Koje su uobičajene greške u jednofaznim distribucijskim transformatorima

Jednofazni distribucijski transformatori, kao ključna oprema za pretvorbu napona i distribuciju energije u električnom sustavu, široko se koriste u ruralnim električnim mrežama, niskonaponskim stambenim područjima i područjima s koncentriranim jednofaznim opterećenjima. S uzastopnim porastom udjela jednofaznih opterećenja u distribucijskoj mreži, povećala se i stopa otkaza jednofaznih transformatora. Vremenska prepoznavanja i obrada tih grešaka su od velike važnosti za osiguranje snabdijevanja strujom. Prema najnovijim istraživanjima, uobičajene greške kod jednofaznih distribucijskih transformatora se uglavnom fokusiraju na pet kategorija: greške zavojnice, staranje izolacije, curenje ulja, anormalne temperature i greške niskonaponskih tapova. Ove greške ne samo da smetaju normalnoj operaciji transformatora, već mogu uzrokovati oštećenje opreme i prekide snabdijevanja strujom. Ovaj članak će komprehensivno analizirati uzroke, karakteristike i metode obrade različitih grešaka, pružajući praktičnu uputu operativnom i održavnog osoblju električnog sustava.

1. Greške zavojnice

Greške zavojnice su najčešći tip grešaka u jednofaznim distribucijskim transformatorima, uključujući međusobne kratke spojeve, otvorene krugove i greške priključivanja zavojnice. One su uglavnom uzrokovane starjenjem materijala izolacije, mehaničkim oštećenjima ili proizvodnjskim nedostacima. Međusobni kratki spoj u zavojnici uzrokovat će lokalno pregrejanje unutar transformatora, ubrzavajući starjenje izolacije, i može dovesti do ukupnog oštećenja zavojnice. Istraživanja pokazuju da kad postoji lagan kratki spoj u zavojnici transformatora, tradicionalni uređaji poput diferencijalne zaštite i gasne zaštite možda neće reagirati u ranom stadiju greške, stavljanju većeg zahtjeva na sposobnost prepoznavanja grešaka operativnog i održavnog osoblja.

(1) Izrazi grešaka

• Neobičan zvuk: Transformator emitira "bubljanje" vreli ulja ili "sizgavanje" isprskavanja.

• Anormalna temperatura: Temperatura ulja prelazi standard. Kada sadržaj plinova u ulju prelazi pažnju vrijednost, treba odmah provjeriti stanje transformatora (prema IEC standardima).

• Neravnoteža otpora: Stopa neravnoteže direktnog strujnog otpora zavojnice prelazi 2% (dozvoljena vrijednost), što upućuje na moguću deformaciju zavojnice ili loše kontaktiranje.

• Anormalni napon: Izlazni napon je nestabilan i značajno pada. Također, niskonaponska zavojnica je više sklonjena deformaciji tijekom naglog kratkog spoja (niskonaponska zavojnica je više sklonjena deformaciji pod pritiskom).

(2) Mjere obrade

• Hitno isključivanje: Odmah isključiti struju i zaustaviti rad transformatora.

• Precizna detekcija: Koristiti infracrveni termometar za provjeru raspodjele temperature zavojnice, lokaciju greške; mjeriti direktni strujni otpor i kapacitet kako bi se procijenila stopa deformacije.

• Popravak i zamjena: Ako je potrebno, podići poklopac za održavanje, popraviti ili zamijeniti oštećenu zavojnicu.

(3) Strategije prevencije

• Redovita testiranja: Provoditi testiranja izolacije zavojnice kako bi se shvatilo stanje izolacije.

• Izbjegavanje preopterećenja: Strogim zabranom dugotrajnog preopterećenog rada transformatora smanjiti rizik od oštećenja zavojnice.

• Predventivna inspekcija: Provoditi predventivne inspekcije prije vrha opterećenja kako bi se identificirale skrivene opasnosti.

• Stabilna instalacija: Osigurati da je transformator čvrsto instaliran kako bi se smanjio utjecaj vibracija na zavojnicu.

2. Greške staranja izolacije

Staranje izolacije je druga po učestalosti greška u jednofaznim distribucijskim transformatorima, uključujući staranje čvrstih materijala izolacije i deteroraciju izolacije ulja. Staranje izolacije smanjiti performanse izolacije transformatora i ubrzati ukupno staranje opreme. Prema statistici, to može skratiti projektirani životni vijek (35 - 40 godina) transformatora na oko 20 godina, što je posebno izraženo u transformatorima koji su duže vrijeme u radu, u teškim okruženjima ili sa nedostatkom održavanja.

(1) Izrazi grešaka

• Promjena kvalitete ulja: Ulje transformatora postepeno mijenja boju od svjetložute u narandžastu ili smeđu, a može se pojaviti i ugljični prašina.

• Pali izolacije: Testna vrijednost otpora izolacije je niža od standarda, a volumen parcijalnog isprskavanja se povećava.

