Ano ang mga karaniwang pagkakamali sa single-phase distribution transformers?

Ang mga single-phase distribution transformers, bilang mahalagang kagamitan para sa pagbabago ng voltaje at pamamahagi ng enerhiya sa sistema ng kapangyarihan, ay malawakang ginagamit sa mga rural power grids, low-voltage residential areas, at lugar na may nakumpol na single-phase loads. Sa patuloy na pagtaas ng proporsyon ng single-phase loads sa distribution network, ang rate ng pagkakamali ng single-phase transformers ay dinadagdagan. Ang maagang pag-identify at pag-handle ng mga kamalian na ito ay may malaking kahalagahan para mapanatili ang supply ng enerhiya. Batay sa pinakabagong pagsusuri, ang karaniwang mga kamalian ng single-phase distribution transformers ay naka-focus sa limang kategorya: winding faults, insulation aging, oil leakage, abnormal temperature, at low-voltage tap faults. Ang mga kamalian na ito hindi lamang nagpapahirap sa normal na operasyon ng transformer, maaari rin itong magdulot ng pinsala sa kagamitan at pagkawasak ng supply ng enerhiya. Ang artikulong ito ay isasagawa ng komprehensibong pagsusuri ng mga sanhi, katangian, at paraan ng pag-handle ng iba't ibang mga kamalian, na nagbibigay ng praktikal na gabay para sa mga operation and maintenance personnel ng power system.

1. Winding Faults

Ang mga winding faults ay ang pinakakaraniwang uri ng kamalian sa single-phase distribution transformers, kasama ang inter-turn short circuits, open circuits, at grounding faults ng mga winding. Kadalasang ito ay dulot ng aging ng insulating material, mechanical damage, o manufacturing defects. Ang inter-turn short circuit sa winding ay magdudulot ng lokal na sobrang init sa loob ng transformer, na nagpapaaging mas mabilis ng insulating material, at maaaring humantong sa kabuuang pinsala sa winding. Nagpapakita ang pagsusuri na kapag may kaunting short circuit sa winding ng transformer, ang mga tradisyonal na aparato tulad ng differential protection at gas protection ay maaaring hindi gumana sa unang yugto ng kamalian, na naglalagay ng mas mataas na hiling sa kakayahan ng fault identification ng mga operation and maintenance personnel.

(1) Pagpapakita ng Kamalian

• Abnormal Noise: Ang transformer ay nagpapakita ng "gurgling" sound ng oil boiling o "sizzling" discharge sound.

• Abnormal Temperature: Ang temperatura ng oil ay lumampas sa standard. Kapag ang gas content sa oil ay lumampas sa attention value, dapat ligtas na i-check ang estado ng transformer (batay sa IEC standards).

• Resistance Imbalance: Ang imbalance rate ng DC resistance ng winding ay lumampas sa 2% (allowable value), na nagpapahiwatig ng posible na deformation o poor contact ng winding.

• Abnormal Voltage: Ang output voltage ay hindi stable at bumababa nang significant. Bukod pa rito, ang low-voltage winding ay mas madaling mabentuhin sa panahon ng biglaang short circuit (ang low-voltage winding ay mas madaling mabentuhin sa presyon).

(2) Paraan ng Pag-handle

• Emergency Shutdown: Agad na kunin ang supply ng kuryente at itigil ang operasyon ng transformer.

• Precise Detection: Gumamit ng infrared thermometer upang suriin ang distribusyon ng temperatura ng winding, lokasyon ng kamalian; sukatin ang DC resistance at capacitance upang i-evaluate ang degree ng deformation.

• Repair and Replacement: Kung kailangan, buksan ang cover para sa maintenance, repair o palitan ang nasirang winding.

(3) Mga Strategiya ng Pag-iwas

• Regular Testing: Isagawa ang mga winding insulation tests upang maintindihan ang kalagayan ng insulation.

• Avoid Overload: Mahigpit na ipagbawal ang matagal na overload operation ng transformer upang bawasan ang panganib ng pinsala sa winding.

• Pre-maintenance Inspection: Isagawa ang mga preventive inspections bago ang peak load period upang makilala ang mga hidden dangers.

