35 kV daşma transformatorlarında növə yerləndirici arızaların diaqnostik metodlarının təhlili

35 kV distribusiya transformatorları: Nüvə quruma xəbərlərinin təhlili və diaqnostik metodları

35 kV distribusiya transformatorları elektrik enerjisinin nəqilinin vacib hissəsidir. Amma uzun müddət işləyərkən, nüvə quruma xəbərləri transformatorların stabiilliyini təsirləyən ən böyük məsələlər halına gəlir. Nüvə quruma xəbərləri transformatorların enerji effektivliyini azaldır, sistem sərbəstlik maliyyətlərini artırır və daha ciddi elektrik xəbərlərini tetikləyə bilər.

Elektrik təchizatı yaşlanan zaman, nüvə quruma xəbərlərinin tez-tez baş verməsi ehtimalı artar. Bu, elektrik təchizatının inkişafında və sığorta edilməsində xəbərlərin diaqnostika və müalicəsinin artırılmasını tələb edir. Hazırda bəzi diaqnostik metodlar var, amma bu metodların bir çoxu deteksiya effektivliyinin aşağı olması və xəbərlərin tapılması çətin olması kimi texniki qidalara sahibdir. Daha dəqiqlik və hassas diaqnostik texnologiyaların araşdırılması və tətbiqi, təchizatın işləmə inkişafını artırmaq və elektrik sisteminin stabiilliyini və təhlükəsizliyini təmin etmək üçün acil bir ehtiyac yaratır.

1 35 kV distribusiya transformatorlarında nüvə quruma xəbərlərinin səbəbləri və xüsusiyyətlərinin təhlili

1.1 Nüvə quruma xəbərlərinin ümumi səbəbləri

35 kV distribusiya transformatorlarında, nüvə laminasiyanın arasına adətən izolyasiya materialları qoyulur. Amma uzun müddət işləyərkən, daxili elektrik sahələri və temperatur izolyasiya materiallarının yavaş-yavaş köhnələməsinə səbəb olur, xüsusilə yüksək voltajlı və yüksək temperaturalı ortamlarda izolyasiya performansı çox sürətli azalır. Köhnələmə ilə birgə, izolyasiya direksiyası azalır və izolyasiya aralığında tamamlayıcı çökülüşlər formalaşır.

Transformatorlar uzun müddət işləyərkən mekanik titrəməyə maruz qalır. Xüsusilə yük dəyişiklikləri çox olduqda, titrəmə nüvənin və nüvə qovucularının nisbi yer dəyişikliyinə səbəb olur. Qovucuların gevşəməsi və ya izolyasiya materiallarının zədələnməsi quruma xəbərlərinə səbəb olabilir. Transformator nüvəsinin istehsal səhvləri də nüvə quruma xəbərlərinin önəmlilikdəki səbəlləridir. İstehsal zamanı, silis demiri plakalarında buralar, düzdürməli izolyasiya sıralaması və ya nüvə işləməsində yetersiz dəqiqlik olsa, lokal izolyasiya zədələri baş verə bilər. Bu səhvlər adətən transformatorun quruma hissələrində konsentrasiya edilir. Nüvədə elektrik sahə paylanması düzdürsə, lokal deşiq baş verə bilər.

1.2 Xəbərlərin elektrik xüsusiyyətləri və təhlükələri

Nüvə quruma xəbərlərinin ən doğrudan elektrik xüsusiyyəti quruma akımı artımıdır. Quruma xəbəri baş verdikdən sonra, quruma akımı adətən harmonik komponentlər olan akım dalgalanmalarını göstərir, xüsusilə 50 Hz-dən yuxarı yüksek frekanslı bölgələrdə. Xəbər baş verdiqda, quruma akımının dalga forması genelliklə sinusoid deyil, harmonik komponentlərin amplitudları daha böyükdür.

Digər tipik nüvə quruma xəbəri, lokal deşiqdir. Izolyasiya materialının zədələndikdən sonra, elektrik sahə zədələnmiş sahələrdə kontrastlaşır, korona deşiq və lokal deşiq hadisələrinə səbəb olur. Lokal deşiq adətən 3-30 MHz arasında frekans sahəsində olan yüksək frekanslı akım impulslarını yaradır. Bu frekans sahəsindəki akım siqnalları xüsusi yüksək frekanslı akım transformatorları (HFCT) ilə təsadüf edilə və analiz edilə bilər.

