Apakah kegagalan biasa dalam transformator pengedaran fasa tunggal?

Pengubah voltan fasa tunggal, sebagai peralatan pengubah voltan dan pengagihan kuasa yang penting dalam sistem kuasa, digunakan secara meluas dalam rangkaian kuasa pedesaan, kawasan perumahan rendah voltan, dan kawasan dengan beban fasa tunggal yang terkonsentrasi. Dengan peningkatan berterusan dalam peratusan beban fasa tunggal dalam jaringan pengagihan, kadar kegagalan pengubah voltan fasa tunggal juga meningkat. Pengenalan dan penanganan tepat masa terhadap kegagalan-kegagalan ini sangat penting untuk memastikan bekalan kuasa. Menurut penyelidikan terkini, kegagalan umum pengubah voltan fasa tunggal terutamanya berkisar pada lima kategori: kegagalan lilitan, penuaan isolasi, kebocoran minyak, suhu abnormal, dan kegagalan tap rendah voltan. Kegagalan-kegagalan ini tidak hanya mengganggu operasi normal pengubah voltan tetapi mungkin juga menyebabkan kerosakan peralatan dan gangguan bekalan kuasa. Artikel ini akan menganalisis secara komprehensif penyebab, ciri-ciri, dan kaedah penanganan pelbagai kegagalan, memberikan panduan praktikal bagi petugas operasi dan pemeliharaan sistem kuasa.

1. Kegagalan Lilitan

Kegagalan lilitan adalah jenis kegagalan yang paling kerap berlaku dalam pengubah voltan fasa tunggal, termasuk sambungan pendek antara lilitan, putus lilitan, dan kegagalan grounding lilitan. Kegagalan-kegagalan ini kebanyakannya disebabkan oleh penuaan bahan isolasi, kerosakan mekanikal, atau cacat pemasangan. Sambungan pendek antara lilitan akan menyebabkan pemanasan setempat di dalam pengubah voltan, mempercepatkan penuaan isolasi, dan mungkin akhirnya menyebabkan kerosakan keseluruhan lilitan. Penyelidikan menunjukkan bahawa apabila ada sedikit sambungan pendek dalam lilitan pengubah voltan, peranti tradisional seperti perlindungan diferensial dan perlindungan gas mungkin tidak beroperasi pada tahap awal kegagalan, menempatkan tuntutan yang lebih tinggi pada kemampuan pengenalpastian kegagalan petugas operasi dan pemeliharaan.

(1) Penampakan Kegagalan

• Bunyi Abnormal: Pengubah voltan mengeluarkan bunyi "mendidih" minyak atau bunyi "merekah" pelepasan.

• Suhu Abnormal: Suhu minyak melebihi piawai. Apabila kandungan gas dalam minyak melebihi nilai perhatian, status pengubah voltan harus diperiksa segera (mengikut piawai IEC).

• Imbangan Rintangan: Tingkat ketidakseimbangan rintangan DC lilitan melebihi 2% (nilai dibenarkan), menunjukkan kemungkinan deformasi lilitan atau hubungan yang buruk.

• Voltan Abnormal: Voltan keluaran tidak stabil dan turun secara signifikan. Selain itu, lilitan rendah voltan lebih mungkin mendapat deformasi semasa sambungan pendek tiba-tiba (lilitan rendah voltan lebih mungkin mendapat tekanan).

(2) Kaedah Penanganan

• Penghentian Darurat: Potong bekalan kuasa dan hentikan operasi pengubah voltan segera.

• Pemeriksaan Tepat: Gunakan termometer inframerah untuk memeriksa taburan suhu lilitan, lokalkan kegagalan; ukur rintangan DC dan kapasitansi untuk menilai tahap deformasi.

• Baiki dan Gantikan: Jika perlu, angkat tutup untuk pemeliharaan, baiki atau gantikan lilitan yang rosak.

(3) Strategi Pencegahan

• Ujian Berkala: Lakukan ujian isolasi lilitan untuk memahami status isolasi.

• Elakkan Overload: Larang operasi overload jangka panjang pengubah voltan untuk mengurangkan risiko kerosakan lilitan.

• Pemeriksaan Sebelum Pemeliharaan: Lakukan pemeriksaan preventif sebelum tempoh beban puncak untuk mengenal pasti bahaya tersembunyi.

