Pagsusi sa mga Paraan sa Pagtukod para sa mga Fault sa Grounding sa Core sa 35 kV Distribution Transformers

35 kV Distribution Transformers: Paghahayag ug Paggamit sa mga Paraan sa Pag-analisa ug Pagdiagnose sa Core Grounding Fault

Ang 35 kV distribution transformers usa ka kasinatian nga mga kagamitan sa sistema sa kuryente, nga nagdala og importante nga tungtongon sa transmision sa kuryente. Apan, samtang nakaoperasyon sa dili paubos nga panahon, ang mga core grounding fault naging usa ka dakong problema nga nakakaapekto sa stable nga operasyon sa mga transformers. Ang mga core grounding fault wala ra gyud maghatag og impakto sa energy efficiency sa mga transformers apan usab mapataas ang cost sa pagmantala sa sistema, mahimong makaplag ngadto sa mas serius nga mga electrical failures.

Kon ang mga power equipment maoa, ang pila sa mga core grounding fault gradual nga mobatiha, kung diin kinahanglan og enhanced nga pagdiagnose ug pagtreat sa mga power equipment operation ug maintenance. Bisag naa na ang pipila ka mga paraan sa pagdiagnose, wala gihapon ang mga teknikal nga bottlenecks sama sa low detection efficiency ug difficult fault location. Kini nga nagpakita og urgent nga panginahanglan sa pag-explore ug pag-apply sa mas precise, sensitive nga mga teknolohiya sa pagdiagnose aron mapalambo ang reliability sa operasyon sa mga equipment ug mapatugot ang stability ug security sa sistema sa kuryente.

1 Paghahayag sa mga Dahon ug Katangian sa Core Grounding Faults sa 35 kV Distribution Transformers

1.1 Kasinatian nga mga Dahon sa Core Grounding Faults

Sa 35 kV distribution transformers, ang insulating materials kasagaran gigamit sa pag-isolate sa mga laminations sa core. Apan, samtang nakaoperasyon sa dili paubos nga panahon, ang internal electric fields ug temperature mogwasto sa gradual aging sa mga insulating materials, lalo na sa high-voltage ug high-temperature environments diin ang insulation performance mobatiha sa rapid nga rate. Kon mobatiha ang aging, ang insulation resistance mobatiha, ug ang insulation failure sa partial areas makaporma og multi-point grounding faults.

Ang mga transformers dili maputlihan sa mechanical vibration samtang nakaoperasyon sa dili paubos nga panahon. Lalo na kon may significant load fluctuations, ang vibration makaplag ngadto sa relative displacement sa core ug core clamping components. Ang loose core clamps o damaged isolation materials mahimong mag-trigger sa grounding faults. Ang manufacturing defects sa transformer core usab important nga dahon sa core grounding faults. Sa panahon sa manufacturing, kon ang silicon steel sheets adunay burrs, uneven insulation coating, o insufficient core processing precision, mahimo ang local insulation damage. Ang mga defects kasagaran concentrated sa grounding parts sa transformer. Kon ang electric field distribution sa core dili pareho, ang partial discharge makaplag.

1.2 Electrical Characteristics ug Hazards sa Mga Faults

Ang pinakadirekta nga electrical characteristic sa core grounding faults mao ang increased grounding current. Matapos ang grounding fault, ang grounding current kasagaran adunay current fluctuations nga may harmonic components, lalo na sa high-frequency regions sa ibabaw sa 50 Hz. Kon ang faults mobatiha, ang waveform sa grounding current kasagaran non-sinusoidal, uban sa larger amplitudes sa harmonic components.

Ang usa ka typical nga characteristic sa core grounding faults mao ang partial discharge. Matapos ang insulation material failure, ang electric field concentrated sa damaged areas, nag-trigger sa corona discharge ug partial discharge phenomena. Ang partial discharge kasagaran generador sa high-frequency current pulses nga may frequency ranges sa general nga 3-30 MHz. Ang current signals sa kini nga frequency band makapangita ug analyze gamit ang specialized high-frequency current transformers (HFCT).

Ang usa ka electrical characteristic nga gipagtrigger sa core grounding faults mao ang temperature rise effect. Tungod sa eddy current losses sa fault point, ang local temperature mobatiha. Kini nga temperature rise effect wala ra magdamage sa insulation materials apan usahay makaplag ngadto sa overheating sa partial areas sa core.

