چه خرابیهایی در ترانسفورماتورهای توزیع یک فاز رایج است
تبدیل دهندههای تک فاز، به عنوان تجهیزات حیاتی برای تغییر ولتاژ و توزیع برق در سیستم برق، به طور گسترده در شبکههای برق روستایی، مناطق مسکونی با ولتاژ پایین و مناطق با بار تک فاز متمرکز استفاده میشوند. با افزایش مداوم نسبت بار تک فاز در شبکه توزیع، نرخ خرابی تبدیل دهندههای تک فاز نیز افزایش یافته است. شناسایی و رسیدگی به موقع این خرابیها برای تضمین تأمین برق اهمیت بالایی دارد. بر اساس تحقیقات جدید، خرابیهای رایج تبدیل دهندههای تک فاز عمدتاً به پنج دسته تقسیم میشوند: خرابیهای پیچه، تخریب عایق، لکهدار شدن روغن، دما غیرمعمول و خرابیهای تماس کمولتاژ. این خرابیها نه تنها عملکرد عادی تبدیل دهنده را مختل میکنند بلکه ممکن است باعث آسیب به تجهیزات و قطع تأمین برق شوند. این مقاله به طور جامع علل، مشخصات و روشهای رسیدگی به انواع خرابیها را تحلیل میکند و راهنمای عملی برای کارکنان عملیاتی و نگهداری سیستم برق ارائه میدهد.
۱. خرابیهای پیچه
خرابیهای پیچه متداولترین نوع خرابی در تبدیل دهندههای تک فاز هستند، شامل کوتاه شدن دورهای، قطع شدن و خرابی زمین پیچه. این خرابیها عمدتاً به دلیل تخریب مواد عایق، آسیب مکانیکی یا نقص ساخته شدن ایجاد میشوند. کوتاه شدن دورهای در پیچه باعث گرم شدن محلی در داخل تبدیل دهنده میشود، که موجب تسریع در تخریب عایق میشود و ممکن است در نهایت به خرابی کامل پیچه منجر شود. تحقیقات نشان میدهند که در صورت وجود کوتاه شدن کمی در پیچه تبدیل دهنده، دستگاههای سنتی مانند محافظ دیفرانسیل و محافظ گاز ممکن است در مرحله اولیه خرابی عمل نکنند، که این وضعیت نیاز به توانایی شناسایی خرابی بیشتر برای کارکنان عملیاتی و نگهداری را میطلبد.
(۱) نمایانگر خرابیها
(۲) اقدامات رسیدگی
(۳) استراتژیهای پیشگیری
۲. خرابیهای تخریب عایق
تخریب عایق دومین خرابی رایج در تبدیل دهندههای تک فاز است، شامل تخریب مواد عایق جامد و تخریب عایق روغن. تخریب عایق باعث کاهش عملکرد عایق تبدیل دهنده میشود و موجب تسریع در تخریب کلی تجهیزات میشود. بر اساس آمار، میتواند عمر طراحی شده (۳۵-۴۰ سال) تبدیل دهنده را به حدود ۲۰ سال کاهش دهد، که به ویژه در تبدیل دهندههایی که به طولانی مدت در عملیات بودهاند، در محیطهای سخت یا با عملیات و نگهداری کافی، برجسته است.
(۱) نمایانگر خرابیها
(۲) روشهای رسیدگی
(۳) استراتژیهای پیشگیری
۳. خرابیهای لکهدار شدن روغن
لکهدار شدن روغن یکی از خرابیهای معمول و مضر در تبدیل دهندههای تک فاز است. این خرابی بیش از ۴۰٪ خرابیهای تبدیل دهندههای برق را تشکیل میدهد، که تأثیر منفی بر عایق و عملکرد خنکسازی دارد و موجب آتشسوزی تجهیزات، آلودگی و زیانهای اقتصادی میشود.
(۱) نمایانگر خرابیها
(۲) علل خرابی
تخریب/آسیب دیدگی پایانهها، شکستن جوش، نصب نامناسب برازنده، اتصالات آزاد شده به دلیل ارتعاش، زنگ زدن مخزن روغن و فشار روغن نامتعادل به دلیل بلوکه شدن تنفسگر.
(۳) روشهای رسیدگی
(۴) استراتژیهای پیشگیری
۴. خرابیهای دما غیرمعمول
دما غیرمعمول یکی از انواع خرابیهای کلیدی در تبدیل دهندههای تک فاز است، شامل گرم شدن پیچه، گرم شدن محلی هسته آهن و افزایش دما در روغن. این خرابیها «扳机」对于诸如绝缘老化、漏油和绕组变形等故障。根据IEC标准，当最热点温度达到140°C时，油中会产生气泡，这会降低绝缘或引起闪络，损坏变压器。
(1) 故障表现
(2) 故障原因
变压器过载，内部故障（绕组/铁芯短路），冷却系统故障，环境温度高，密封不良导致油量不足，以及安装通风不良。
(3) 处理方法
(4) 预防策略
5. 低压分接头故障
低压分接头故障是单相配电变压器特有的故障，包括接触不良、开路和错误连接。由于低压侧大多采用分接抽头设计（如三/四抽头），连接质量直接影响输出电压和运行稳定性，这种故障常见于负荷波动大且运维不足的变压器。
(1) 故障表现
(2) 故障原因
分接头焊接不良，接触面氧化，安装不牢固，运维过程中未恢复连接，潮湿环境下接触电阻增大，以及负载波动引起的接触点磨损。
(3) 处理方法
(4) 预防策略
6. 智能监控技术在故障诊断中的应用
随着智能电网的发展，传统的依赖人工经验和简单仪器的诊断模式逐渐被智能监控技术所取代。基于人工智能的故障诊断系统可以实时监控运行状态，提前预警风险，提高诊断的准确性和效率。
(1) 主流技术
红外传感测温：精度±1°C，能够准确检测异常温度。
声纹识别诊断：分析运行声音的频率和特征，区分正常和故障声音。
油中溶解气体分析：检测特征气体含量，确定内部故障类型和程度。
机器学习系统：整合多个参数，建立故障预测模型。
(2) 应用效果
某电力公司在应用红外测温后，故障检出率提高了65%，处理时间缩短了40%；声纹识别可以在绕组故障发生前3-6个月提前检测到。智能系统还可以定位故障并评估严重程度，为运维决策提供依据。
7. 单相变压器的维护与预防措施
单相配电变压器的大多数故障都与长期运行、环境因素和运维不足有关。建立科学的维护体系并实施预防措施是减少故障和延长使用寿命的关键。
(1) 日常维护
(2) 分类预防
绕组故障：避免过载并进行定期绝缘测试。
绝缘老化：控制温度运行并进行定期油质检测。
漏油：定期检查密封并在振动环境中加固。
温度异常：优化安装，确保通风，并安装温度监测装置。
分接头故障：定期检查连接，使用高质量焊接工艺，并在潮湿环境中防止受潮。
(3) 标准适应与优化
根据GB20052-2020选择高效变压器以降低损耗和温升；在高负载区域并联运行多台变压器以减轻单台变压器的负载压力；加强环境管理以减少外部侵蚀。
8. 结论与建议