• Pemasangan Stabil: Pastikan pengubah voltan dipasang dengan kukuh untuk mengurangkan impak getaran pada lilitan.

2. Kegagalan Penuaan Isolasi

Penuaan isolasi adalah kegagalan kedua yang paling umum dalam pengubah voltan fasa tunggal, termasuk penuaan bahan isolasi padat dan penurunan kualiti isolasi minyak. Penuaan isolasi akan mengurangkan prestasi isolasi pengubah voltan dan mempercepatkan penuaan keseluruhan peralatan. Menurut statistik, ia dapat memendekkan jangka hidup yang direka (35 - 40 tahun) pengubah voltan menjadi sekitar 20 tahun, yang terutamanya menonjol dalam pengubah voltan yang telah beroperasi dalam jangka masa panjang, dalam persekitaran yang keras, atau dengan operasi dan pemeliharaan yang tidak mencukupi.

(1) Penampakan Kegagalan

• Perubahan Kualiti Minyak: Minyak pengubah voltan secara beransur-ansur berubah dari kuning muda ke oren atau coklat, dan bahkan deposit karbon muncul.

• Penurunan Isolasi: Nilai ujian rintangan isolasi lebih rendah daripada piawai, dan jumlah pelepasan separa meningkat.

• Bunyi Abnormal: Bunyi operasi tajam dan tidak merata, dan kadar penuaan berkorelasi positif dengan suhu (mengikut teori Arrhenius, kadar penuaan berganda untuk setiap peningkatan 6°C dalam suhu).

(2) Kaedah Penanganan

• Analisis Sampel Minyak: Lakukan analisis kromatografi untuk mendeteksi kandungan gas karakteristik dan menilai tahap penuaan.

• Pengendalian Minyak dan Bahan: Berdasarkan situasi penuaan, putuskan sama ada untuk menukar minyak, menggantikan bahan isolasi padat, dan lakukan perbaikan menyeluruh jika perlu.

(3) Strategi Pencegahan

• Pemeriksaan Berkala: Regularisasikan pemeriksaan kualiti minyak dan ujian rintangan isolasi untuk mengawal status isolasi.

• Operasi Berkontrol Suhu: Pertahankan suhu yang wajar (piawai GB: peningkatan suhu purata lilitan pengubah voltan terbenam ≤ 65°C, dan peningkatan suhu minyak atas ≤ 55°C).

• Optimisasi Persekitaran: Meningkatkan persekitaran operasi, mengurangkan erosi debu, kelembapan, dan gas berbahaya; pilih pengubah voltan berkesan seperti jenis S11 untuk mengurangkan peningkatan suhu dan kerugian.

3. Kegagalan Kebocoran Minyak

Kebocoran minyak adalah kegagalan yang sering dan berbahaya dalam pengubah voltan fasa tunggal. Ia menyumbang lebih dari 40% kegagalan dalam pengubah voltan kuasa, yang akan mempengaruhi prestasi isolasi dan pendinginan, serta menyebabkan kebakaran peralatan, pencemaran, dan kerugian ekonomi.

(1) Penampakan Kegagalan

• Penurunan Tahap Minyak: Pengukur tahap minyak menunjukkan penurunan tahap minyak, dan noda minyak boleh dilihat di permukaan tangki minyak.

• Abnormalitas Terkait: Bunyi operasi tajam dan tidak merata, isolasi minyak-kertas lembap, dan kebocoran bertambah parah pada hari-hari hujan dan persekitaran berkelembapan tinggi.

(2) Penyebab Kegagalan

Penuaan/kerosakan segel, retak las, pemasangan bushing yang tidak tepat, sambungan longgar disebabkan getaran, karat tangki minyak, dan tekanan minyak abnormal disebabkan penutup bernafas tersumbat.

(3) Kaedah Penanganan

• Perlakuan Bertingkat: Baiki kebocoran kecil secara sementara, dan hentikan operasi serta lakukan perbaikan menyeluruh untuk kebocoran serius.

• Perbaikan Akar: Gantikan segel, baiki las/sambungan, bersihkan penutup bernafas, dan pastikan operasi normal pengekor minyak.

(4) Strategi Pencegahan

• Pemeriksaan Segel: Periksa status segel secara berkala, dan kuatkan pengikatan dalam persekitaran bergetar.