Nüvə quruma xəbərləri tərəfindən tetiklənən digər bir elektrik xüsusiyyət isidən artım etməkdir. Xəbər nöqtəsində fleyim akım itinaları səbəbiylə lokal temperatur artır. Bu isidən artım etmə efekti yalnız izolyasiya materiallarına zədə verir, amma nüvənin lokal sahələrində aşırı isidənə səbəb ola bilər.

1.3 Xəbərlərin transformator işləməsinə təsiri

Nüvə quruma xəbərləri quruma akımını artırır, bu da transformator nüvəsində ekstra itinalara səbəb olur. Nüvə itinaları adətən fleyim akım itinaları və histeresis itinalarından ibarətdir. Quruma xəbəri baş verdikdə, transformatorun daxili magnetik flux paylanması bəzi sahələrdə fleyim akım itinalarını çox artırır. Bu, yalnız transformatorun enerji effektivliyini azaldır, amma işləmə maliyyətlərini də çox artırır. Artan nüvə itinaları transformatorun aşırı isidənə səbəb olur, bu da uzun müddət işləməsinə təsir edir.

Nüvə quruma xəbərləri tərəfindən tetiklənən lokal deşiq və isidən artım etmə efekti, transformatorun daxili izolyasiya materiallarının köhnəlməsini təzəldir. Izolyasiya köhnələrkən, izolyasiya tabakalarının direksiyası yavaş-yavaş azalır və elektrik izolyasiya imkanı proqresiv olaraq zayıflayır. Izolyasiya tamamilə zədələndikdə, lokal qısa bağlanma və ya daha ciddi tam qısa bağlanma hadisələri baş verə bilər.

Nüvə quruma xəbərləri yalnız elektrik performansını azaldır, amma transformator yağının kimyəvi kompozisiyasını da təsir edir. Nüvə quruma olduğunda, lokal deşiq və aşırı isidən içerdəki yağın temperaturunu artırır, bu da yağın dissoluq qaz komponentlərində dəyişikliklərə, xüsusilə metan (CH4) və etilen (C2H4) miqdardaki anormal artımğa səbəb olur.

2 Nüvə quruma xəbərləri üçün diaqnostik metodlar və texniki müqayisə

2.1 Tradisional diaqnostik metodlar

DC direksiya metodu nüvə quruma xəbərləri üçün tradisional diaqnostik metodlardan biridir, nüvə və qurumalar arasındakı izolyasiya direksiyasını ölçməklə xəbərin mövcudluğunu müəyyən edir. Bu metod DC voltaj uygular və akım və voltaj nisbətini hesablayarak izolyasiya direksiyasını hesablayır. İdeal olaraq, nüvənin izolyasiya direksiyası yüksək qiymətə malik olmalıdır; direksiya belə bir limitin altında düşdükdə, bu, quruma xəbərinin olduğunu göstərə bilər.

Amma, DC məqar metodu səhv nöqtələrinin dəqiqliklə tapılmasına imkan vermir. Ölçmə nəticələri cəmi qalibin ümumi izolyasiya performansını göstərə bilir və müəyyən səhv sahələrini müəyyənləşdirmək mümkün deyil. Bu metodun da bir az gecikməsi var, xüsusilə izolyasiyanın köhnələnməsi hələ ki, məqardaki böyük dəyişikliklərə səbəb olmayıb, bu da əvvəlki səhv tespiti etməsinin effektiv olmamasına səbəb olur. Əlavə olaraq, DC məqar metodu səhv növləri haqqında məlumat vermir və ölçmə məlumatlarından detallı səhv xüsusiyyətləri effektiv şəkildə çıxarmaq mümkün deyil.