• Stable Installation: Siguraduhing malakas ang pag-install ng transformer upang bawasan ang epekto ng vibration sa winding.

2. Insulation Aging Faults

Ang insulation aging ay ang pangalawang pinakakaraniwang kamalian sa single-phase distribution transformers, kasama ang aging ng solid insulation materials at ang deterioration ng oil insulation. Ang insulation aging ay magrereduce sa insulating performance ng transformer at magpapaaging mas mabilis ng kabuuang kagamitan. Ayon sa statistics, ito ay maaaring maiklihin ang designed service life (35 - 40 years) ng transformer sa mga 20 years, na lalo pang prominent sa mga transformers na nasa matagal na operasyon, sa harsh environments, o may kulang na operation and maintenance.

(1) Pagpapakita ng Kamalian

• Oil Quality Change: Ang transformer oil ay unti-unting nagbabago mula light yellow hanggang orange o brown, at maaaring lumitaw ang carbon deposits.

• Insulation Decline: Ang test value ng insulation resistance ay mas mababa sa standard, at ang partial discharge volume ay tumataas.

• Abnormal Sound: Ang operation sound ay tayo at hindi pantay, at ang rate ng aging ay positibong correlated sa temperatura (sumunod sa Arrhenius theory, ang rate ng aging ay double sa bawat 6°C increase sa temperatura).

(2) Paraan ng Pag-handle

• Oil Sample Analysis: Isagawa ang chromatographic analysis upang detekta ang content ng characteristic gases at ihukom ang degree ng aging.

• Oil and Material Disposal: Batay sa aging situation, magdesisyon kung babaguhin ang oil, palitan ang solid insulation material, at isagawa ang comprehensive overhaul kung kinakailangan.

(3) Mga Strategiya ng Pag-iwas

• Regular Detection: Regularize ang oil quality detection at insulation resistance testing upang kontrolin ang kalagayan ng insulation.

• Temperature-controlled Operation: Panatilihin ang reasonable na temperatura (GB standard: ang average temperature rise ng winding ng oil-immersed transformer ≤ 65°C, at ang temperature rise ng top oil ≤ 55°C).

• Environment Optimization: I-improve ang operating environment, bawasan ang erosion ng dust, humidity, at harmful gases; pumili ng high-efficiency transformers tulad ng S11 type upang bawasan ang temperature rise at losses.

3. Oil Leakage Faults

Ang oil leakage ay isang karaniwan at masamang kamalian sa single-phase distribution transformers. Ito ay umabot sa higit sa 40% ng mga kamalian sa power transformers, na mag-aapekto sa insulating at heat dissipation performance, at magdudulot ng fire, pollution, at economic losses sa kagamitan.

(1) Pagpapakita ng Kamalian

• Oil Level Drop: Ang oil level gauge ay nagpapakita ng pagbaba ng oil level, at maaaring makita ang oil stains sa surface ng oil tank.

• Related Abnormalities: Ang operation sound ay tayo at hindi pantay, ang oil-paper insulation ay damp, at ang leakage ay nagiging mas malubha sa rainy days at high-humidity environments.

(2) Sanhi ng Kamalian

Aging/damage ng seals, weld cracking, improper bushing installation, loose connections dahil sa vibration, rust ng oil tank, at abnormal oil pressure dahil sa blocked breather.

(3) Paraan ng Pag-handle

• Graded Treatment: Temporarily repair ang small leaks, at agad na itigil at isagawa ang comprehensive overhaul para sa serious leaks.

• Root Repair: Palitan ang seals, repair ang welds/connections, cleanin ang breather, at siguraduhing normal ang operasyon ng oil conservator.

(4) Mga Strategiya ng Pag-iwas

• Seal Inspection: Regularly check ang sealing status, at palakasin ang fixation sa vibrating environments.

• Material Upgrade: Gamitin ang high-quality sealing materials, cleanin ang oil tank upang iwasan ang corrosion; ang mga lumang transformers ay maaaring palitan ng mga produkto na may bagong sealing structures.