• Peningkatan Bahan: Gunakan bahan segel berkualiti tinggi, bersihkan tangki minyak untuk mencegah karat; pengubah voltan lama boleh digantikan dengan produk yang mempunyai struktur segel baru.

4. Kegagalan Suhu Abnormal

Suhu abnormal adalah jenis kegagalan utama dalam pengubah voltan fasa tunggal, termasuk pemanasan berlebihan lilitan, pemanasan setempat inti, dan peningkatan suhu minyak. Ia adalah "penyulut" untuk kegagalan seperti penuaan isolasi, kebocoran minyak, dan deformasi lilitan. Mengikut piawai IEC, apabila suhu titik terpanas mencapai 140°C, gelembung akan terbentuk dalam minyak, yang akan mengurangkan isolasi atau menyebabkan flashover, merosakkan pengubah voltan.

(1) Penampakan Kegagalan

• Suhu Melebihi Piawai: Pengukur suhu minyak menunjukkan anomali, permukaan setempat panas berlebihan dan berubah warna, dan tahap minyak pengekor minyak abnormal.

• Bunyi Abnormal: Mengeluarkan bunyi "dengungan", yang menjadi lebih keras apabila beban meningkat; warna minyak menjadi lebih gelap dan deposit karbon muncul.

(2) Penyebab Kegagalan

Overload pengubah voltan, kegagalan dalaman (sambungan pendek lilitan/inti), kegagalan sistem pendingin, suhu persekitaran tinggi, jumlah minyak tidak mencukupi disebabkan segel yang buruk, dan ventilasi pemasangan yang buruk.

(3) Kaedah Penanganan

• Pengurangan Beban dan Penghentian: Kurangi beban atau hentikan operasi segera, dan periksa sistem pendingin.

• Diagnosis Tepat: Gunakan termometer inframerah untuk menentukan titik panas berlebihan, ambil sampel minyak untuk analisis kromatografi, periksa kegagalan dalaman; baiki penyebab luaran.

(4) Strategi Pencegahan

• Pemantauan dan Analisis: Pantau suhu secara berkala, buat analisis trend; elakkan overload jangka panjang.

• Optimisasi Persekitaran: Optimalkan posisi pemasangan untuk memastikan ventilasi; bersihkan kotoran pada radiator; tambah kapasiti atau operasikan beberapa unit secara selari di kawasan beban tinggi, dan pasang sunshade dan peranti ventilasi di persekitaran suhu tinggi.

5. Kegagalan Tap Rendah Voltan

Kegagalan tap rendah voltan adalah unik untuk pengubah voltan fasa tunggal, termasuk hubungan yang buruk, sambungan terputus, dan sambungan salah. Karena sisi rendah voltan kebanyakan menggunakan reka bentuk tap-off (seperti tiga/empat tap), kualitas sambungan secara langsung mempengaruhi voltan output dan stabilitas operasi, yang umum terjadi pada pengubah voltan dengan fluktuasi beban yang besar dan pemeliharaan yang kurang.

(1) Penampakan Kegagalan

• Abnormalitas Voltan: Voltan output tidak stabil, terlalu tinggi/terlalu rendah.

• Abnormalitas Bunyi: Mengeluarkan bunyi "klak-klak" "gesekan" mekanikal, yang jelas apabila beban berubah; voltan pada sisi rendah voltan tidak seimbang, dan suhu operasi abnormal tinggi.

(2) Penyebab Kegagalan

Pengelasan tap yang buruk, oksidasi permukaan kontak, pemasangan tidak aman, gagal memulihkan sambungan semasa operasi dan pemeliharaan, rintangan kontak besar disebabkan lingkungan lembab, dan aus kontak disebabkan fluktuasi beban.

(3) Kaedah Penanganan

• Pemeliharaan Mati Daya: Periksa sambungan tap, las ulang, dan kencangkan bagian yang longgar, gantikan komponen yang sudah usang.

• Pembersihan dan Perlindungan: Bersihkan bagian yang kontak buruk untuk memastikan kontak yang baik dari saklar perubahan tap.

(4) Strategi Pencegahan

• Pemeriksaan Berkala: Rutinkan pemeriksaan sambungan tap, dan gunakan bahan dan proses pengelasan berkualitas tinggi.