• Neobičan zvuk: Radni zvuk je ostri i neuniforman, a stopa starjenja pozitivno korelira s temperaturom (prema Arrhenius teoriji, stopa starjenja se udvostručava za svaki porast temperature od 6°C).

(2) Metode obrade

• Analiza uzorka ulja: Provoditi kromatografsku analizu kako bi se otkrio sadržaj karakterističnih plinova i procijenila stopa starjenja.

• Obrada ulja i materijala: U skladu s situacijom starjenja, odlučiti o promjeni ulja, zamjeni čvrstog materijala izolacije i provođenju kompletnog revizije ako je potrebno.

(3) Strategije prevencije

• Redovita detekcija: Regularizirati testiranje kvalitete ulja i otpora izolacije kako bi se kontroliralo stanje izolacije.

• Rad na kontroliranoj temperaturi: Održavati razumanu temperaturu (GB standard: prosječna temperaturna povišenja zavojnice u ulju ≤ 65°C, a temperaturna povišenja gornjeg ulja ≤ 55°C).

• Optimizacija okruženja: Unaprijediti radno okruženje, smanjiti eroziju prašine, vlage i štetnih plinova; odabrati visokoefikasne transformatore, poput S11 tipa, kako bi se smanjila temperaturna povišenja i gubitci.

3. Greške curenja ulja

Curenje ulja je učesta i štetna greška u jednofaznim distribucijskim transformatorima. Čini preko 40% grešaka u transformatorima snage, što će utjecati na izolaciju i performanse hlađenja, te uzrokovati požar opreme, zagađenje i ekonomske gubitke.

(1) Izrazi grešaka

• Pad razine ulja: Merilo razine ulja pokazuje pad razine ulja, a na površini rezervoara za ulje se vide tragovi ulja.

• Povezane anormalnosti: Radni zvuk je ostri i neuniforman, izolacija ulja i papira je vlažna, a curenje se povećava u kišnim dana i visokovlažnim okruženjima.

(2) Uzroci grešaka

Staranje/povređenje sigurnosnih zategnji, pukotine savarenja, nepravilna instalacija preslici, losa vezanja zbog vibracija, korozija rezervoara za ulje i anormalni tlak ulja zbog blokiranih disanjih.

(3) Metode obrade

• Razgraničena obrada: Privremeno popraviti male curenja, a za ozbiljna curenja odmah isključiti i provesti kompletnu reviziju.

• Popravak uzroka: Zamijeniti sigurnosne zategnje, popraviti savarenja/vezanja, očistiti disanje i osigurati normalnu funkcionalnost rezervoara za ulje.

(4) Strategije prevencije

• Inspekcijski pregled sigurnosnih zategnji: Redovito provjeravati stanje sigurnosnih zategnji i jačati fiksaciju u vibracijskim okruženjima.

• Unaprijetenje materijala: Koristiti visokokvalitetne materijale za sigurnosne zategnje, očistiti rezervoar za ulje kako bi se spriječila korozija; stare transformatore može se zamijeniti proizvodima s novim sigurnosnim strukturama.

4. Greške anormalnih temperatura

Anormalne temperature su ključni tip grešaka u jednofaznim distribucijskim transformatorima, uključujući pregrejanje zavojnice, lokalno pregrejanje željeznog jezgra i povišenje temperature ulja. To je "okidač" za greške poput staranja izolacije, curenja ulja i deformacije zavojnice. Prema IEC standardima, kada najtoplija točka doseže 140°C, u ulju će se generirati mjehurići, što smanjiti izolaciju ili uzrokovati isprskavanje, oštetiti transformator.

(1) Izrazi grešaka

• Temperatura prelazi standard: Merilo temperature ulja pokazuje anormalnost, lokalna površina je pregrejana i izmijenjena boja, a razine ulja u rezervoaru za ulje je anormalna.

• Anormalan zvuk: Emitira "buzovanje", koje postaje glasnije s porastom opterećenja; boja ulja postaje tamnija i pojavljuju se ugljični prašina.

(2) Uzroci grešaka

Preopterećenje transformatora, interne greške (krati spoj zavojnice/željeznog jezgra), greške hlađećeg sustava, visoka okružna temperatura, nedostatak ulja zbog lošeg zatvaranja i loša ventilacija pri instalaciji.

(3) Metode obrade

• Smanjenje opterećenja i isključivanje: Odmah smanjiti opterećenje ili isključiti, i provjeriti hlađeći sustav.

• Precizna dijagnoza: Koristiti infracrveni termometar kako bi se locirao pregrejana točka, uzeti uzorak ulja za kromatografsku analizu, provjeriti interne greške; popraviti vanjske uzroke.

(4) Strategije prevencije

• Monitiranje i analiza: Redovito pratiti temperaturu, uspostaviti trend analizu; izbjegavati dugotrajno preopterećenje.