4. Abnormal Temperature Faults

Ang abnormal temperature ay isang key fault type sa single-phase distribution transformers, kasama ang winding overheating, local overheating ng iron core, at oil temperature rise. Ito ang "trigger" para sa mga kamalian tulad ng insulation aging, oil leakage, at winding deformation. Batay sa IEC standards, kapag ang pinakamainit na spot temperature ay umabot sa 140°C, ang bubbles ay lalabas sa oil, na magrereduce sa insulation o magdudulot ng flashover, na nagdudulot ng pinsala sa transformer.

(1) Pagpapakita ng Kamalian

• Temperature Exceeding Standard: Ang oil temperature gauge ay nagpapakita ng anomaly, ang local surface ay sobrang mainit at nagbabago ang kulay, at ang oil level ng oil conservator ay abnormal.

• Abnormal Sound: Nagpapakita ng "buzzing" sound, na naging mas malakas habang tumataas ang load; ang kulay ng oil ay naging mas madilim at lumitaw ang carbon deposits.

(2) Sanhi ng Kamalian

Transformer overload, internal faults (winding/iron core short circuit), cooling system faults, mataas na ambient temperature, insufficient oil volume dahil sa poor sealing, at poor installation ventilation.

(3) Paraan ng Pag-handle

• Load Reduction and Shutdown: Agad na ireduce ang load o itigil, at suriin ang cooling system.

• Precise Diagnosis: Gumamit ng infrared thermometer upang lokasyonin ang over-heated point, kunin ang oil sample para sa chromatographic analysis, suriin ang internal faults; irepair ang external causes.

(4) Mga Strategiya ng Pag-iwas

• Monitoring and Analysis: Regularly monitor ang temperatura, itatag ang trend analysis; iwasan ang long-term overload.

• Environment Optimization: Optimize ang installation position upang mapanatili ang ventilation; linisin ang dirt sa heat sink; dagdagan ang capacity o i-operate ang multiple units in parallel sa high-load areas, at i-install ang sunshades at ventilation devices sa high-temperature environments.

5. Low-voltage Tap Faults

Ang low-voltage tap faults ay unique sa single-phase distribution transformers, kasama ang poor contact, open circuits, at wrong connections. Dahil ang low-voltage side kadalasang gumagamit ng tap-off design (tulad ng three/four taps), ang kalidad ng koneksyon ay direktang umaapekto sa output voltage at operational stability, na common sa mga transformers na may malaking load fluctuations at insufficient operation and maintenance.

(1) Pagpapakita ng Kamalian

• Voltage Abnormality: Ang output voltage ay hindi stable, too high/too low.

• Sound Abnormality: Nagpapakita ng "clatter" "rustling" mechanical friction sound, na obvious kapag nagbabago ang load; ang voltage sa low-voltage side ay hindi balanced, at ang operational temperature ay abnormal na mataas.

(2) Sanhi ng Kamalian

Poor tap welding, oxidation ng contact surface, insecure installation, failure to restore connections during operation and maintenance, large contact resistance dahil sa humid environment, at contact point wear dahil sa load fluctuations.

(3) Paraan ng Pag-handle

• Power-off Maintenance: Suriin ang tap connection, re-weld, at fasten ang loose parts, palitan ang aging components.

• Cleaning and Protection: Linisin ang poorly contacted parts upang mapanatili ang good contact ng tap-changing switch.

(4) Mga Strategiya ng Pag-iwas

• Regular Inspection: Regularize ang inspection ng tap connections, at gamitin ang high-quality welding materials at processes.

• Environment Adaptation: Palakasin ang moisture-proof measures sa humid environments; para sa mga transformers na may frequent tap adjustments, palitan ng reliable connection methods; palitan ang lumang equipment ng mga produkto na may bagong tap designs.

6. Application of Intelligent Monitoring Technology in Fault Diagnosis

Sa pag-unlad ng smart grid, ang traditional diagnosis mode na nakadepende sa manual experience at simple instruments ay unti-unting napapalitan ng intelligent monitoring technology. Ang fault diagnosis system na batay sa artificial intelligence ay maaaring real-time na monitorin ang operational status, early-warning ng risks, at mapataas ang accuracy at efficiency ng diagnosis.

(1) Mainstream Technologies

• Infrared Sensing Temperature Measurement: May accuracy na ±1°C, ito ay maaaring accurately detectin ang abnormal temperatures.