• Adaptasi Lingkungan: Perkuat tindakan anti-lembab di lingkungan lembab; untuk pengubah voltan dengan penyesuaian tap yang sering, gantikan dengan metode sambungan yang andal; gantikan peralatan lama dengan produk yang memiliki desain tap baru.

6. Aplikasi Teknologi Pemantauan Cerdas dalam Diagnosis Kegagalan

Dengan perkembangan jaringan pintar, mode diagnosis tradisional yang bergantung pada pengalaman manual dan instrumen sederhana secara bertahap digantikan oleh teknologi pemantauan cerdas. Sistem diagnosis kegagalan berbasis kecerdasan buatan dapat memantau status operasi secara real-time, memberikan peringatan risiko sebelumnya, dan meningkatkan akurasi dan efisiensi diagnosis.

(1) Teknologi Utama

• Pengukuran Suhu dengan Sensor Inframerah: Dengan akurasi ±1°C, dapat mendeteksi suhu abnormal dengan tepat.

• Diagnosis Pengenalan Tanda Suara: Analisis frekuensi dan karakteristik suara operasi untuk membedakan antara suara normal dan suara kegagalan.

• Analisis Gas Terlarut dalam Minyak: Deteksi kandungan gas karakteristik untuk menentukan jenis dan tingkat kegagalan internal.

• Sistem Pembelajaran Mesin: Integrasikan beberapa parameter untuk membangun model prediksi kegagalan.

(2) Efek Aplikasi

Setelah menerapkan pengukuran suhu inframerah, sebuah perusahaan tenaga meningkatkan tingkat deteksi kegagalan sebesar 65% dan mempersingkat waktu pemrosesan sebesar 40%; pengenalan tanda suara dapat mendeteksi kegagalan lilitan 3-6 bulan sebelumnya. Sistem cerdas juga dapat menentukan lokasi kegagalan dan menilai tingkat keparahan, memberikan dasar untuk keputusan operasi dan pemeliharaan.

7. Tindakan Pemeliharaan dan Pencegahan untuk Pengubah Voltan Fasa Tunggal

Sebagian besar kegagalan pengubah voltan fasa tunggal berkaitan dengan operasi jangka panjang, lingkungan, dan pemeliharaan yang kurang. Membangun sistem pemeliharaan ilmiah dan menerapkan tindakan pencegahan adalah kunci untuk mengurangi kegagalan dan memperpanjang umur layanan.

(1) Pemeliharaan Harian

• Pemeriksaan Kondisi Minyak: Secara rutin periksa level dan warna minyak untuk memastikan level minyak normal dan kualitas minyak baik.

• Pemantauan Status: Monitor suara operasi, monitor suhu, dan bangun analisis tren.

• Pemeriksaan Komponen: Periksa kebersihan, kerusakan, dan jejak pelepasan pada bushing; verifikasi sistem grounding (resistansi grounding 100 kVA dan di atas ≤ 4Ω, dan di bawah ≤ 10Ω).

• Manajemen Lingkungan: Pastikan pemasangan stabil, bersihkan kotoran permukaan, dan cegah pembuangan polusi.

(2) Pencegahan Berdasarkan Kelas

• Kegagalan Lilitan: Hindari overload dan lakukan uji isolasi berkala.

• Penuaan Isolasi: Operasikan dengan suhu terkontrol dan lakukan deteksi kualitas minyak secara rutin.

• Kebocoran Minyak: Secara rutin periksa segel dan perkuat pengikatan di lingkungan bergetar.

• Suhu Abnormal: Optimalisasi pemasangan, pastikan ventilasi, dan pasang perangkat pemantauan suhu.

• Kegagalan Tap: Secara rutin periksa sambungan, gunakan proses pengelasan berkualitas tinggi, dan cegah kelembaban di lingkungan lembab.

(3) Adaptasi dan Optimalisasi Standar

Pilih pengubah voltan efisiensi tinggi sesuai GB20052-2020 untuk mengurangi kerugian dan kenaikan suhu; operasikan beberapa unit secara paralel di area beban tinggi untuk mengurangi tekanan beban pada satu unit; perkuat manajemen lingkungan untuk mengurangi erosi eksternal.

8. Kesimpulan dan Rekomendasi

Kegagalan umum pengubah voltan fasa tunggal saling berkaitan, dan sebagian besar disebabkan oleh satu faktor yang menyebabkan berbagai jenis manifestasi kegagalan. Membangun sistem diagnosis ke