Hvad er de almindelige fejl i enfase fordelingstransformatorer

Enfasede-transformatorer er et vigtigt voltage-omformnings- og strømforsyningsudstyr i kraftsystemet, der anvendes bredt i landlige kraftnetværk, lavspændingsboliger og områder med koncentrerede enefasede laster. Med den konstante stigning i andelen af enefasede laster i forsyningsnettet er fejlhyppigheden for enefasede transformatorer også steget. Tidlig identifikation og håndtering af disse fejl er af stor betydning for at sikre strømforsyningen. Ifølge de seneste undersøgelser fokuserer de almindelige fejl for enefasede fordelingstransformatorer hovedsageligt på fem kategorier: spolefejl, isoleringsaldring, olieudløb, anormal temperatur og lavspændingskontaktfejl. Disse fejl forstyrrer ikke kun den normale drift af transformatorerne, men kan også føre til udstyrsskader og strømafbrydelser. Denne artikel vil gennemgående analysere årsager, karakteristika og behandlingsmetoder for de forskellige fejl, og give praktisk vejledning til drifts- og vedligeholdelsespersonale i kraftsystemet.

1. Spolefejl

Spolefejl er den mest hyppige fejltype i enefasede fordelingstransformatorer, herunder mellemvindingsshortcircuit, åbne circuit og jordforbindelse af spoler. De skyldes oftest aldring af isoleringsmateriale, mekaniske skader eller produktionsdefekter. Et mellemvindingsshortcircuit i spolen vil forårsage lokal overophedning indeni transformator, hvilket accelererer isoleringsaldring, og kan endelig føre til helhedsskade af spolen. Forskning viser, at når der opstår en let shortcircuit i transformatorspolen, kan traditionelle enheder som differentialbeskyttelse og gasbeskyttelse muligvis ikke fungere i fejlens tidlige fase, hvilket stiller højere krav til fejldiagnoseevnen hos drifts- og vedligeholdelsespersonale.

(1) Fejlmanifestationer

• Anormal lyd: Transformatoren udsender en "boblende" oljebruslyd eller en "svidende" udsliplyd.

• Anormal temperatur: Oljetemperaturen overstiger standarden. Når gasindholdet i oljen overstiger opmærksomhedsgrænsen, skal transformatorstatus kontrolleres umiddelbart (i overensstemmelse med IEC-standarder).

• Imbalance i resistansen: Ubalanceprocenten for DC-resistansen af spolen overstiger 2% (tilladte værdi), hvilket indikerer mulig spoledformation eller dårlig kontakt.

• Anormal spænding: Udgangsspændingen er ustabil og falder betydeligt. Desuden er lavspændingsvinding mere sannsynlig at deformere under pludselig kortslutning (lavspændingsvinding er mere sannsynlig at deformere under pres).

(2) Behandlingsforanstaltninger

• Nødstop: Afslut strømforsyningen øjeblikkeligt og stop transformatoroperationen.

• Præcis detektion: Brug en infrarød termometer til at kontrollere temperaturefordelingen af spolen, lokalisér fejlen; mål DC-resistansen og kapaciteten for at evaluere graden af deformation.

• Reparation og udskiftning: Hvis nødvendigt, løft dækken for vedligeholdelse, reparér eller udskift den skadede spole.

(3) Forebyggelsesstrategier

• Regelmæssige tests: Gennemfør spoleisoleringstests for at forstå isoleringsstatus.

• Undgå overbelastning: Forbyd langvarig overbelastning af transformator for at reducere risikoen for spoleskader.

• Forebyggende inspektion: Gennemfør forebyggende inspektioner før topbelastningsperioden for at identificere skjulte farer.

• Stabil installation: Sikr at transformatoren er solidt installeret for at reducere effekten af vibration på spolen.

2. Isoleringens aldringsfejl

Isoleringens aldring er den anden mest almindelige fejl i enefasede fordelingstransformatorer, herunder aldring af faste isoleringsmaterialer og forringelse af oljeisolering. Isoleringens aldring vil reducere transformatorens isoleringsydeevne og accelerere udstyrets samlede aldring. Ifølge statistik kan det forkorte den projicerede levetid (35-40 år) af transformator til omkring 20 år, hvilket er særdeles fremtrædende i transformatorer, der har været i langvarig drift, i tøff miljø eller med utilstrækkelig drift og vedligeholdelse.

(1) Fejlmanifestationer

• Oljequalitet ændring: Transformatoroljen ændrer sig gradvist fra lys gul til orange eller brun, og kuldepositioner kan opstå.

• Isoleringens nedgang: Testværdien for isoleringsresistansen er lavere end standarden, og delvis udslipsvolumen stiger.

• Anormal lyd: Driftslyden er skarp og ulige, og aldringshastigheden er positivt korreleret med temperatur (ifølge Arrhenius-teorien fordobles aldringshastigheden for hver 6°C stigning i temperatur).

(2) Behandlingsmetoder

• Olieprøveanalyse: Udfør kromatografisk analyse for at detektere indholdet af karakteristiske gasser og vurdere aldringsgraden.