• Acoustic Signature Recognition Diagnosis: Analisin ang frequency at characteristics ng operation sound upang makilala ang pagkakaiba ng normal at fault sounds.

• Analysis of Dissolved Gases in Oil: Detektin ang content ng characteristic gases upang ihukom ang type at degree ng internal faults.

• Machine Learning System: Integrate multiple parameters upang itatag ang fault prediction model.

(2) Application Effects

Pagkatapos mag-apply ng infrared temperature measurement, isang power company ay nadagdagan ang fault detection rate ng 65% at naisip ng processing time ng 40%; ang acoustic signature recognition ay maaaring ma-detekta ang winding faults 3 - 6 months in advance. Ang intelligent system ay maaari ring lokasyonin ang faults at i-evaluate ang severity, na nagbibigay ng basehan para sa operation and maintenance decisions.

7. Maintenance and Prevention Measures for Single-phase Transformers

Ang karamihan sa mga kamalian ng single-phase distribution transformers ay may kaugnayan sa matagal na operasyon, environment, at insufficient operation and maintenance. Ang pag-establish ng scientific maintenance system at pag-implement ng preventive measures ay ang susi upang mabawasan ang mga kamalian at mapalawak ang service life.

(1) Daily Maintenance

• Oil Condition Inspection: Regularly checkin ang oil level at oil color upang mapanatili ang normal na oil level at magandang oil quality.

• Status Monitoring: Monitorin ang operation sound, monitorin ang temperatura, at itatag ang trend analysis.

• Component Inspection: Suriin ang cleanliness, damage, at discharge traces ng bushings; verifyin ang grounding system (ang grounding resistance ng 100 kVA at above ≤ 4Ω, at below ≤ 10Ω).

• Environmental Management: Siguraduhing stable ang installation, linisin ang surface dirt, at iwasan ang pollution discharge.

(2) Classified Prevention

• Winding Faults: Iwasan ang overload at isagawa ang regular insulation tests.

• Insulation Aging: Operate sa controlled temperature at isagawa ang regular oil quality detection.

• Oil Leakage: Regularly checkin ang seal at palakasin ang fixation sa vibrating environments.

• Abnormal Temperature: Optimize ang installation, mapanatili ang ventilation, at i-install ang temperature monitoring devices.

• Tap Faults: Regularly checkin ang connections, gamitin ang high-quality welding processes, at iwasan ang moisture sa humid environments.

(3) Standard Adaptation and Optimization

Pumili ng high-efficiency transformers batay sa GB20052 - 2020 upang mabawasan ang losses at temperature rise; i-operate ang multiple units in parallel sa high-load areas upang mabawasan ang load pressure sa isang unit; palakasin ang environmental management upang mabawasan ang external erosion.

8. Conclusions and Recommendations

Ang mga karaniwang kamalian ng single-phase distribution transformers ay interrelated, at karamihan ay dulot ng isang factor na nagdudulot ng maraming uri ng pagpapakita ng kamalian. Ang pagtatag ng complete fault diagnosis system na nag-integrate ng traditional experience at intelligent technology ay maaaring mapataas ang accuracy at efficiency ng diagnosis.

Operation and Maintenance Management Recommendations

• Monitoring System: Itatag ang comprehensive monitoring system para sa multiple parameters tulad ng temperatura, sound, at oil quality upang maintindihan ang status in real-time.

• Environment Optimization: Optimize ang installation position at method upang mabawasan ang environmental impact.

• Pre-maintenance Tests: Regularly isagawa ang preventive tests (insulation resistance tests, oil quality detection, etc.) upang makilala ang hidden dangers.

• Dynamic Adjustment: I-adjust ang operation mode at transformer capacity batay sa load changes.

• Technology Upgrade: Adoptin ang high-efficiency at intelligent monitoring equipment upang mapataas ang efficiency at diagnosis ability.

Ang pag-unlad ng smart grid ay tumutulong sa fault diagnosis at management ng single-phase distribution transformers na lumapit sa intelligence at refinement. Inirerekumenda na ang mga power companies ay mag-introduce ng bagong teknolohiya at standards, itatag ang big data health management system, ma-realize ang early fault warning at precise diagnosis, at mapataas ang reliability at economy ng distribution network.