1.3 Impact sa Transformer Operation

Ang core grounding faults lead sa increased grounding current, nga sa turn makaplag ngadto sa additional losses sa transformer core. Ang core losses primarily consist sa eddy current losses ug hysteresis losses. Kon ang grounding faults mobatiha, ang uneven magnetic flux distribution sa loob sa transformer significantly increase sa eddy current losses sa certain areas. Kini wala ra magreduce sa transformer energy efficiency apan usahay makaplag ngadto sa significant increase sa operational costs. Ang increased core losses exacerbate sa transformer overheating, further affecting long-term stable operation.

Ang partial discharge ug temperature rise effects caused sa core grounding faults accelerate ang aging sa internal insulation materials sa transformers. Sa panahon sa insulation aging, ang resistance sa insulation layers gradual nga mobatiha, ug ang electrical isolation capability progressively fails. Kon ang insulation completely fails, mahimo ang local short circuits o mas serius nga complete short circuit accidents.

Ang core grounding faults wala ra lead sa decreased electrical performance apan usahay affect sa chemical composition sa transformer oil. Kon ang core grounds, ang partial discharge ug overheating cause ang internal oil temperature mobatiha, leading sa changes sa dissolved gas components sa oil, lalo na abnormal increases sa methane (CH4) ug ethylene (C2H4) content.

2 Diagnostic Methods ug Technical Comparison sa Core Grounding Faults

2.1 Traditional Diagnostic Methods

Ang DC resistance method usa ka traditional diagnostic methods sa core grounding faults, primarily judging fault existence sa pamantiman sa insulation resistance tali sa core ug ground. Kini nga method apply DC voltage ug measure ang ratio sa current sa voltage aron calculate ang insulation resistance. Ideally, ang insulation resistance sa core should remain sa high value; kon ang resistance mobatiha sa certain threshold, mahimong indicate sa grounding fault.

Bisan, ang pamaagi sa DC resistance dili makapangita ug tukma nga mga punto sa sayop. Ang sangputanan sa pagsukod niini makapakita lamang sa average nga insulation performance sa tibuok nga core ug dili makahimo og pag-ila sa piho nga mga lugar nga dunay problema. Kini nga pamaagi adunay usab pipila ka paglangan, ilabina kon ang insulation aging wala pa mosangpot sa daku nga mga kausaban sa resistensya, nga maghimo niini nga episyente alang sa pagpangita sa mga sayop sa una nga yugto. Labut pa, ang DC resistance method dili makahatag og impormasyon mahitungod sa matang sa sayop, ug ang detalyado nga mga kinaiya sa sayop dili epektibo nga makuha gikan sa datos sa pagsukod.

Ang oil chromatography analysis nagpangita sa mga kausaban sa komponente sa gas nga natunaw sulod sa transformer oil aron masuta ang matang sa sayop. Kini nga mga natunaw nga gas kasagaran nga nahitabo kon dunay discharge, sobrang init, o uban pang electrical failures sulod sa transformer. Kasagaran nga mga komponente sa gas nga anaa sa transformer oil naglakip sa methane (CH4), ethylene (C2H4), ethane (C2H6), ug uban pa. Ang mga kausaban sa konsentrasyon sa gas makapakita sa operasyonal nga kahimtang sa transformer. 

Pinaagi sa pagtandi sa konsentrasyon sa natunaw nga gas sa langis ug matang sa sayop, posible nga mapamatud-an kon adunay core grounding fault nga nahitabo sa transformer. Ang oil chromatography analysis adunay piho nga paglangan; human mahitabo ang usa ka sayop, kinahanglan og oras aron mapundar ang natunaw nga gas, nga naglimitar sa pagkamatinahuron sa diagnosis sa sayop. Labut pa, ang oil chromatography analysis dili makahatag og eksaktong lokasyon sa sayop o espesipikong mga kinaiya, kondili nagpakita lamang sa sayop pinaagi sa mga kausaban sa konsentrasyon sa gas. Alang sa gagmay o intermittent nga mga sayop, ang diagnosis sa oil chromatography analysis mahimong ma-delay ug dili makatubag dayon sa paghitabo sa sayop.

2.2 Modern Instrument Detection Technologies

Ang partial discharge detection technology basehan sa prinsipyo sa high-frequency current transformers (HFCT), nga nagkuha ug nag-analisar sa mga discharge pulse signal nga hinungdan sa core grounding aron masuta ang sayop. Kon adunay core grounding faults, ang partial discharge maghimo og high-frequency current pulses diha sa mga punto sa insulation damage. Kini nga mga sinyales sa kuryente kasagaran nga nagpakita ingon nga high-frequency noise o pulse signals nga adunay frequency range nga sagad taliwala sa 3-30 MHz. 

