Milyen gyakori hibák fordulhatnak elő egyfázisú elosztási transzformátorokban?

Egysérfázisú elosztási transzformátorok, mint a villamos rendszerben használt létfontosságú feszültségátalakító és energiaelosztó eszközök, széles körben alkalmazottak a vidéki hálózatokban, alacsony feszültségű lakossági területeken, valamint koncentrált egysérfázisú terhelésű területeken. Azt hiszem, hogy az egysérfázisú terhelések arányának folyamatos növekedése mellett az egysérfázisú transzformátorok hibaráta is nőtt. Ezeknek a hibáknak időben történő felismerése és kezelése nagyon fontos a villamos energiaszállítás biztosítása szempontjából. A legfrissebb kutatások szerint az egysérfázisú elosztási transzformátorok gyakori hibái összefonódhatnak öt kategóriába: tekercs-hibák, izolációs érelt, olajszivárgás, hipertermiáció, és alacsony feszültségű kapcsolóhely hibák. Ezek a hibák nem csak zavarják a transzformátor normális működését, de esetlegesen okozhatják az eszköz károsodását és a villamos energiaszállítás megszakadását is. Ez a cikk komplexen elemzi a különböző hibákat, jellemzőiket, kezelési módjukat, és praktikus útmutatást nyújt a villamos rendszer üzemeltetői és karbantartói számára.

1. Tekercs-hibák

A tekercs-hibák a leggyakoribb hiba típusa az egysérfázisú elosztási transzformátoroknál, beleértve a tekercsök közötti rövidzárt, nyitott áramút, illetve a tekercsök földesedési hibáit. Ezek többnyire az izolációs anyag érele vagy mechanikai károsodás, vagy gyártási hibák eredményeként alakulnak ki. A tekercsök közötti rövidzárt helyi hipertermiát okoz a transzformátor belső részében, ami gyorsítja az izoláció éréltetését, és végül a tekercs teljes károsodásához vezethet. A kutatások szerint, amikor enyhe rövidzárt van a transzformátor tekercsében, a hagyományos eszközök, mint a differenciálvédő és gázvédő korai stádiumban nem reagálnak a hibára, ami magasabb követelményeket támaszt az üzemeltetők és karbantartók hibafelismerési képességére.

(1) Hibajelenségek

• Rendszeres zaj: A transzformátor "borogató" hangot ad le, mintha forró olajforralna, vagy "prasszoló" diszcharge hangot hallanánk.

• Hipertermiáció: Az olaj hőmérséklete túllépi a standard értéket. Ha az olajban lévő gáz tartalma meghaladja a figyelemfelkeltő értéket, azonnal ellenőrizni kell a transzformátor állapotát (IEC szabvány szerint).

• Ellenállás egyensúlytalanság: A tekercs DC-ellenállásának egyensúlytalansága meghaladja a 2% (engedélyezett érték), ami a tekercs deformálódását vagy rossz kapcsolatot jelezheti.

• Feszültség anomália: A kimeneti feszültség instabil és jelentősen csökken. Továbbá, a váratlan rövidzárt esetén a napi feszültségű tekercs könnyebben deformálódik (a napi feszültségű tekercs könnyebben deformálódik nyomás hatására).

(2) Kezelési intézkedések

• Vészhelyzetbeli leállítás: Azonnal el kell állítani a villamos energiaszállítást, és le kell állítani a transzformátor működését.

• Pontos detektálás: Infravörös hőmérővel ellenőrizni kell a tekercs hőmérséklet-eloszlását, meghatározni a hiba helyét; mérni kell a DC-ellenállást és a kapacitást a deformálódás mértékének értékelésére.

• Javítás és cserélés: Szükség esetén fel kell takarítani a fedést, javítani vagy cserélni a sérült tekercset.

(3) Megelőzési stratégiák

• Rendszeres vizsgálat: Vizsgálni kell a tekercs izolációját, hogy megértsük az izoláció állapotát.

• Túlterhelés elkerülése: Szigorúan tilos hosszú ideig túlterhelten futtatni a transzformátort, hogy csökkentsük a tekercs károsodásának kockázatát.

• Prevenció előtti ellenőrzés: Előrevész vizsgálatokat kell végezni a csúcsterhelési időszak előtt, hogy feltárjuk a rejtett veszélyeket.

• Stabil telepítés: Biztosítani kell, hogy a transzformátor erősen legyen telepítve, hogy csökkentsük a rezgések hatását a tekercsre.

2. Izolációs érelt hibák

Az izolációs érelt a második leggyakoribb hiba az egysérfázisú elosztási transzformátoroknál, beleértve a szilárd izolációs anyagok és az olaj izoláció romlási folyamatát. Az izolációs érelt csökkenti a transzformátor izolációs teljesítményét, és gyorsítja az eszköz teljes érelti folyamatát. A statisztikák szerint ez rövidítheti a transzformátor tervezett használati idejét (35-40 év) körülbelül 20 évig, ami különösen kiemelkedő a hosszú ideje működő, kemény környezeti feltételekben vagy hiányos üzemeltetési és karbantartási rendszerrel működő transzformátoroknál.

