Welche sind die häufigen Ausfälle bei Einphasen-Verteilungstransformatoren

Einsphasen-Verteilungstransformatoren, als wesentliche Spannungs- und Energieverteilungsausrüstung im Stromnetz, finden weite Verwendung in ländlichen Stromnetzen, Niederspannungswohngebieten und Gebieten mit konzentrierten einsphasigen Lasten. Mit dem stetigen Anstieg des Anteils einsphasiger Lasten im Verteilnetz ist auch die Ausfallrate von einsphasigen Transformator gestiegen. Die rechtzeitige Erkennung und Behandlung dieser Störungen hat große Bedeutung für die Sicherstellung der Stromversorgung. Laut neuesten Forschungen konzentrieren sich die häufigsten Störungen an einsphasigen Verteilungstransformatoren auf fünf Kategorien: Wicklungsfehler, Isolierstoffalterung, Ölaustritt, ungewöhnliche Temperatur und Niederspannungsschaltstufenfehler. Diese Störungen beeinträchtigen nicht nur den normalen Betrieb des Transformators, sondern können auch zu Geräteschäden und Versorgungsunterbrechungen führen. Dieser Artikel wird die Ursachen, Merkmale und Behandlungsmethoden verschiedener Störungen umfassend analysieren und praktische Leitlinien für Betriebs- und Wartungspersonal im Stromsystem bereitstellen.

1. Wicklungsfehler

Wicklungsfehler sind die häufigste Fehlerart bei einsphasigen Verteilungstransformatoren, einschließlich Kurzschlüsse zwischen Windungen, Offenleitungen und Erdungsfehler von Wicklungen. Sie werden hauptsächlich durch Alterung des Isoliermaterials, mechanische Schäden oder Fertigungsfehler verursacht. Ein Kurzschluss zwischen Windungen kann zu lokaler Überhitzung im Inneren des Transformators führen, was die Isolieralterung beschleunigt und letztendlich zu einem Gesamtschaden der Wicklung führen kann. Studien zeigen, dass bei einem leichten Kurzschluss in der Transformatorenwicklung traditionelle Geräte wie Differenzialschutz und Gasüberwachung möglicherweise in der frühen Phase des Fehlers nicht reagieren, was höhere Anforderungen an die Fehlererkennungsfähigkeit des Betriebs- und Wartungspersonals stellt.

(1) Störfälle

• Ungewöhnliche Geräusche: Der Transformator gibt ein "blubberndes" Öl-Koch-Geräusch oder ein "prasselndes" Entladungsgeräusch ab.

• Ungewöhnliche Temperatur: Die Öltemperatur überschreitet den Standard. Wenn der Gasgehalt im Öl den Aufmerksamkeitswert übersteigt, sollte der Transformatorstatus sofort überprüft werden (gemäß IEC-Standards).

• Widerstandsungleichheit: Die Ungleichheit des Gleichstromwiderstands der Wicklung überschreitet 2% (zulässiger Wert), was auf mögliche Wicklungsverformung oder schlechten Kontakt hinweist.

• Ungewöhnliche Spannung: Die Ausgangsspannung ist instabil und fällt signifikant. Darüber hinaus ist die Niederspannungswicklung bei plötzlichen Kurzschlüssen eher verformt (die Niederspannungswicklung ist unter Druck eher verformt).

(2) Maßnahmen

• Sofortiger Stillstand: Sofort die Stromversorgung unterbrechen und den Transformator stoppen.

• Genaue Prüfung: Ein Infrarot-Thermometer verwenden, um die Temperaturverteilung der Wicklung zu prüfen, den Fehler zu lokalisieren; den Gleichstromwiderstand und die Kapazität messen, um den Grad der Verformung zu bewerten.

• Reparatur und Austausch: Bei Bedarf das Gehäuse öffnen, um Wartung vorzunehmen, die beschädigte Wicklung reparieren oder ersetzen.

(3) Präventionsstrategien

• Regelmäßige Prüfungen: Wickelisolationsprüfungen durchführen, um den Isolationszustand zu verstehen.

• Überlast vermeiden: Langfristige Überlastbetriebe des Transformators strikt verbieten, um das Risiko eines Wickelschadens zu reduzieren.

• Vorbeugende Prüfungen: Vor der Spitzenlastperiode präventive Prüfungen durchführen, um versteckte Gefahren zu identifizieren.

• Stabile Installation: Stellen Sie sicher, dass der Transformator fest installiert ist, um die Auswirkungen von Vibrationen auf die Wicklung zu reduzieren.

