Analizo de Diagnostikaj Metodoj por Kerno-Terura Defekto en 35 kV Distributransformiloj

35 kV Distribuaj Transformiloj: Analizo de Fekoj pro Terkonektado de la Ŝarĝo kaj Diagnostikaj Metodoj

35 kV distribuaj transformiloj estas komunaj kritikaj aparatoj en elektraj sistemoj, portantaj gravajn taskojn de transdonado de elektra energio. Tamen, dum longa operacio, fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo iĝis grava problemo, kiu afektas la stabilan operacion de transformiloj. Fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo ne nur influas la efikecon de la transformilo kaj pligrandigas la kostojn de sisteman tenadon, sed povas ankaŭ kaŭzigi pli seriozajn elektrajn defektojn. 

Kiel la elektra aparataro veturas, la okazaĵo de fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo graduale pliiĝas, postulante plibonigitan diagnostikon kaj traktadon en la operacion kaj tenadon de elektra aparataro. Kvankam certaj diagnostikaj metodoj nun ekzistas, ankoraŭ restas teknologiaj botolokoloj, kiel malmulte efika detektado kaj malfacila lokigo de fekoj. Estas urĝa bezono esplori kaj aplikigi pli precizajn, sensensajn diagnostikajn teknologiojn por plibonigi la fidon de aparataro kaj sekurecon de elektra sistemo.

1 Analizo de Kauzoj kaj Karakteroj de Fekoj pro Terkonektado de la Ŝarĝo en 35 kV Distribuaj Transformiloj

1.1 Komunaj Kauzoj de Fekoj pro Terkonektado de la Ŝarĝo

En 35 kV distribuaj transformiloj, izolaj materialoj kutime uzatas inter ŝarĝaj lamenoj por izolado. Tamen, dum longa operacio, internaj elektraj kampoj kaj temperaturo kaŭzas gradualan maljunigon de izolaj materialoj, aparte en alta-volta kaj alta-temperatura medio, kie la izolaj trajtoj rapidigas malboniĝon. Dum la maljunigo progresas, la rezisteco de la izolo malpliiĝas, kaj izola defekto en partaj areoj povas formi plurpunktajn terkonektajn fekojn.

Transformiloj neeviteble spertas mekanikan vibradon dum longa operacio. Eĉ sub kondiĉoj de signifaj ŝanĝoj de lastro, vibrado povas kaŭzi relativan dislokigon de la ŝarĝo kaj ŝarĝaj klampaj komponantoj. Malstreĉitaj ŝarĝaj klemoj aŭ damaĝitaj izolaj materialoj povas kaŭzigi terkonektajn fekojn. Defektoj de la produktado de transformila ŝarĝo ankaŭ estas gravaj kauzoj de fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo. Dum la produktado, se siliciuma ferfolio havas burilojn, neuniforman izolan kovrilon, aŭ malplenan ŝarĝan pritraktadon, lokaj izolaj damaĝoj povas okazi. Tiaj defektoj ofte koncentras en la terkonektaj partoj de la transformilo. Kiam la elektra kampo en la ŝarĝo estas neuniforma, partaj eldonaĵoj povas okazi.

1.2 Elektraj Karakteroj kaj Danĝeroj de Fekoj

La plej rekta elektra karaktero de fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo estas pliiĝo de la terkonektada stramo. Post okazinta terkonektada feko, la terkonektada stramo kutime montras stramosvivadon kun harmoniaj komponentoj, aparte en alta-frequenta regiono super 50 Hz. Kiam fekoj okazas, la formo de la terkonektada stramo ofte aspektas ne-sinusforman, kun pli grandaj amplitudoj de harmoniaj komponentoj.

Alia tipa karaktero de fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo estas parta eldonaĵo. Post defekto de izolaj materialoj, la elektra kampo koncentras en danĝeritaj areoj, kaŭzante koronan eldonaĵon kaj partajn eldonaĵfenomenojn. Partaj eldonaĵoj kutime generas altfrequenta stramimpulsojn kun frecorango ĝenerale inter 3-30 MHz. Stramsignaloj en tiu frecobando povas esti akiritaj kaj analizitaj per specialaj altfrequenta stramtransformiloj (HFCT).

Alia elektra karaktero kaŭzita de fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo estas efekto de temperaturmontro. Pro vorturaj perdprovoj en la feka punkto, la loktemperaturo pliiĝas. Tiu temperaturmontro ne nur direktas danĝeron al izolaj materialoj, sed ankaŭ povas kaŭzigi superegajon en partaj areoj de la ŝarĝo.