Neftdən kromatografi analiz, transformator neftində həll edilmiş gaz komponentlərindəki dəyişiklikləri aşkarlayarak səhv növlərini nəzərdən keçirir. Bu həll edilmiş gazlar adətən transformatorun daxilində ishrag, istifadəsiz qalma və ya başqa elektrik səhvləri baş verdiyi zaman yaranır. Transformator neftindəki ümumi gaz komponentləri metan (CH4), etilen (C2H4), etan (C2H6) və s. daxildir. Gaz kontsentrasiyalarındakı dəyişikliklər transformatorun işləmə statusunu göstərə bilər. 

Neftdəki həll edilmiş gaz kontsentrasiyalarını səhv növləri ilə müqayisə edərək, transformatorun qalibinə qapanma səhvinin baş verib-baş vermədiyini əvvəlcədən müəyyənləşdirmək mümkündür. Neftdən kromatografi analizin cavab verə bilməsi bir az gecikir; səhv baş verdikdən sonra həll edilmiş gazların yığılması üçün vaxt lazımdır, bu da səhv diaqnozunun çatışmazlığını məhdudlaşdırır. Daha da əlavə, neftdən kromatografi analiz dəqiqlikli səhv yerlərini və ya xüsusi xüsusiyyətləri vermir, ancaq gaz kontsentrasiyasının dəyişməsi vasitəsilə səhvləri göstərir. Kiçik və ya ara sıra baş verən səhvlər üçün neftdən kromatografi analiz diaqnozu gecikə bilər və səhv baş verməsinə tez-tez cavab verə bilməz.

2.2 Cari İstrument Təsnifat Texnologiyaları

Qismi ishrag təsnifat texnologiyası yüksək frekvanslı dəmir tranzformatorları (HFCT) prinsipinə əsaslanır, qalibinə qapanma səbəbindən yaranan ishrag puls nöqtələrini qapırıb və təhlil edərək səhvləri diaqnozlayır. Qalibinə qapanma səhvi baş verdiyi zaman, qismi ishrag qalibin qoruyucu hissəsində yüksək frekvanslı dəmir puls yaratır. Bu dəmir nöqtələri adətən 3-30 MHz aralığında olan yüksək frekvanslı səs və ya puls nöqtələri kimi görünür. 

Transformatorun qapanma xəttinə yüksək frekvanslı dəmir sensorları quraqlamaqla, qismi ishrag nöqtələri real vaxtda qapırıla bilər. Bu texnologiya qismi səhv nöqtələrini effektiv şəkildə tapa, yüksək hassaslıq və əvvəlki stadiyalarda səhvləri aşkarlaya bilir. Qismi ishrag təsnifatı, qalibin qoruyucu hissəsinin köhnələnməsindən və ya mexaniki zədələrdən yaranan kiçik səhvləri effektiv şəkildə aşkarlaya bilir, dəqiqlikli səhv diaqnoz məlumatı təmin edir. Qismi ishrag nöqtələrini təhlil edərək, səhvlərin ciddiyyəti və inkişaf trendi qiymətləndirilə bilər, bu da uyğun tənzimləmə və ya öncəzi addımlarının atılması üçün imkan verir.

Infraqırmızı termal imaginq texnologiyası infraqırmızı termal kameraların istifadəsiylə qalibin lokal temperatur artımı sahələrini aşkarlayır və qapanma səhvinin mövcudluğunu müəyyənləşdirir. Transformatorlarda qapanma səhvi baş verdiyi zaman, yerli sahələrdə firləmə zədələri temperatur artımına səbəb olur, xüsusilə səhv nöqtələrinin etrafında müsbət dəyişikliklər gözlenir. Infraqırmızı termal imaginq texnologiyası qalibin səthindəki real vaxt temperatur paylanmasını əldə edər və temperatur fərqləri vasitəsilə səhv mövcudluğunu müəyyənləşdirir. Adətən, temperatur fərqinin 10°C-dən böyük olması halında, bu sahəyə narahatlıq etmək lazımdır. Bu texnologiyaya aid üstünlük, kontaktsız şəkildə temperatur dəyişikliklərini aşkarlaya, ölçmə sürəti çox sürətli olduğu üçün tez sahə təsnifi üçün uyğun olmasıdır.