2. Isolierstoffalterungsfehler

Isolierstoffalterung ist der zweithäufigste Fehler bei einsphasigen Verteilungstransformatoren, einschließlich der Alterung von festen Isoliermaterialien und der Verschlechterung der Ölisolation. Die Isolierstoffalterung verringert die Isolierleistung des Transformators und beschleunigt das allgemeine Altern der Ausrüstung. Laut Statistik kann dies die geplante Lebensdauer (35 - 40 Jahre) des Transformators auf etwa 20 Jahre verkürzen, was besonders bei Transformern, die längere Zeit in Betrieb sind, in harschen Umgebungen oder mit unzureichender Betriebs- und Wartung, besonders ausgeprägt ist.

(1) Störfälle

• Ölqualitätsänderung: Das Transformatoröl verändert sich schrittweise von hellgelb zu orange oder braun, und es treten sogar Kohlenstoffablagerungen auf.

• Isolationsabnahme: Der Isolationswiderstandswert liegt unter dem Standard, und die partielle Entladungsmenge nimmt zu.

• Ungewöhnliches Geräusch: Der Betriebslaut ist scharf und ungleichmäßig, und die Alterungsrate ist positiv korreliert mit der Temperatur (gemäß der Arrhenius-Theorie verdoppelt sich die Alterungsrate bei einer Temperaturerhöhung von 6°C).

(2) Behandlungsmethoden

• Ölprobenanalyse: Durchführung einer chromatographischen Analyse, um den Gehalt charakteristischer Gase zu ermitteln und den Grad der Alterung zu beurteilen.

• Öl- und Materialentsorgung: Je nach Alterung entscheiden, ob das Öl gewechselt, das feste Isoliermaterial ersetzt und eine umfassende Überholung durchgeführt werden muss.

(3) Präventionsstrategien

• Regelmäßige Prüfungen: Regelmäßige Ölqualitätsprüfungen und Isolationswiderstandsmessungen durchführen, um den Isolationszustand zu kontrollieren.

• Temperaturgesteuerte Betriebsweise: Eine angemessene Temperatur halten (GB-Standard: Durchschnittliche Temperaturanstieg der Wicklung des ölgetränkten Transformators ≤ 65°C, und der Temperaturanstieg des oberen Öls ≤ 55°C).

• Umgebungsoptimierung: Verbesserung der Betriebsumgebung, Reduzierung der Erosion durch Staub, Feuchtigkeit und schädliche Gase; Auswahl hoch-effizienter Transformer, wie z.B. Typ S11, um den Temperaturanstieg und die Verluste zu reduzieren.

3. Ölaustrittsfehler

Ölaustritte sind häufige und schädliche Fehler bei einsphasigen Verteilungstransformatoren. Sie machen mehr als 40 % der Fehler an Stromtransformatoren aus, was die Isolations- und Kühlleistung beeinflusst und zu Gerätebränden, Verschmutzung und wirtschaftlichen Verlusten führt.

(1) Störfälle

• Ölniveauabfall: Das Ölstandanzeigegerät zeigt einen Abfall des Ölniveaus, und Ölflecken sind auf der Oberfläche des Öltanks sichtbar.

• Zugehörige Anomalien: Der Betriebslaut ist scharf und ungleichmäßig, die Öl-Papier-Isolation ist feucht, und der Austritt verschlimmert sich an regnerischen Tagen und in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit.

(2) Fehlerursachen

Alterung/Schäden an Dichtungen, Rissbildung an Schweißnähten, falsche Buchseninstallation, lockere Verbindungen durch Vibration, Rost am Öltank und ungewöhnlicher ÖlDruck durch einen blockierten Atemrohr.

(3) Behandlungsmethoden

• Stufengerechte Behandlung: Kleine Lecks vorläufig reparieren, und bei schweren Lecks sofort abschalten und eine umfassende Überholung durchführen.

• Grundreparatur: Dichtungen ersetzen, Schweißnähte/Verbindungen reparieren, Atemrohr reinigen und den normalen Betrieb des Ölkonservators sicherstellen.

(4) Präventionsstrategien

• Dichtungsprüfung: Regelmäßig den Dichtungszustand überprüfen und in vibrierenden Umgebungen die Befestigung verstärken.

• Materialverbesserung: Hochwertige Dichtungsmaterialien verwenden, den Öltank reinigen, um Korrosion zu verhindern; alte Transformer können durch Produkte mit neuen Dichtungsstrukturen ersetzt werden.