1.3 Efekto de Fekoj sur la Operacion de la Transformilo

Fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo kaŭzas pliiĝon de la terkonektada stramo, kiu turnas kaŭzas plian perdon en la ŝarĝo de la transformilo. La ŝarĝaj perdoj ĉefe konsistas el vorturaj perdoj kaj histerezaj perdoj. Kiam terkonektaj fekoj okazas, neuniforma magnetfluksodistribuo ene de la transformilo signife pliiĝas la vorturajn perdojn en certaj areoj. Tio ne nur reduktas la efikecon de la transformilo, sed ankaŭ povas signife pliiĝi la operacostojn. La pliiĝo de ŝarĝaj perdoj plibonigas la supermalkreskon de la transformilo, plue afektanta la longtempan stabilan operacion.

Parta eldonaĵo kaj efekto de temperaturmontro kaŭzitaj de fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo akcelas la maljunigon de internaj izolaj materialoj en transformiloj. Dum la maljunigo de la izolo, la rezisteco de izolaj stratoj graduale malpliiĝas, kaj la kapablo de elektra izolado progresive malsukcesas. Kiam la izolo tute malsukcesas, eblas kaŭzigi lokajn mallongcirkvitajn aŭ pli seriozajn kompleta mallongcirkvitajn aĉidentojn.

Fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo ne nur kaŭzas malkreskon de la elektra performanco, sed ankaŭ afektas la kemian kompozicion de la transformila oleo. Kiam la ŝarĝo terkonektiĝas, partaj eldonaĵoj kaj supermalkresko kaŭzas la internan oletemperaturmontron, kaŭzante ŝanĝojn en la solvigitaj gazkomponentoj de la oleo, aparte anomalajn pliiĝojn de metano (CH4) kaj eteno (C2H4) enhavo.

2 Diagnostikaj Metodoj kaj Teknikaj Komparoj por Fekoj pro Terkonektado de la Ŝarĝo

2.1 Tradiciaj Diagnostikaj Metodoj

La DC-resistanca metodo estas unu el la tradiciaj diagnostikaj metodoj por fekoj pro terkonektado de la ŝarĝo, ĉefe judante la ekziston de feko per mezurado de la izolrezisteco inter la ŝarĝo kaj tero. Tiu metodo aplikas DC-volteton kaj mezuras la rilatumon de stramo al volto por kalkuli la izolrezistecan. Ideale, la izolrezisteco de la ŝarĝo devus resti en alta valoro; se la rezisteco falas sub certa limo, eblas indiki terkonektadan fekon. 

Tamen la direkta stokresistanco-metodo ne povas akurate loki defektojn. Ĝiaj mezurresultoj nur reflektas la mezanan izoladon de la tuta kerno kaj ne povas determini specifajn defektajn areojn. Ĉi metodo ankaŭ havas certan malfruon, aparte kiam la izolado ankoraŭ ne kaŭzis signifajn rezistancajn ŝanĝojn, farante fruan detektadon de defektoj malutila. Krome, la DC-resistancometodo ne povas doni informojn pri la tipoj de defektoj, kaj detajlaj defektaj karakterizoj ne povas efike ekstraktiĝi el la mezurdatumoj.

Analizo de oleo-kromatografio detektas ŝanĝojn en la komponaĵoj de disvastitaj gasoj en transformilo-oleo por dedukti la tipojn de defektoj. Ĉiuj disvastitaj gasoj estas kutime produktitaj kiam okazas elektraj defektoj, superĉarĝo, aŭ aliaj elektraj malsukcesoj ene de la transformilo. Komunaj gasaj komponaĵoj en transformilo-oleo inkluzivas metanon (CH4), etilenon (C2H4), etanon (C2H6) ktp. Ŝanĝoj en la koncentroj de gasoj povas reflekti la operacian staton de la transformilo. 

Per komparo de la koncentroj de disvastitaj gasoj en oleo kun la tipoj de defektoj, eblas provizore determini ĉu okazis defekto de kern-ligo en la transformilo. Analizo de oleo-kromatografio havas relativan malfruon; post la okazo de defekto, bezonas tempon por ke la disvastitaj gasoj akumuliĝu, limigante la aktualacon de la defekt-diagnoso. Krome, analizo de oleo-kromatografio ne povas doni akuratan lokon de defekto aŭ specifajn karakterizojn, nur indikante defektojn per ŝanĝoj en la koncentroj de gasoj. Por malgrandaj aŭ intermitentaj defektoj, la diagnoso de oleo-kromatografio povas esti malfrua kaj ne kapabla reagi rapide al la okazo de defekto.

