran. Susunan pertama, yang mungkin yang tertua dan paling umum, melibatkan penyambungan transformer pengedaran ke feeder primer melalui fuse primer atau fused cutouts. Fuse-fuse ini harus meledak hanya pada ralat dalam transformer yang berkaitan. Semua transformer disambungkan ke sirkuit sekunder bersama melalui fuse sekunder, tujuannya adalah untuk memutuskan transformer yang bermasalah dari sirkuit sekunder. Saiz fuse sekunder mesti sedemikian rupa sehingga ia akan meledak pada ralat primer antara transformer tersebut dan fuse primer yang berkaitan. Ralat pada sirkuit sekunder biasanya diharapkan untuk membakar diri dengan jelas. Untuk mencegah peletusan fuse sekunder yang kerap pada ralat sirkuit sekunder, fuse-fuse ini harus mempunyai masa peletusan yang relatif lama pada semua arus ralat, tetapi tidak terlalu lama sehingga gagal memberikan beberapa perlindungan kepada transformer terhadap ralat sekunder yang tidak membersihkan dengan cepat.

Menggunakan pemutus litar sekunder dengan ciri-ciri arus-masa yang sesuai adalah lebih disukai daripada fuse sekunder ketika banking transformer kerana ia menawarkan perlindungan yang lebih besar kepada transformer terhadap beban berlebihan dan ralat tinggi-impedansi. Fuse atau pemutus litar sekunder harus membuka lebih cepat daripada fuse primer pada arus yang mungkin untuk mencegah peletusan fuse primer pada ralat sekunder.

Ralat transformer dibersihkan oleh fuse primer dan sekunder transformer tanpa mengganggu perkhidmatan. Sebagian besar ralat sekunder membersihkan dengan cepat, tetapi apabila ralat sekunder berlanjutan, beberapa atau semua fuse sekunder mungkin meledak dan beberapa transformer mungkin hangus. Pengalaman menunjukkan bahawa dengan kajian yang teliti terhadap arus ralat yang diharapkan dan pemilihan fuse primer dan sekunder yang tepat, metode banking ini beroperasi dengan minimal masalah. Namun, kadang-kadang ralat sirkuit sekunder menyebabkan beberapa fuse sekunder meledak dan beberapa transformer hangus, mengakibatkan gangguan perkhidmatan yang lebih besar daripada dengan sirkuit sekunder radial.

Susunan banking transformer kedua lebih disukai kerana tidak ada bahaya gangguan perkhidmatan lengkap ke kawasan banked akibat ralat sekunder. Dalam susunan ini, transformer pengedaran disambungkan ke feeder primer melalui fuse primer untuk alasan yang sama seperti dalam susunan pertama. Transformer disambungkan dengan kukuh ke sirkuit sekunder, yang disectionalize antara transformer oleh fuse sekunder. Fuse-fuse ini dipilih untuk meledak lebih cepat daripada fuse primer manapun untuk ralat sirkuit sekunder. Apabila transformer gagal, ia dikeluarkan dari sistem oleh fuse primernya dan fuse sekunder yang bersebelahan di kedua sisi. Oleh itu, ralat transformer mengakibatkan gangguan perkhidmatan hanya untuk pengguna yang berkaitan dengan transformer yang bermasalah. Ralat sirkuit sekunder biasanya membersihkan diri, tetapi jika berlanjutan, ia dibersihkan oleh fuse sekunder yang bersebelahan dengan bahagian yang bermasalah dan fuse primer transformer yang berkaitan. Fuse sekunder biasanya dipilih untuk beroperasi bahkan pada ralat tinggi-impedansi, sementara fuse primer tidak, untuk alasan yang dibahas sebelumnya mengenai sirkuit sekunder radial. Ini memastikan bahkan dengan ralat tinggi-impedansi yang berlanjutan, fuse sekunder bersebelahan meledak dan mencegah gangguan perkhidmatan pada bahagian sekunder yang tidak terpengaruh, meskipun transformer yang berkaitan mungkin hangus. Untuk mencegah ini, pemutus litar sekunder dengan kurva arus-masa yang dikoordinasikan dengan kurva arus-masa selamat transformer boleh digunakan dalam sambungan sekunder transformer. Apabila pemutus litar seperti itu digunakan, fuse sekunder mesti dipilih supaya masa peletusannya untuk semua arus ralat kurang daripada masa tripping pemutus litar.

Secara normal, kedua-dua susunan banking berfungsi secara serupa. Mereka mengurangkan atau menghapuskan kedipan cahaya dan meningkatkan regulasi voltan atau membolehkan pengurangan jumlah kapasiti transformer yang diperlukan berbanding dengan sirkuit sekunder radial. Penyempurnaan ini disebabkan menghubungkan beberapa sirkuit sekunder radial bersama-sama dan mengambil keuntungan dari kepelbagaian antara kumpulan pengguna yang berbeza. Penokokan yang signifikan dalam penggunaan transformer banked boleh diharapkan di masa depan, kerana kelebihan ini sering dapat dicapai tanpa kos tambahan atau dengan penghematan berbanding dengan susunan sirk