4. Ungewöhnliche Temperaturfehler

Ungewöhnliche Temperaturen sind ein Schlüssel-Fehlertyp bei einsphasigen Verteilungstransformatoren, einschließlich Wicklungüberhitzung, lokaler Überhitzung des Eisenkerns und Öltemperaturanstieg. Es ist der "Auslöser" für Fehler wie Isolierstoffalterung, Ölaustritt und Wicklungsverformung. Laut IEC-Standards entstehen bei einer heißesten Punkttemperatur von 140°C Blasen im Öl, was die Isolierung reduziert oder zu Blitzdurchschlägen führt, was den Transformator beschädigt.

(1) Störfälle

• Temperaturüberschreitung: Das Öltemperaturanzeigegerät zeigt eine Abnormität, die lokale Oberfläche ist überheizt und gefärbt, und das Öllevel des Ölkonservators ist ungewöhnlich.

• Ungewöhnliches Geräusch: Es gibt ein "Summen", das lauter wird, wenn die Last zunimmt; die Ölfarbe wird dunkler und Kohlenstoffablagerungen erscheinen.

(2) Fehlerursachen

Transformatorüberlastung, interne Fehler (Wicklung/Eisenkernkurzschluss), Kühlsystemfehler, hohe Umgebungstemperatur, unzureichendes Ölmenge aufgrund mangelnder Abdichtung und schlechte Installationsbelüftung.

(3) Behandlungsmethoden

• Lastreduktion und Abschaltung: Sofort die Last reduzieren oder abschalten und das Kühlsystem überprüfen.

• Genaue Diagnose: Ein Infrarotthermometer verwenden, um den überhitzen Punkt zu lokalisieren, eine Ölprobe für die chromatische Analyse nehmen, interne Fehler überprüfen; externe Ursachen reparieren.

(4) Präventionsstrategien

• Überwachung und Analyse: Regelmäßig die Temperatur überwachen, eine Trendanalyse erstellen; langfristige Überlast vermeiden.

• Umgebungsoptimierung: Die Installationsposition optimieren, um Belüftung sicherzustellen; den Schmutz auf dem Kühlkörper reinigen; in Hochlastbereichen die Kapazität erhöhen oder mehrere Einheiten parallel betreiben, und in heißen Umgebungen Sonnenschirme und Belüftungsgeräte installieren.

5. Niederspannungsschaltstufenfehler

Niederspannungsschaltstufenfehler sind spezifisch für einsphasige Verteilungstransformatoren, einschließlich schlechter Kontakte, Offenleitungen und falscher Verbindungen. Da die Niederspannungsseite meist ein Schaltstufen-Design verwendet (z.B. drei/vier Schaltstufen), wirkt sich die Verbindungskualität direkt auf die Ausgangsspannung und den Betriebsstabilität aus, was bei Transformern mit großen Lastschwankungen und unzureichender Betriebs- und Wartung häufig vorkommt.

(1) Störfälle

• Spannungsanomalie: Die Ausgangsspannung ist instabil, zu hoch/zu niedrig.

• Geräuschanomalie: Es gibt ein "Klappern" "Rascheln" mechanisches Reibungsgeräusch, das bei Laständerungen deutlich ist; die Spannung auf der Niederspannungsseite ist ungleichmäßig, und die Betriebstemperatur ist ungewöhnlich hoch.

(2) Fehlerursachen

Schlechte Schaltstufen-Schweißung, Oxidation der Kontaktfläche, unsichere Installation, keine Wiederherstellung der Verbindungen während der Betriebs- und Wartung, hoher Kontaktwiderstand aufgrund feuchter Umgebung und Kontaktverschleiß durch Lastschwankungen.

(3) Behandlungsmethoden

• Abschaltung und Wartung: Die Schaltstufenverbindung überprüfen, neu schweißen und lose Teile festziehen, alternde Komponenten ersetzen.

• Reinigung und Schutz: Schwach kontaktierte Bereiche reinigen, um eine gute Kontaktierung des Schaltstufenwechselsicherzustellen.

(4) Präventionsstrategien

• Regelmäßige Prüfung: Regelmäßige Prüfung der Schaltstufenverbindungen, und Verwendung hochwertiger Schweißmaterialien und -verfahren.

• Anpassung an die Umgebung: Feuchtigkeitsabwehrmaßnahmen in feuchten Umgebungen verstärken; für Transformer mit häufigen Schaltstufenanpassungen zuverlässige Verbindungsmethoden ersetzen; alte Ausrüstungen durch Produkte mit neuen Schaltstufen-Designs ersetzen.

