Kuidas diagnoosida transformatorküllastusi ja vähendada mürina

Kui Hiina majandus kiiresti areneb, on ka elektrisektor aastate jooksul kasvanud suuruse poolest, suurendades nõudlust transformaatorite paigaldatud ja ühiku võimsusele. See artikkel annab lühike ülevaade nelja aspekti kohta: transformaatori ehitus, transformaatori äikesekaitse, transformaatori tõrked ja transformaatori mür.

Transformaator on tavaliselt kasutatav elektriseadme, mis suudab muuta vahelduvvoolu elektrienergiat. See saab ühe vormi elektrienergiat (vahelduvvoolu ja pinget) teiseks vormiks (samas sagedusega vahelduvvoolu ja pingega). Praktilistes rakendustes on transformaatori peamine funktsioon muuta pingetasemeid, mis muudab elektri edastamise mugavamaks. 

Väljundpinge ja sisendpinge suhte järgi klassifitseeritakse transformaatoreid alapinge- või ülepinge-transformaatoriteks. Kui pinge suhe on väiksem kui 1, nimetatakse seda alapinge-transformaatoriks, mille peamine ülesanne on toimida mitmete elektriseadmete vajaliku pingena, tagades kasutajatele õige pinge. Kui pinge suhe on suurem kui 1, nimetatakse seda ülepinge-transformaatoriks, mille peamine ülesanne on vähendada elektri edastamiskulusid, minimeerida edastamisel tekkinud energiahulumisi ja pikendada edastamispikkust.

Transformaatori ehitus
Keskmine ja suur võimsusega transformaatoridel on olemas tihtiv ölikuu, mis on täidetud transformaatori öliga. Transformaatori käigukäigud ja tuum on imetud ölis, et saavutada parem soojenemine. Isolatsioonilised buustid kasutatakse käigukäigute väljavõtmiseks ja ühendamiseks väliseid tsüklitega. Transformaator koosneb peamiselt järgmistest osadest: pingereguleerimisseade, põhiosa, väljuvad terminaliseadmed, ölikuu, kaitseseadmed ja külmitseseadmed. Pingereguleerimisseade jaguneb laadimisel ja laadimata pingeregliteks, mis on tegelikult tüüp pingeregliteks; põhiosa koosneb juhtidest, tuumast, isolatsioonirakendusest ja käigukäigutest; väljuvad terminaliseadmed hõlmavad madala- ja kõrgepinge buustid; ölikuu hõlmab lisavarustust (sh öliproovivalved, nimeplaatid, purgivalved, maandussilmad ja rattad) ja põhikuu (sh kuupohi, seinad ja katte); kaitseseadmed hõlmavad kuivendusainete hingamisvahendeid, gaasi releid, varuhoidla, ölikiivituse releid, öliniveauurimist, temperatuuri sensorid ja turvalised ventilid; külmitseseadmed koosnevad külmitsetest ja radiatooridest.

Transformaatori mür ja vähendamise meetmed
Transformaatorid toodavad sageli töö ajal mürd, peamiselt elektromagnetiliste jõudude tõttu põhiosa värinamiseks ja magneetilise pingete tõttu silitsiumterase lehtede magneetilise deformatsiooni, samuti fännide ja külmitsesüsteemi blowerite poolt toodetud mür. Inimese kuulmisüsteem suudab mürd näha ainult teatud värinamissagedustes; kui sagedus on 16 Hz ja 2000 Hz vahel, siis see on kuulda. Üle selles vahemikus olev ultraheli ja allpool infraheli ei ole nähtav. Mür levib tuumast õhu, käigukäigute ja kinnitamise struktuuridesse - see on peamine edasijõudmise kanal. Mürd saab vähendada vähendades magneetvooltihekohta ja minimeerides magneetilist deformatsiooni tuuma silitsiumterase lehtedes. Kuid magneetvooltihekohta vähendades suureneb tuuma suurus ja silitsiumterase lehtede arv, tõstes kulud. Mürd saab vähendada ilma kulude suurenemiseta, lisades dämpimise komponente. Näiteks, kui asetatakse kummipõhine vastavuslik spatsier väljalülituse käigukäigu ja tuuma vahel, siis see tiheitab käigukäigu ja pakub ammortiseerimist. See dämpimise struktuur aitab vähendada mürd tema edasijõudmise ajal.

Transformaatori äikesekaitse
Hiinas kahjustatakse igal aastal äikeseküttest palju transformaatoreid. Vastavalt ametlike andmetele, 10 kV jaotustransformaatorite kahjustuste 4%–10% on äikesekütse tõttu. Ebatõhusad maandusjuhtide ühendused ja transformaatori äikesekaitse seadmete vale paigaldus on peamised äikesekütsete kahjustuste põhjused. Olulised probleemid hõlmavad: eraldi maandumist kõrgepinge ja madalpinge poolt äikesekaitse seadmete ja transformaatori neutraalpunktiga; liiga pikaid juhtmeid ja ebapiisavaid maandusjuhtide risti lõike; puuduvaid äikesekaitse seadmeid madalpinge poolt; kasutamist kõrgepinge poolt äikesekaitse seadmete maandusjuhena; ja äikesekaitse seadmete ennetavate testide ebaõnnestumist.

Transformaatori tõrked
Kui transformaatoris esineb järgmised muutused, saab tõrke analüüsi teha selle tegeliku töötingimuse järgi: transformaator põhjustab elektriõpetuse tingimusel tõrke või esineb väljundlüliti, kuid demonteerimist pole veel tehtud; töötamise ajal esineb ebatavalisi nähtusi, mille tõttu operaatorid sunditakse transformaatori välja lülitama inspekteerimiseks või testimiseks; ennetavatest testidest, hoolduse vastuvõtmisel või normaalsete elektriõpetuse tingimustega, üks või mitu parameetri väärtus ületab standardlimiite. Kui ükskõik milline eelnimetatud olukord esineb tegelikus kasutuses, peaks transformaator viivitamatult läbi viima vastavad inspeksioonid ja testid, et tagada selle normaalne töö.