(1) Hibajelenségek

• Olajminőség változás: A transzformátor olaja lassan változik világos sárgáról narancssárgára vagy barnára, és még szénfogadatok is jelentkezhetnek.

• Izoláció romlás: Az izolációs ellenállás teszt értéke alacsonyabb, mint a standard, és a részfelszabadítás mennyisége növekszik.

• Zaj anomália: A működési hang heves és egyenletes, és az érelt sebessége pozitívan korrelál a hőmérséklettel (Arrhenius elmélet szerint, az érelt sebessége duplázzódik minden 6°C hőmérséklet-emelkedésen).

(2) Kezelési módszerek

• Olajmintavétel és analízis: Kromatográfiai analízist kell végezni, hogy meghatározza a jellemző gázok mennyiségét, és így becslje az érelt mértékét.

• Olaj és anyagkezelés: Az érelt fokozatától függően dönteni kell, hogy cseréljünk-e olajt, vagy cseréljük a szilárd izolációs anyagot, és szükség esetén végezzünk átfogó karbantartást.

(3) Megelőzési stratégiák

• Rendszeres ellenőrzés: Rendszeres olajminőség ellenőrzést és izolációs ellenállás tesztelést kell végezni, hogy irányítsuk az izolációs állapotot.

• Hőmérséklet-ellenőrzött működés: Tartanunk kell egy megfelelő hőmérsékletet (GB szabvány: az olajbe ágyazott transzformátor tekercsének átlagos hőmérséklet-emelkedése ≤ 65°C, a felső olaj hőmérséklet-emelkedése ≤ 55°C).

• Környezet optimalizálása: Fejlesszük a működési környezetet, csökkentsük a por, a pára, és a káros gázok erozióját; válasszunk hatékony transzformátort, például S11 típusú, hogy csökkentsük a hőmérséklet-emelkedést és a veszteségeket.

3. Olajszivárgás hibák

Az olajszivárgás gyakori és káros hiba az egysérfázisú elosztási transzformátoroknál. Ez a hibák 40%-ánál többet tekinthetünk a villamos energiatranszformátorok hibáinak, ami befolyásolja az izolációt és a hővezetést, és okozhat berendezési tűz, szennyezést, és gazdasági veszteséget.

(1) Hibajelenségek

• Olajszint-csökkenés: Az olajszint-mutató csökken, és olajfoltok láthatók a szivattyú felületén.

• Kapcsolódó anomáliák: A működési hang heves és egyenletes, az olaj-papír izoláció nedves, és a szivárgás súlyosbodik esős és magas páratartalommal bíró környezetben.

(2) Hibák okai

Szerelés érelte vagy sérülése, hegyes szívás, helytelen csatlakoztatás, rezgés miatti lökölts, olajtank rosting, és a szívó blokkolás miatti anormális olajnyomás.

(3) Kezelési módszerek

• Gradiens kezelés: Átmeneti javítás a kisebb szivárgások esetén, és azonnali leállítás és teljes karbantartás a súlyos szivárgások esetén.

• Gyökérjavítás: Cseréljük a szereléseket, javítsuk a hegyes szívásokat/kapcsolatokat, tisztítsuk a szívót, és biztosítsuk a hőtároló normális működését.

(4) Megelőzési stratégiák

• Szerelés ellenőrzése: Rendszeresen ellenőrizni kell a szerelés állapotát, és erősíteni a rezgő környezetben.

• Anyag frissítése: Használjunk minőségi szerelési anyagokat, tisztítsuk az olajtankot, hogy elkerüljük a rostinget; a régi transzformátorokat cserélhetjük olyan termékekre, amelyek új szerelési struktúrával rendelkeznek.

4. Hipertermiáció hibák

A hipertermiáció egy kulcsfontosságú hiba az egysérfázisú elosztási transzformátoroknál, beleértve a tekercs hipertermiációját, a vasmag lokális hipertermiációját, és az olaj hőmérséklet-emelkedését. Ez a hiba "indító" lehet az izolációs érelt, olajszivárgás, és tekercs deformálódás hibáihoz. Az IEC szabvány szerint, amikor a legmelegebb pont hőmérséklete 140°C-ra emelkedik, bobbolák alakulnak ki az olajban, ami csökkentheti az izolációt, vagy vízszintes ütközést okozhat, ami károsíthatja a transzformátort.

(1) Hibajelenségek

• Hőmérséklet túllépés: Az olajhőmérséklet-mutató anomáliát mutat, a helyi felület hipertermiációjának és színszának jellemzője, és a hőtároló olajszintje anomális.