6. Anwendung intelligenter Überwachungstechnologien in der Fehlersuche

Mit der Entwicklung des Smart Grids wird das traditionelle Diagnosemodell, das auf manuellem Know-how und einfachen Instrumenten basiert, allmählich durch intelligente Überwachungstechnologien ersetzt. Das auf künstlicher Intelligenz basierende Fehlersuchsystem kann den Betriebsstatus in Echtzeit überwachen, Risiken im Voraus warnen und die Genauigkeit und Effizienz der Diagnose verbessern.

(1) Hauptstream-Technologien

• Infrarot-Temperaturmessung: Mit einer Genauigkeit von ±1°C kann sie ungewöhnliche Temperaturen genau detektieren.

• Akustische Signaturerkennungsdiagnose: Analyse der Frequenz und Eigenschaften des Betriebsgeräusches, um normales und fehlerhaftes Geräusch zu unterscheiden.

• Analyse gelöster Gase im Öl: Bestimmung des Gehalts an charakteristischen Gasen, um den Typ und den Grad interner Fehler zu bestimmen.

• Maschinelles Lernsystem: Integration mehrerer Parameter zur Erstellung eines Fehlervorhersagemodells.

(2) Anwendungseffekte

Nach der Anwendung der Infrarot-Temperaturmessung konnte ein Energieversorgungsunternehmen die Fehlersuchquote um 65 % steigern und die Bearbeitungszeit um 40 % verkürzen; die akustische Signaturerkennung kann Wicklungsfehler 3 - 6 Monate im Voraus erkennen. Das intelligente System kann auch Fehler lokalisieren und die Schweregrad bewerten, was eine Grundlage für Entscheidungen in der Betriebs- und Wartung bietet.

7. Wartungs- und Präventionsmaßnahmen für Einsphasen-Transformer

Die meisten Fehler von einsphasigen Verteilungstransformatoren sind mit langfristigem Betrieb, Umgebung und unzureichender Betriebs- und Wartung verbunden. Das Aufbau eines wissenschaftlichen Wartungssystems und die Umsetzung von Präventionsmaßnahmen sind die Schlüssel zum Reduzieren von Fehlern und Verlängern der Lebensdauer.

(1) Tageswartung

• Ölzustandsprüfung: Regelmäßige Prüfung des Ölniveaus und der Ölfarbe, um sicherzustellen, dass das Ölniveau normal und die Ölqualität gut ist.

• Statusüberwachung: Überwachung des Betriebsgeräusches, Temperaturüberwachung und Erstellung einer Trendanalyse.

• Komponentenprüfung: Prüfung der Reinheit, Beschädigungen und Entladungsspuren der Buchsen; Überprüfung des Erdungssystems (Erdwiderstand von 100 kVA und darüber ≤ 4Ω, und darunter ≤ 10Ω).

• Umweltmanagement: Stabile Installation, Reinigung von Oberflächenverschmutzungen und Verhinderung von Verschmutzungsausstoß.

(2) Klassifizierte Prävention

• Wicklungsfehler: Überlastung vermeiden und regelmäßige Isolationsprüfungen durchführen.

• Isolierstoffalterung: Temperaturkontrolle beim Betrieb und regelmäßige Ölqualitätsprüfung.

• Ölaustritte: Regelmäßige Prüfung der Abdichtung und Festigung in vibrierenden Umgebungen.

• Ungewöhnliche Temperaturen: Optimierung der Installation, Gewährleistung der Belüftung und Installation von Temperaturüberwachungsgeräten.

• Schaltstufenfehler: Regelmäßige Prüfung der Verbindungen, Verwendung hochwertiger Schweißverfahren und Feuchtigkeitsschutz in feuchten Umgebungen.

(3) Normen-Anpassung und -Optimierung

Wählen Sie hoch-effiziente Transformer gemäß GB20052-2020, um Verluste und Temperaturanstieg zu reduzieren; Parallelbetrieb mehrerer Einheiten in Hochlastbereichen, um den Lastdruck auf eine einzelne Einheit zu reduzieren; Verstärkung des Umweltmanagements, um äußere Erosion zu reduzieren.

8. Schlussfolgerungen und Empfehlungen

Die häufigen Fehler von einsphasigen Verteilungstransformatoren sind miteinander verwoben, und die meisten werden durch einen einzelnen Faktor verursacht, der zu mehreren Arten von Fehlermanifestationen führt. Der Aufbau eines vollständigen Fehlersuchsystems, das traditionelles Wissen und intelligente Technologie integriert, kann die