• Olie- og materialebehandling: I henhold til aldringsforholdet beslut, om du skal skifte olie, udskifte faste isoleringsmaterialer, og gennemføre en komplet revision, hvis nødvendigt.

(3) Forebyggelsesstrategier

• Regelmæssig kontrol: Regelmæssiggør oliekvalitetskontrol og isoleringsresistansetest for at kontrollere isoleringsstatus.

• Temperaturkontrolleret drift: Oprethold en rimelig temperatur (GB-standard: gennemsnitsvarmetilvækst for olierettede vindinger ≤ 65°C, og varmetilvækst for øverste olje ≤ 55°C).

• Miljøoptimering: Forbedr driftsmiljøet, reducer erosion af støv, fugt og skadelige gasser; vælg højeffektive transformatorer som S11-type for at reducere varmetilvækst og tab.

3. Olieudløbsfejl

Olieudløb er en hyppig og skadelig fejl i enefasede fordelingstransformatorer. Det udgør over 40% af fejl i krafttransformatorer, hvilket vil påvirke isoleringen og køleevnen, og forårsage udstyrbrand, forurening og økonomiske tab.

(1) Fejlmanifestationer

• Olieniveau fald: Olienivåuviseren viser et fald i olieniveau, og oliespor kan ses på overfladen af oljereservoaret.

• Relaterede anomalier: Driftslyden er skarp og ulige, olie-papirisoleringen er fugtig, og udløbet forværres i regnvejr og højt-fugtige miljøer.

(2) Fejlårsager

Alder/skade på tætpakninger, sprækning i svarende, ukorrekt montering af bushinge, løse forbindelser på grund af vibration, rust på oljereservoaret, og abnorm oliepres pga. blokeret vejluft.

(3) Behandlingsmetoder

• Graderet behandling: Lave udløb kan midlertidigt repareres, mens store udløb kræver øjeblikkelig nedbringelse og en komplet revision.

• Roden rettes: Udskift tætpakninger, reparer svarende/forbindelser, rense vejluften, og sikr normal drift af oljeconservator.

(4) Forebyggelsesstrategier

• Tætpakningsinspektion: Kontroller regelmæssigt tætpakningsstatus, og forstærk fastgørelse i vibrerende miljøer.

• Materialeopgradering: Brug højkvalitets tætpakningsmaterialer, rense oljereservoaret for at forhindre korrosion; gamle transformatorer kan erstattes med produkter med nye tætpakningsstrukturer.

4. Anormal temperaturfejl

Anormal temperatur er en vigtig fejltype i enefasede fordelingstransformatorer, herunder spoleoverophedning, lokal overophedning af jernkernen, og oljetemperaturstigning. Det er "triggeren" for fejl som isoleringens aldring, olieudløb og spoledformation. Ifølge IEC-standarder, når den højeste punkttemperatur når 140°C, vil bobler dannes i oljen, hvilket vil reducere isoleringen eller forårsage flashover, og skade transformator.

(1) Fejlmanifestationer

• Temperatur overstiger standard: Oljetemperaturuviseren viser en anomali, den lokale overflade er overophedet og farveændret, og oljeniveauet i oljeconservator er anormalt.

• Anormal lyd: Udsender en "summen" lyd, der bliver højere, når belastningen stiger; oljefarven bliver mørkere, og kuldepositioner optræder.

(2) Fejlårsager

Transformatoroverbelastning, interne fejl (spole/jernkern kortslutning), kølesystemfejl, høj ambienttemperatur, utilstrækkelig oljemængde pga. dårlig tæthed, og dårlig installationsventilation.

(3) Behandlingsmetoder

• Belastningsreduktion og nedbringelse: Reducer øjeblikkeligt belastningen eller stop drift, og kontroller kølesystemet.

• Præcis diagnosticering: Brug en infrarød termometer til at lokalisere overophedet punkt, tag en olieprøve til kromatografisk analyse, kontroller for interne fejl; reparér eksterne årsager.

(4) Forebyggelsesstrategier

• Overvågning og analyse: Overvåg regelmæssigt temperaturen, oprett en trendanalyse; undgå langvarig overbelastning.

• Miljøoptimering: Optimer installationspositionen for at sikre ventilation; rense smuds på kylere; øg kapacitet eller drift flere enheder parallelt i højbelysede områder, og installér solskygger og ventilationsenheder i højt-varme miljøer.

5. Lavspændingskontaktfejl

Lavspændingskontaktfejl er unikt for enefasede fordelingstransformatorer, herunder dårlig kontakt, åbne circuit og fejlforbindelser. Fordi lavspændingsiden mest anvender en kontakt-off design (som tre/fire kontakter), berører forbindelseskvaliteten direkte udgangsspændingen og driftsstabiliteten, som er almindelig i transformatorer med store belastningsfluktueringer og utilstrækkelig drift og vedligeholdelse.

(1) Fejlmanifestationer

• Spændningsanomalier: Udgangsspændingen er ustabil, for høj/for lav.

• Lydanomalier: Udsender en "klaskende" "ruskende" mekanisk friktionslyd, der er tydelig, når belastningen ændres; spændingen på lavspændingsiden er ubalanceret, og driftstemperaturen er anormalt høj.