Pinaagi sa pag-instalar og high-frequency current sensors sa grounding line sa transformer, ang partial discharge signals mahimong madakpan sa real-time. Kini nga teknolohiya makahimo og episyente nga pagpangita sa partikular nga mga punto sa sayop, taas ang sensitivity, ug makakita sa mga sayop sa una nga yugto. Ang partial discharge detection makahimo og epektibong pag-ila sa gagmay nga mga sayop nga hinungdan sa insulation aging o mechanical damage, nga naghatag og tukmang impormasyon alang sa diagnosis sa sayop. Pinaagi sa pag-analisar sa mga partial discharge signals, ang grabe ug uso sa sayop mahimong masusi, nga maghatag og basehan alang sa naa nay kalambigitan nga maintenance o preventive measures.

Ang infrared thermal imaging technology nagpangita sa mga lugar nga adunay lokal nga pagtaas sa temperatura sa core gamit ang infrared thermal imagers aron masuta kon adunay grounding faults. Human mahitabo ang grounding faults sa mga transformer, ang eddy current losses sa lokal nga mga lugar mosangpot sa pagtaas sa temperatura, labi na ang daku nga pagtaas sa temperatura duol sa mga punto sa sayop. Ang infrared thermal imaging technology makakuha og real-time nga temperatura distribution sa ibabaw sa core ug makadesisyon kon adunay sayop pinaagi sa mga kalainan sa temperatura. Kasagaran, kon ang kalainan sa temperatura molapas sa 10°C, gikinahanglan ang pinasidunggan nga imbestigasyon sa maong lugar. Ang bentaha sa teknolohiya anaa sa abilidad niini nga makakita sa mga kausaban sa temperatura nga walay kontak, paspas ang speed sa pagsukod, nga himoon kini nga angay alang sa paspas nga on-site detection.

Ang high-frequency current detection method mogamit og Rogowski coils aron masukod ang mga kausaban sa high-frequency current sa mga grounding lines, kasagaran sa frequency range nga 500 kHz ngadto sa 2 MHz. Kini nga mga high-frequency currents hinungdan sa mga proseso sa discharge nga tungod sa core grounding faults. Pinaagi sa pag-detect sa mga sinyales sa kuryente niining frequency range, ang presensya sa sayop mahimong epektibong mailhan. Kon itandi sa partial discharge detection technology, ang high-frequency current detection adunay mas taas nga sensitivity ug makakuha sa pinakagamay nga mga sinyales sa sayop. Ang paggamit og Rogowski coils alang sa non-contact measurement dili lamang magpasimple sa pag-instalar kondili magpauswag usab sa akurasyon sa pagsukod. Kini nga teknolohiya ilabi na nga angay alang sa mga lugar nga lisud ma-access direkta ug makahimo og online detection nga walay pagdaut sa ekipo.

3 Optimization of Fault Diagnosis Process and Case Analysis

3.1 Recommendations for Optimized Diagnostic Process

Sa diha nga mag-diagnose sa core grounding faults, ang unang lakang kinahanglan mao ang preliminary screening gamit ang infrared thermal imaging technology. Ang infrared thermal imagers makakuha dayon og mga mapa sa temperatura distribution sa ibabaw sa transformer, nga makatabang sa mga tawo nga nagdiagnose nga mailhan ang posibleng mga lugar nga dunay abnormal nga pagtaas sa temperatura. Human mailhan sa preliminary screening ang posibleng mga lugar sa sayop, ang sunod nga lakang kinahanglan mao ang paghiusa sa high-frequency current detection ug partial discharge detection technologies alang sa eksaktong pagsulay.

Ang high-frequency current detection method nagkuha sa mga kausaban sa grounding current sa 500 kHz ngadto sa 2 MHz frequency band gamit ang Rogowski coils, nga epektibo nga nakaila sa mga lugar sa core grounding fault. Ang partial discharge detection technology nagmonitor sa mga discharge pulse signal sa real-time gamit ang HFCT sensors, nga nag-analisar sa frequency ug intensity sa discharge aron dugang nga mapamatud-an ang lokasyon sa mga punto sa sayop.