2.2 Modernaj Instrumentaj Detektaj Teknikoj

La teknologio de parta disvasto detektas kaj analizas pulso-signalojn kaŭzitajn de kern-ligo por diagnozi defektojn surbaze de la principo de alta-frekvanka transformilo (HFCT). Kiam okazas defektoj de kern-ligo, parta disvasto generas alta-frekvankajn pulso-signalojn je punktoj de danĝero al la izolado. Ĉiuj pulso-signaloj kutime manifestiĝas kiel alta-frekvanka bruono aŭ pulso-signaloj kun frekvankaj gamoj ĝenerale inter 3-30 MHz. 

Instalante alta-frekvankajn sensorojn sur la ligo-linio de la transformilo, oni povas realtempe kapti signalojn de parta disvasto. Ĉi teknologio povas efike loki partajn defektopunktojn, havas altan sensivon, kaj povas detekti defektojn en fruaj stadioj. Detektado de parta disvasto povas efike identigi malgrandajn defektojn kaŭzitajn de aldonaĝo de la izolado aŭ mekanika damaĝo, donante akuratan infon pri la defekto. Per analizo de signaloj de parta disvasto, oni povas aserti la gravon kaj evolu-tendenco de defektoj, permesante respondajn mantenan aŭ preventan agadon.

Infraroja termografa teknologio detektas lokajn varmigajn areojn en la kerno uzante infrarojan termografan aparaton por determini ĉu ekzistas defektoj de ligo. Post la okazo de defektoj de ligo en transformiloj, eddy-ĉarĝaj perdoj en lokaj areoj kaŭzas varmigon, precipe signifan varmigon ĉirkaŭ defektopunktoj. Infraroja termografa teknologio povas akiri realtempan distribuon de varmeco sur la surfaco de la kerno kaj determini la ekziston de defekto per varmeckdiferenco. Tipe, kiam varmeckdiferenco superas 10°C, necesas fokusitan esploron de tiu areo. La avantaĝo de ĉi teknologio kuŝas en sia kapablo detekti varmeckajn ŝanĝojn senkontakte, kun rapida mezur-tempo, taŭga por rapidaj lokaj detektoj.

La alta-frekvanka detektada metodo uzas Rogowski-bobenojn por mezuri alta-frekvankajn ŝanĝojn en ligo-linioj, tipre en la frekvanka gamo de 500 kHz ĝis 2 MHz. Ĉiuj alta-frekvankaj kuroj estas generitaj pro disvastosproceso kaŭzitaj de defektoj de kern-ligo. Per detektado de signaloj en ĉi frekvanka gamo, oni povas efike identigi la ekziston de defekto. Kompare al la teknologio de parta disvasto, alta-frekvanka detektado havas pli altan sensivon kaj povas kapti tre malfortajn defektosignalojn. Uzante Rogowski-bobenojn por senkontakta mezuro, ne nur simpliĝas la instalado, sed ankaŭ pliboniĝas la akurateco de la mezuro. Ĉi teknologio estas aparte taŭga por areoj malfacile atingataj kaj povas efektivigi linian detektadon sen damaĝo al la equipamento.

3 Optimumigo de la Proceso de Defektodiagnozo kaj Kazanalizo

3.1 Propozoj por Optimumiga Diagnostika Proceso

Kiam diagnozante defektojn de kern-ligo, la unua paŝo devus esti provizora filtra uzante infrarojan termografan teknologion. Infrarojaj termografaj aparatoj povas rapide akiri mapojn de varmeco de la surfaco de la transformilo, helpante diagnostikistojn identigi eble abnormalajn varmigajn areojn. Unufoje la provizora filtro identigas potencialajn defektajn areojn, la sekva paŝo devus kombini alta-frekvankan detektadon kaj teknologion de parta disvasto por akurata testado.

La alta-frekvanka detektada metodo kaptas ŝanĝojn de ligo-kuro en la 500 kHz ĝis 2 MHz frekvanka gamo uzante Rogowski-bobenojn, efike identigante areojn de defekto de kern-ligo. Teknologio de parta disvasto monitoras pulso-signalojn de disvasto realtempe uzante HFCT-sensorojn, analizante la frekvon kaj fortikon de disvasto por plu konfirmi la lokojn de defektopunktoj.