Yüksək frekvanslı dəmir təsnifat metodu Rogowski spiralı istifadə edərək, qapanma xətlərindəki yüksək frekvanslı dəmir dəyişikliklərini ölçür, adətən 500 kHz-dən 2 MHz-ə qədər frekvans diapazonunda. Bu yüksək frekvanslı dəmir nöqtələri, qalibin qapanma səhvi səbəbindən yaranan ishrag prosesləri tərəfindən yaradılır. Bu frekvans diapazonundaki dəmir nöqtələrini aşkarlayarak, səhv nöqtələrinin effektiv şəkildə müəyyənləşdirilə bilər. Qismi ishrag təsnifat texnologiyası ilə müqayisədə, yüksək frekvanslı dəmir təsnifatı daha yüksək hassaslığa malikdir və çox zəif səhv nöqtələrini qapıra bilər. Rogowski spiralı ilə kontaktsız ölçmə prosesi, quraşdırmanı sadələşdirir və ölçmə dəqiqliğını artırır. Bu texnologiya, doğrudan girişə imkan verilməyən sahələr üçün xüsusi olaraq uyğundur və təchizatı zədələmədən onlayn təsnifat aparmaq mümkündür.

3 Səhv Diaqnoz Prosesinin Optimallaşdırılması və Məsələ Analizi

3.1 Optimallaşdırılmış Diaqnoz Prosesi Üçün Tövsiyələr

Qalibin qapanma səhvlərini diaqnozlaşdırmada ilk addım, infraqırmızı termal imaginq texnologiyası ilə əvvəlki süzgəc təsnifat olmalıdır. Infraqırmızı termal kameralar tezliklə transformator səthinin temperatur paylanmasını əldə edər, diaqnoz təlimatçılarının mövcud ola biləcək abnormal temperatur artımı sahələrini aşkarlamağa kömək edir. Əvvəlki süzgəc təsnifat potensial səhv sahələrini müəyyənləşdirdikdən sonra, növbəti addım, yüksək frekvanslı dəmir təsnifatı və qismi ishrag təsnifat texnologiyalarını birləşdirməklə dəqiqlikli testlər etməlidir.

Yüksək frekvanslı dəmir təsnifat metodu, Rogowski spiralı ilə 500 kHz-dən 2 MHz-ə qədər frekvans diapazonunda qapanma dəmir dəyişikliklərini qapırır, bu, qalibin qapanma səhvi sahələrini effektiv şəkildə müəyyənləşdirir. Qismi ishrag təsnifat texnologiyası, HFCT sensorları ilə real vaxtda ishrag puls nöqtələrini izləyir, ishragın frekvansını və intensivliyini təhlil edərək, səhv nöqtələrinin yerini daha da təsdiqləyir.

Yüksək frekvanslı dəmir və qismi ishrag təsnifatından sonra, nihai addım, neft kromatografi analizi vasitəsilə səhv ciddiyyətinin təsdiqlənməsidir. Transformator neftindəki həll edilmiş gazları, xüsusilə metan (CH4), etilen (C2H4) və digər gazların kontsentrasiya dəyişikliklərini aşkarlayarak, səhvin doğrusunu daha da təsdiqləyir. Ciddi qalibin qapanma səhvləri üçün, neft kromatografi, abnormallaşmış gaz komponentlərini göstərəcəkdir. Neft kromatografi məlumatlarını digər təsnifat nəticələri ilə birləşdirməklə, səhvin təsiri dairəvi qiymətləndirilə bilər və növbəti tənzimləmə işləri üçün əsas təmin edilə bilər.

3.2 Tipik Məsələ Analizi

Alt təchizat stansiyasında işlərkən, təchizat təlimatçıları 35 kV paylaşma transformatorunda qapanma dəmirinin nəticəsində orta hesabdan daha çox artmağa nail oldular, normal dəyərlərdən çox uzak. İzləmə məlumatları, qapanma dəmirinin 5 A-a çatdığını göstərmişdir, lakin normal şəraitdə, qapanma dəmiri 100 mA-dan aşağı olmalıdır. Mübahisə, qapanma dəmiri abnormallaşmış olsa da, açıq-aydın fiziki səhv göstəriciləri mövcud deyil. DC məqar təsnifatı və neft kromatografi analizi kimi gəmişən elektrik təsnifat metodu, dəqiqlikli səhv nöqtə məlumatı verə bilmədi.