• Zaj anomália: "Buzgó" hangot ad le, ami intenzívebb lesz, ahogy a terhelés nő; az olaj színe sötétebbé változik, és szénfogadatok jelentkeznek.

(2) Hibák okai

Transzformátor túlterhelése, belső hibák (tekercs/vasmag rövidzárt), hűtőrendszer hibák, magas környezeti hőmérséklet, rossz szerelés miatti olajhiány, és rossz szellőztetés miatt rossz telepítés.

(3) Kezelési módszerek

• Terhelés csökkentése és leállítás: Azonnal csökkenteni kell a terhelést, vagy le kell állítani, és ellenőrizni kell a hűtőrendszert.

• Precíz diagnózis: Infravörös hőmérőt kell használni, hogy meghatározza a hipertermiációs pontot, vegyen olajmintát kromatográfiai analízishoz, ellenőrizze a belső hibákat; javítsa a külső okokat.

(4) Megelőzési stratégiák

• Figyelés és elemzés: Rendszeresen ellenőrizze a hőmérsékletet, alakítson trendelemzést; kerülje a hosszú távú túlterhelést.

• Környezet optimalizálása: Optimalizálja a telepítési helyet, hogy biztosítja a szellőztetést; tisztítsa a hőválasztó porát; növelje a kapacitást, vagy használjon több egységet párhuzamosan a magas terhelésű területeken, és telepítse a napszennyezőket és szellőztető berendezéseket a magas hőmérsékletű környezetben.

5. Alacsony feszültségű kapcsolóhely hibák

Az alacsony feszültségű kapcsolóhely hibák egyedi hibák az egysérfázisú elosztási transzformátoroknál, beleértve a rossz kapcsolatot, nyitott áramút, és hibás csatlakozásokat. Mivel a napi feszültségű oldalon legtöbbször tap-off dizájn (pl. három/négy tap) van, a csatlakozás minősége közvetlenül befolyásolja a kimeneti feszültséget és a működés stabilitását, ami gyakori a nagy terhelés-fluktuációval és hiányos üzemeltetéssel járó transzformátoroknál.

(1) Hibajelenségek

• Feszültség anomália: A kimeneti feszültség instabil, túl magas/túl alacsony.

• Zaj anomália: "Csattogó", "szuszogó" mechanikai súrlódási hangot ad le, ami nyilvánvaló, amikor a terhelés változik; a napi feszültségű oldal feszültsége egyenlőtlen, és a működési hőmérséklet anomálisan magas.

(2) Hibák okai

Rossz tap varrás, a kapcsolatfelület oxidálódása, bizonytalan telepítés, a csatlakozások visszaállítása során bekövetkező hiba, a nedves környezet miatti nagy kapcsolati ellenállás, és a terhelés-fluktuáció miatti kapcsolatfelület súrlódása.

(3) Kezelési módszerek

• Áramleállítás és karbantartás: Ellenőrizze a tap csatlakozásait, újra varrja, és rögzítse a lapos részeket, cserélje a régi alkatrészeket.

• Tisztítás és védelem: Tisztítsa a rosszul kapcsolódó részeket, hogy biztosítsa a tap-váltókapcsoló jó kapcsolatát.

(4) Megelőzési stratégiák

• Rendszeres ellenőrzés: Rendszeresen ellenőrizze a tap csatlakozásait, és használjon minőségi varrómateriálokat és technikákat.

• Környezet alkalmazkodása: Erősítse a nedvességvédelmet a nedves környezetben; a gyakran változó tap-kapcsolatoknál cseréljen megbízható kapcsolási módszereket; cserélje a régi felszereléseket olyan termékekre, amelyek új tap-dizájnokkal rendelkeznek.

6. Intelligens figyelési technológia alkalmazása a hibadiagnosztikában

A smart grid fejlődésével a hagyományos diagnosztika, amely a manuális tapasztalatokra és egyszerű eszközökre támaszkodik, fokozatosan helyet kapott az intelligens figyelési technológiának. Az mesterséges intelligencia alapú hibadiagnosztikai rendszer valós időben tudja monitorozni a működési állapotot, előre jelezni a kockázatokat, és javítani a diagnosztika pontosságát és hatékonyságát.

(1) Főstreaming technológiák

• Infravörös hőmérés: ±1°C pontossággal pontosan fel tudja ismerni a hipertermiációs jelenségeket.

• Akusztikus jellegű diagnosztika: A működési hang frekvenciájának és jellemzőinek elemzése segítségével megkülönböztetheti a normális és hibás hangokat.

• Olajban oldódó gázok elemzése: A jellemző gázok mennyiségének értékelése segítségével meghatározható a belső hibák típusa és mértéke.

• Mesterséges tanulási rendszer: Több paraméter integrálása a hibaelőrejelző modell kialakításához.

(2