Post la efektivigo de alta-frekvanka kaj parta disvasta detektado, la fina paŝo estas verigi kaj analizi la gravon de la defekto per analizo de oleo-kromatografio. Detektante disvastitajn gasojn en la oleo de la transformilo, precipe ŝanĝojn en la koncentroj de metano (CH4), etileno (C2H4) kaj aliaj gasoj, la naturo de la defekto povas plu konfirmiĝi. Por grava defekto de kern-ligo, la oleo-kromatografio montras abnorme altegasan komponenton de gasoj. Kombinante datumojn de oleo-kromatografio kun aliaj detektaj rezultoj, oni povas komprene assessi la impakton de la defekto kaj provizi bazon por venontaj reparaj laboroj.

3.2 Tipa Kazanalizo

En funkcio en substacio, manutraj personoj rimarkis signife pliiĝintan ligo-kuron en 35 kV distribua transformilo, multe super la normalaj valoroj. Monitoraj datumoj montris ke la ligo-kuro atingis 5 A, dum sub normalaj kondiĉoj, la ligo-kuro devus esti malpli ol 100 mA. La problemo estis ke kvankam la ligo-kuro anomalie pliiĝis, ne ekzistis evidaj eksteraj fizikaj indikoj de defekto. Tradiciaj elektraj diagnostikaj metodoj, kiel la testado de DC-resistanco kaj analizo de oleo-kromatografio, ne povis klarigi la lokon de la defekto.

Por solvi ĉi tiun problemon de teraĵo de la transformila kerno, la teknikistoj uzis kelkajn modernajn diagnozajn teknologiojn. Unue, ili uzis infrarudan termografian aparaton FLIR T640 por antaŭfaza skribo, rapide lokigante la varmigajn areojn en la kerno kaj rilataj komponentoj. Poste ili uzis PD-Tech HFCT altfrekvencan kurantan sensoron por monitori la teraĵan kuranton. Finfine, ili uzis PD-Tech partan elŝutan detektilon por testi kaj analizi elŝutajn signalojn, lokigante la defektan punkton. La testresultoj estas montritaj en Tab. 1.

Tab.1 Detektaj resultoj de transformilaj defektoj

Bazitaj sur la detektoj de infraruga termoimago, la temperaturo-diferenco proksime de la kern-klampaj komponantoj atingis 12°C, superante la normalan rangon, kun provizora konfirmo de ebleco de trovarmeco en tiu areo. Realtempa detekto uzanta altfrekvencan elektran korantan sensoron montris teruran koranton de 5 A, signife superante la normalan valoron de 100 mA, indikante ke en la transformilo evoluis defekto. Plua parta elŝutado detektado montris fortaĵojn de altfrekvencaj elektraj signaloj en la frekvencaraĝo 4.5-18 MHz, kun graduale pligrandiganta elŝutadintenseco, indikante ke la defektpunkto situas je la kern-klampaj montaĵoj kaj la defekto pligrandiĝas.

La fina konfirmo de la defektpunkto estis je la izolpadro de la kern-klampa komponanto. La izolmaterialo pro longdura operacio maljuniĝis, kaŭzante minoran danon de izolo, kiun igis la teruran defekton. Defektotrajtaj mezuroj inkludis anstataŭigon de la izolpadro, kaj posta testado konfirmis, ke la terura koranto revenis al normala, eliminante la defekton kaj restarigante stabilan operacion de la equipaĵo.

Ĉi tio montras, ke kombina apliko de teknologio de infraruga termoimago, teknologio de parta elŝutado detektado, kaj teknologio de altfrekvenca elektra koranto detektado povas efektive plibonorigi la efikecon kaj akuratecon de kern-terurdefekto diagnoso. En reala operacianta kaj mantena procezo, personaro devus regulare uzi ĉi tiujn teknologiojn por kunmetita diagnozo, por certigi la sekuran kaj stabilan operacion de transformiloj.

4 Konkludo

En la diagnoso de kern-terurdefekto, la kombinita apliko de multaj modernaj diagnostikaj teknologioj povas signife plibonorigi la akuratecon de defektopozicio kaj la efikecon de diagnozo. Per sinergia efekto de altfrekvenca elektra koranto detektado, parta elŝutado analizo, kaj infraruga termoimago teknologio, potencialaj riskoj de equipaĵo povas esti detektitaj en fruaj stadioj, kaj fontoj de defekto povas esti precize identigitaj, reduktante haltadon de equipaĵo kaj etendante la servoperiodon de transformiloj.

En la estonteco, kun la daŭra evoluo kaj apliko de novaj detektaj teknologioj, la diagnoso kaj manteno de kern-terurdefektoj iĝos pli efika kaj preciza, protektante la stabilecon kaj sekurecon de elektraj sistemoj.