• Optimizacija okruženja: Optimizirati položaj instalacije kako bi se osigurala ventilacija; očistiti prljavoću na hladnjaku; povećati kapacitet ili raditi više jedinica paralelno u područjima s visokim opterećenjem, i instalirati sunčane zaštite i ventilacijske uređaje u visokotemperaturnim okruženjima.

5. Greške niskonaponskih tapova

Greške niskonaponskih tapova su specifične za jednofazne distribucijske transformatore, uključujući loše kontaktiranje, otvorene krugove i pogrešne vezanje. Budući da niskonaponska strana uglavnom koristi dizajn s tapovima (poput tri/četiri tapa), kvaliteta vezanja direktno utječe na izlazni napon i stabilnost operacije, što je uobičajeno u transformatorima s velikim fluktuacijama opterećenja i nedostatkom održavanja.

(1) Izrazi grešaka

• Neobičan napon: Izlazni napon je nestabilan, previsok/prenizak.

• Neobičan zvuk: Emitira "trčanje" "šum" mehaničkog trenja, što je očito kada se opterećenje mijenja; napon na niskonaponskoj strani je neravnomjeren, a radna temperatura je anormalno visoka.

(2) Uzroci grešaka

Loše savarenje tapova, oksidacija površine kontakta, neosigurana instalacija, neispunjene vezanje tijekom održavanja, veliki otpor kontakta zbog vlažnog okruženja, i oštećenje tačke kontakta zbog fluktuacija opterećenja.

(3) Metode obrade

• Isključivanje struje za održavanje: Provjeriti vezanje tapova, ponovno savariti, i začvrstiti losa vezanja, zamijeniti staro opremu.

• Čišćenje i zaštita: Očistiti loše kontaktirane dijelove kako bi se osiguralo dobro kontaktiranje prekidača za promjenu tapova.

(4) Strategije prevencije

• Redoviti pregledi: Regularizirati pregled vezanja tapova, i koristiti visokokvalitetne materijale i procese savarenja.

• Prilagodba okruženju: Jačati mjerodavnosti protiv vlage u vlažnim okruženjima; za transformatore s često promjenjivim tapovima, zamijeniti pouzdanim metodama vezanja; zamijeniti staru opremu proizvodima s novim dizajnom tapova.

6. Primjena inteligentne nadzorne tehnologije u dijagnostici grešaka

S razvojem pametnog mreže, tradicionalni mod dijagnoze temeljen na manuelnom iskustvu i jednostavnim instrumentima postupno se zamjenjuje inteligentnim nadzornim tehnologijama. Sustav dijagnoze grešaka temeljen na umjetnoj inteligenciji može u realnom vremenu pratiti stanje operacije, unaprijed upozoriti na rizike i poboljšati preciznost i učinkovitost dijagnoze.

(1) Glavne tehnologije

• Infracrvena merenja temperature: Sa preciznošću od ±1°C, može precizno otkriti anormalne temperature.

• Dijagnoza prepoznavanja akustičkih oznaka: Analizirati frekvenciju i karakteristike radnog zvuka kako bi se razlikovali normalni i grešni zvukovi.

• Analiza rastvorenih plinova u ulju: Otkriti sadržaj karakterističnih plinova kako bi se odredio tip i stopa internih grešaka.

• Sustav strojnog učenja: Integrirati više parametara kako bi se uspostavio model predviđanja grešaka.

(2) Efekti primjene

Nakon primjene infracrvenog merenja temperature, jedna električna tvrtka povećala stopu otkrivanja grešaka za 65% i skratila vrijeme obrade za 40%; prepoznavanje akustičkih oznaka može otkriti greške zavojnice 3 - 6 mjeseci unaprijed. Inteligentni sustav također može lokirati greške i procijeniti njihovu težinu, pružajući osnovu za odluke o operaciji i održavanju.

7. Mjere održavanja i prevencije za jednofazne transformatore

Većina grešaka kod jednofaznih distribucijskih transformatora povezana je s dugotrajnim radom, okruženjem i nedostatkom održavanja. Uspostava znanstvenog sustava održavanja i implementacija preventivnih mjera su ključni za smanjenje grešaka i produženje životnog vijeka.

(1) Dnevno održavanje

• Inspekcija stanja ulja: Redovito provjeravati razine ulja i boju ulja kako bi se osigurala normalna razine ulja i dobra kvaliteta ulja.

• Monitoriranje stanja: Pratiti radni zvuk, monitorirati temperaturu i uspostaviti trend analizu.

• Inspekcija komponenti: Provjeriti čistoću, oštećenje i tragove isprskavanja na preslici; provjeriti sustav zemljanja (otpornost zemljanja 100 kVA i više ≤ 4Ω, a ispod ≤ 10Ω).

• Upravljanje okruženjem: Osigurati stabilnu instalaciju, očistiti površinsku prljavoću i spriječiti onečišćenje.

(2) Klasificirana prevencija

• Podrška​