Bu transformator nüvə zərərli qapanma məsələsini həll etmək üçün texniki xidmət işçiləri bir neçə modern diaqnostik texnologiyadan istifadə etdilər. Öncə, FLIR T640 infrakırmızı təbii imaj cihazı ilə ilk diagnostika apardılar, bu sayədə nüvə və onunla bağlı komponentlərdə temperatur artımı sahələrini tez tapdılar. Sonra PD-Tech HFCT yüksək sərtli ampermetrlərindən istifadə edərək qapanma amperini izlədilər. Nəhayət, PD-Tech partikulyar buraxılış detektorlarından istifadə edərək buraxılış signalını test etdilər və təhlil etdilər, buna görə də zərərli nöqtəni tapdılar. Test nəticələri Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

Cədv.1 Transformator zərərli məsələlərinin aşkarlanma nəticələri

Infrakırmızı termal kameraların deteksiya nəticələrinə əsasən, qədər mərkəzi saxlama komponentləri yaxınlığında olan temperatur fərqi 12°C-ə çatdı, normal aralığı aşırı. Bu, bu sahədə istiliklənmə ehtimalının başlanğıc təsdiqini verir. Həyəcanlı dərəcəli cərəyan sensörünün real vaxt daşımaları 5 A dərəcəli yerləşmə cərəyanını açıqladı, ki, bu, normal 100 mA dəyərindən nəzərə alınanda, transformatorun daxilində səhv inkişaf etdiyini göstərir. Daha da, həllək dərəcəli deteksiya, 4.5-18 MHz dərəcə aralığında yüksək dərəcəli cərəyan siqnallarında güclü dalgalanmaları və dərəcələrə görə artan dərəcəni göstərdi, bu, səhv nöqtəsinin mərkəzi saxlama montajında olduğunu və səhvin daha da çoxa çatdığını belədləyir.

Səhv nöqtəsinin son təsdiqi, mərkəzi saxlama komponentinin izolyasiya padında oldu. Uzun müddətlik işləmdən sonra izolyasiya materialı köhnəlmiş, ki, bu, kiçik izolyasiya zədəsinin ortaya çıxmasına səbəb olmuş və yerləşmə səhvinin başlamasına səbəb olub. Səhv tedavi tədbirləri, izolyasiya padının dəyişdirilməsini daxil edirdi, və sonrakı testlər, yerləşmə cərəyanının normala qayıtdığını və səhvin aradan qaldırılmasını, təchizatın istiqrarlı işləməsinin bərpa edilməsini təsdiq etdi.

Bu hadisə, infrakırmızı termal görüntü teknologiyası, həllək dərəcəli deteksiya texnologiyası və yüksək dərəcəli cərəyan deteksiya texnologiyasının kombinasiyasının, mərkəzi yerləşmə səhvlərinin teşhisinə aid effektivliyi və dəqiqliyi artırabileceğini göstərir. Faktiki işləmə və təmir proseslərində, personel, təchizatın təhlükəsiz və istiqrarlı işləməsini təmin etmək üçün bu texnologiyaları birləşdirilmiş şəkildə teşhis üçün mürəkkəb istifadə etməlidir.

4 Nəticə

Mərkəzi yerləşmə səhvlərinin teşhisində, bir neçə modern diagnostik texnologiyaların birgə tətbiqi, səhv nöqtəsinin tapılması və diagnostik effektivliyinin dəqiqliğını əhatəli dərəcədə artırabilir. Yüksək dərəcəli cərəyan deteksiyası, həllək dərəcə analizi və infrakırmızı termal görüntü texnologiyalarının sinerji effektinin vasitəsilə, potensial təchizat riskləri erken stadiyalarda aşkarlanır, səhv mənbələri dəqiq müəyyən olunur, bu, təchizatın dayanma vaxtını azaltır və transformatorların xidmət müddətini uzadır.

Gələcəkdə, yeni deteksiya texnologiyalarının davamlı inkişafı və tətbiqi ilə, mərkəzi yerləşmə səhvlərinin teşhis və təmiri daha effektiv və dəqiq olacaq, bu, elektrik sistemlərinin istiqrarlılığını və təhlükəsizliyini qoruyacaq.