Sammud tõrke olemasolu kindlaks tegemiseks:

• Esiteks, määrake tõrke võimalikkus ja kas see on ilmne (nähtav) või peidetud (latentne) tõrk.

• Teiseks, määrake tõrke luonne - kas see on nafta- või soliidinsulatsioonitõrk, soojendustõrk või elektriline tõrk.

• Kolmandaks, tõrke võimsus, relva aktiveerimiseni satunemiseks vajalik aeg, tõrke raskus, arengusuund, sooja punkti temperatuur ja öli gaasi satunemistaseme tase on tavalised näitajad tõrke olemasolu kindlaks tegemiseks.

• Neljandaks, leidke sobiv meetod sündmuse käsitlemiseks. Kui transformaator saab endiselt töötada sündmuse järel, määrake töötamise ajal, kas ohutusmeetmeid ja jälgimismeetodeid tuleb kohandada, ja kas on vaja sisemist inspeksiooni või remondi.

Erinevad põhjused võivad põhjustada transformaatori tõrkeid, mis võivad kategooriseeruda mitmel viisil. Näiteks, tsüklite järgi, neid saab kategoriseerida nafta tsükli, magnettsüklite ja elektritsükli tõrgeteks. Praegu on kõige sagedasem ja tõsine transformaatori tõrge väljundlüliti, mis võib ka põhjustada lahknemistõrkeid. Transformaatori lüliti tõrked viitavad tavaliselt faze-vahelise lüliti transformaatori sees, juhtide või käigukäigute maanduslüliti ja väljundlüliti.

Paljud õnnetused tulenevad sellistest tõrgetest. Näiteks, transformaatori madalpinge väljundlüliti tõrge nõuab sageli kõrvaldatud käigukäigu asendamist; raskestes olukordades võib olla vaja kõigi käigukäigute asendamist, mis põhjustab olulist majanduslikku kahju ja tagajärgi. Transformaatori lüliti tõrked vajavad tõsist tähelepanu. Näiteks, transformaator (110 kV, 31.5 MVA, mudel SFS2E8-31500/110) koges lüliti õnnetuse, mille kaasnes kolme külje lülite lülitumine ja raske gaasi kaitse aktiveerimine.

Pärast transformaatori tagasi tootmisesse, avamisel avastati: roostevus nii põhjas kui ka ülemises tuumas (tõenäoliselt vihma tõttu õnnetuse ajal); C faasis keskpinge käigukäigu tõsine deformeerumine, C faasis kõrgepinge käigukäigu kokkuvarisemine ja madal- ja keskpinge käigukäigute vaheline lüliti kinnitamisplaatide segamise tõttu; B faasis kesk- ja madalpinge käigukäigute tõsine deformeerumine; C faasis madalpinge käigukäigu kahes osas läbimine; ja palju väikeseid vaskpartikleid ja vaskpallide käigukäigute vahel. Peamised põhjused olid: ebapiisav isolatsioonirakenduse tugevus; kinnitamisriba ebakindel paigutus, puuduvad polsterid ja ebakindel segamine; ja ebakindel käigukäik.

Lahknemine kahjustab peamiselt transformaatori isolatsiooni, mis väljendub kahe aspekti kaudu: Esiteks, lahknemise käigul toodetud aktiivsed gaadid, nagu klooroksidid, ozoon ja soojus, põhjustavad teatud tingimustel keemilisi reaktsioone, mis viivad paikliku isolatsiooni korrooderdamiseni, dielektrilise kahju suurenemiseni ja lõpuks soojusliku murdumiseni. Teiseks, lahknemise partiklid tabavad otse isolatsiooni, põhjustades paikliku isolatsiooni kahjustamise, mis aeglaselt laieneb ja lõpuks murdub.

Näiteks, transformaator (63 MVA, 220 kV) koges lahknemist 1,5 korda pingel, kõrvaldasel hääl, mis oli kuni 4000–5000 pC. Kui käigukäigu testpinge vähendati 1,0 korda ja joonlõpupingete meetod muudeti 1,5 korda pingetoetus, ei tekkinud lahknemishäält ja lahknemistase langus drastiliselt alla 1000 pC. Demonteerimisel ja inspekteerimisel avastati puuduvad lahknemise jälgid lõpupoolse isolatsiooniringi nurkadel, peamiselt halva isolatsioonimaterjali tõttu.

Kui osaliselt lahknemine toimub soliidinsulatsiooni pinna kaudu, eriti kui on olemas nii normaalsed kui ka tangentsiaalsed elektriväljade tugevuse komponendid, siis tekkinud õnnetus on kõige tõsine. Osaliste lahknemistõrkeid võib esineda igas kohas, kus on ebatõhus isolatsioonimaterjal või konsentreeritud elektriväljad, nagu käigukäigute vahel, kõrgepinge käigukäigu elektrostaatiliste kaitsekaanide juhtmetes, faaside vahekaanidel ja kõrgepinge juhtmetes.

Transformaatorid on laialdaselt kasutatavad elektronringide ja elektrisüsteemide elektriseadmed. Kuna need on võtmerollis elektri kasutamisel, jaotamisel ja edastamisel, on transformaatorid asendamatud. Seetõttu tuleks praktikas transformaatoritele anda rohkem tähelepanu.