Human nga maghimo og high-frequency current ug partial discharge detection, ang katapusang lakang mao ang pag-verify ug pag-analisar sa grabe sa sayop pinaagi sa oil chromatography analysis. Pinaagi sa pag-detect sa mga gas nga natunaw sa transformer oil, ilabina ang mga kausaban sa konsentrasyon sa methane (CH4), ethylene (C2H4), ug uban pang mga gas, ang kinaiya sa sayop mahimong dugang nga mapamatud-an. Alang sa seryoso nga core grounding faults, ang oil chromatography magpakita og abnormal nga pagtaas sa mga komponente sa gas. Ang paghiusa sa oil chromatography data ug uban pang resulta sa detection makahimo og komprehensibong paghukom sa epekto sa sayop ug maghatag og basehan alang sa sunod nga mga buluhaton sa pag-ayo.

3.2 Typical Case Analysis

Samtang nag-operate sa usa ka substation, ang mga tawo nga nagmentinar nakamatikod og daku nga pagtaas sa grounding current sa usa ka 35 kV distribution transformer, nga milapas sa normal nga mga bili. Ang monitoring data nagpakita nga ang grounding current miabot sa 5 A, samtang sa normal nga kondisyon, ang grounding current kinahanglan ubos sa 100 mA. Ang hagit mao nga bisan tuod ang grounding current daku kaayo, wala may mga obvious nga external physical indications sa sayop. Ang tradisyonal nga mga electrical diagnostic methods sama sa DC resistance testing ug oil chromatography analysis wala makahatag og tukmang impormasyon mahitungod sa lokasyon sa sayop.

Arangkada ang problema sa grounding fault sa core sa transformer, gisulti ang mga teknolohiya sa pagsalak sa modernong panahon ngadto sa mga tawo nga nagmantala. Unsa manginsulto, gigamit nila ang FLIR T640 infrared thermal imager aron mopili og mga lugar nga adunay taas sa temperatura sa core ug sa uban pang komponente. Pagkatapos, gigamit nila ang PD-Tech HFCT high-frequency current sensors aron mobantay sa grounding current. Sa dili pa maabot, gitest ug gianalisa nila ang mga senyal sa discharge gamit ang PD-Tech partial discharge detectors, naka-locate ang punto sa kapanguhaan. Ang resulta sa test mahimong makita sa Tab.1.

Tab.1 Resulta sa pag-detect sa mga problema sa transformer

Batasan sa temperatura nga nakaabot hangtud sa 12°C gipangutana sa mga komponente sa core clamping sumala sa resulta sa pagdetektar sa infrared thermal imager, nga nagsugyot sa posible nga overheat sa area. Ang real-time detection gamit ang high-frequency current sensors mihatag og grounding current nga 5 A, nga dako kaayo kay sa normal nga 100 mA, nga nagpakita nga adunay fault nga nagsugyot sa loob sa transformer. Ang mas sunod nga partial discharge detection mihatag og dako kaayo nga pagkamalas sa high-frequency current signals sa 4.5-18 MHz nga frequency range, ug nagpakita sa gradual nga pagtaas sa intensity sa discharge, nga nagpakita nga ang fault point anaa sa core clamping assembly ug ang fault naglubog pa.

Ang final nga pagkonfirmar sa fault point anaa sa insulating pad sa core clamping component. Ang insulating material nagage sa aging tungod sa long-term operation, nagresulta sa minor nga insulation damage nga nagtrigger sa grounding fault. Ang mga pamaagi sa pag-atiman sa fault naggamit og pagpalit sa insulating pad, ug ang subsequence nga testing mihatag og grounding current nga mibalik na sa normal, nageliminate sa fault ug nagbalik sa stable operation sa equipment.

Kini nga kasong mihatag og sugyot nga ang combination sa infrared thermal imaging technology, partial discharge detection technology, ug high-frequency current detection technology mahimong makapahimulos sa efficiency ug accuracy sa core grounding fault diagnosis. Sa actual nga operation ug maintenance processes, ang mga personal mao ang dapat regular nga maggamit niining mga teknolohiya alang sa joint diagnosis aron siguraduhon ang safe ug stable operation sa transformers.

4 Conclusion

Sa diagnosis sa core grounding faults, ang combined application sa multiple modern diagnostic technologies mahimo nga makapahimulos sa accuracy sa fault location ug diagnostic efficiency. Sumala sa synergistic effects sa high-frequency current detection, partial discharge analysis, ug infrared thermal imaging technology, ang potential nga equipment risks mahimo nga ma-detect sa early stages, ug ang fault sources mahimo nga ma-identify nga precise, reducing equipment downtime ug extending transformer service life.

Sa future, sumala sa continuous development ug application sa new detection technologies, ang diagnosis ug maintenance sa core grounding faults mahimo nga mabag-o nga efficient ug precise, protecting ang stability ug security sa power systems.