(2) Fejlårsager

Dårlig kontaktmontering, oksidering af kontaktfladen, usikker installation, manglende genoprettelse af forbindelser under drift og vedligeholdelse, stor kontaktresistans pga. fugtigt miljø, og slid på kontaktpunkter pga. belastningsfluktueringer.

(3) Behandlingsmetoder

• Strømnedsættelse og vedligeholdelse: Kontroller kontaktforbindelsen, genlas, og fastgør løse dele, udskift ældre komponenter.

• Rensning og beskyttelse: Rens dårligt kontakterede dele for at sikre god kontakt for kontaktændringsswitch.

(4) Forebyggelsesstrategier

• Regelmæssig inspektion: Regularisér inspektionen af kontaktforbindelser, og brug højkvalitets lasmateriale og processer.

• Miljøtilpasning: Styrk fugtbestandsforanstaltninger i fugtige miljøer; for transformatorer med hyppige kontaktjusteringer, erstatt med pålidelige forbindelsesmetoder; erstatt gamle udstyr med produkter med nyt kontakt-design.

6. Anvendelse af intelligent overvågnings teknologi i fejldiagnose

Med udviklingen af smart grid, er den traditionelle diagnosemodel, der bygger på manuel erfaring og simple instrumenter, gradvist blevet erstattet af intelligent overvågnings teknologi. Fejldiagnosesystem baseret på kunstig intelligens kan overvåge driftsstatus i realtid, advarer risici i forhånd, og forbedrer præcisionen og effektiviteten af diagnosen.

(1) Mainstream teknologier

• Infrarød sensortemperaturmåling: Med en præcision på ±1°C, kan den præcist detektere anormale temperaturer.

• Akustisk signaturgenkendelsediagnose: Analyser frekvensen og karakteristika af driftslyden for at skelne mellem normal og fejllyd.

• Analyse af løst gasser i olje: Detekter indholdet af karakteristiske gasser for at bestemme typen og graden af interne fejl.

• Maskinlæringssystem: Integrer flere parametre for at etablere en fejlprediktionsmodel.

(2) Anvendelseseffekter

Efter anvendelse af infrarød temperaturmåling øgede en energiselskab fejldetektionsfrekvensen med 65% og forkortede behandlingstiden med 40%; akustisk signaturgenkendelse kan detektere spolefejl 3-6 måneder i forhånd. Det intelligente system kan også lokalisere fejl og vurdere alvorlighedsgraden, og give en basis for drifts- og vedligeholdelsesbeslutninger.

7. Vedligeholdelses- og forebyggelsesforanstaltninger for enefasede transformatorer

De fleste fejl for enefasede fordelingstransformatorer er relateret til langvarig drift, miljø og utilstrækkelig drift og vedligeholdelse. At etablere et videnskabeligt vedligeholdelsessystem og implementere forebyggelsesforanstaltninger er nøglen til at reducere fejl og forlænge levetiden.

(1) Dagligt vedligehold

• Oliebetingede kontroller: Kontroller regelmæssigt olieniveau og oljefarve for at sikre, at olieniveauet er normalt og oljekvaliteten er god.

• Statusovervågning: Overvåg driftslyden, overvåg temperaturen, og oprett en trendanalyse.

• Komponentkontrol: Kontroller renheden, skader og udslipsspore på bushinge; verificer jordsystemet (jordresistancen for 100 kVA og over ≤ 4Ω, og under ≤ 10Ω).

• Miljøhåndtering: Sikr stabil installation, rense overfladesmuds, og forebygg forurening.

(2) Klassificeret forebyggelse

• Spolefejl: Undgå overbelastning og gennemfør regelmæssige isoleringsprøver.

• Isoleringens aldring: Drift med kontrolleret temperatur og gennemfør regelmæssig oljekvalitetskontrol.

• Olieudløb: Kontroller regelmæssigt tæthed og forstærk fastgørelse i vibrerende miljøer.

• Anormal temperatur: Optimer installation, sikr ventilation, og installér temperatur-overvågningsenheder.

• Kontaktfejl: Kontroller regelmæssigt forbindelser, brug højkvalitets lasprocesser, og forebygg fugt i fugtige miljøer.

(3) Standardtilpasning og -optimering

Vælg højeffektive transformatorer ifølge GB20052-2020 for at reducere tab og temperaturstigning; drift flere enheder parallelt i højbelysede områder for at reducere belastningspresset på en enkelt enhed; styrk miljøhåndtering for at reducere ekstern erosion.

8. Konklusioner og anbefalinger

De almindelige fejl for enefasede fordelingstransformatorer er forbundet, og de fleste er forårsaget af en enkelt faktor, der fører til flere typer fejlmanifestationer. At bygge et komplekst fejldiagnosesystem, der integrerer traditionel erfaring og intelligent teknologi, kan forbedre præcisionen og effektiviteten af diagnosen.

Drifts- og vedligeholdelseshåndtering anbefalinger

• Overvågningsystem: Etabler et omfattende overvågningsystem for flere parametre som temperatur, lyd og oljekvalitet for at have status i realtid.