Wat zijn de veelvoorkomende storingen in enkefaselijke distributietransformatoren?

Enkelefasen distributietransformatoren, als cruciale apparatuur voor spanningstransformatie en elektriciteitsdistributie in het elektriciteitsnetwerk, worden wijdverspreid gebruikt in plattelandsnetwerken, laagspanningswoonwijken en gebieden met geconcentreerde enkelefasen belasting. Met de continue toename van de verhouding van enkelefasen belasting in het distributienetwerk, is ook de foutfrequentie van enkelefasen transformatoren gestegen. Tijdige identificatie en afhandeling van deze storingen is van groot belang om de elektriciteitsvoorziening te garanderen. Volgens het meest recente onderzoek richten de veelvoorkomende storingen in enkelefasen distributietransformatoren zich voornamelijk op vijf categorieën: spoelstoringen, isolatieveroudering, olielekken, abnormale temperatuur en laagspanningstapstoringen. Deze storingen storen niet alleen de normale werking van de transformatoren, maar kunnen ook leiden tot schade aan apparatuur en onderbrekingen van de elektriciteitsvoorziening. Dit artikel zal een grondige analyse geven van de oorzaken, kenmerken en afhandelingsmethoden van diverse storingen, waarbij praktische richtlijnen worden gegeven voor bedrijfs- en onderhoudspersoneel van het elektriciteitsnetwerk.

1. Spoelstoringen

Spoelstoringen zijn het meest frequente type storing in enkelefasen distributietransformatoren, waaronder tussenwindingskortsluitingen, open circuits en aardingsspoelstoringen. Ze worden meestal veroorzaakt door veroudering van isolatiematerialen, mechanische schade of productiefouten. Een tussenwindingskortsluiting in de spoel zal lokale oververhitting binnen de transformatoren veroorzaken, waardoor de isolatie sneller veroudert en uiteindelijk kan leiden tot de totale beschadiging van de spoel. Onderzoeken wijzen uit dat bij een lichte kortsluiting in de transformatiespoel, traditionele apparaten zoals differentiële bescherming en gasbescherming in de beginfase van de storing mogelijk niet functioneren, wat hogere eisen stelt aan de foutidentificatiecapaciteit van bedrijfs- en onderhoudspersoneel.

(1) Storingmanifestaties

• Abnormaal geluid: De transformatoren geven een "borrelend" geluid van kokend olie of een "sissend" ontladinggeluid af.

• Abnormale temperatuur: De olietemperatuur overschrijdt de norm. Wanneer de gasinhoud in de olie de aandachtswaarde overschrijdt, moet de status van de transformatoren onmiddellijk worden gecontroleerd (volgens IEC-normen).

• Weerstandsonbalans: De onbalansgraad van de gelijkstroomweerstand van de spoel overschrijdt 2% (toegestaande waarde), wat mogelijke spoelvervorming of slechte contacten aangeeft.

• Abnormale spanning: De uitgangsspanning is instabiel en neemt aanzienlijk af. Bovendien is de laagspanningsspoel meer geneigd tot vervorming bij plotselinge kortsluitingen (de laagspanningsspoel is meer geneigd tot vervorming onder druk).

(2) Afhandelingsmaatregelen

• Noodstop: Sluit onmiddellijk de stroomafvoer af en stop de werking van de transformatoren.

• Precieze detectie: Gebruik een infraroodthermometer om de temperatuurverdeling van de spoel te controleren, de storing te lokaliseren; meet de gelijkstroomweerstand en capaciteit om de mate van vervorming te beoordelen.

• Reparatie en vervanging: Zo nodig, til het deksel op voor onderhoud, reparatie of vervanging van de beschadigde spoel.

(3) Preventiestrategieën

• Regelmatige tests: Voer isolatietests uit op de spoelen om de isolatiestatus te begrijpen.

• Overbelasting vermijden: Sta langdurige overbelasting van de transformatoren strikt af om het risico op spoelschade te verkleinen.

• Voorpreventieve inspectie: Voer preventieve inspecties uit vóór de pieklastperiode om verborgen gevaren te identificeren.

• Stabiele installatie: Zorg ervoor dat de transformatoren stevig zijn geïnstalleerd om de impact van trillingen op de spoelen te verminderen.

2. Isolatieverouderingsstoringen

Isolatieveroudering is de op twee na meest voorkomende storing in enkelefasen distributietransformatoren, inclusief de veroudering van vaste isolatiematerialen en de verslechtering van olieisolatie. Isolatieveroudering zal de isolatieprestaties van de transformatoren verlagen en de algemene veroudering van de apparatuur versnellen. Volgens statistieken kan dit de ontworpen levensduur (35-40 jaar) van de transformatoren verkorten tot ongeveer 20 jaar, wat vooral prominent is in transformatoren die langdurig in bedrijf zijn, in zware omstandigheden of met onvoldoende bedrijfs- en onderhoudsactiviteiten.

(1) Storingmanifestaties

• Verandering in oliekwaliteit: Het transformatorolie verandert geleidelijk van lichtgeel naar oranje of bruin, en er verschijnen zelfs koolstofafzettingen.

• Isolatieverval: De testwaarde van de isolatieweerstand is lager dan de norm, en de hoeveelheid partiële ontlading neemt toe.

• Abnormaal geluid: Het werkingsgeluid is scherp en onregelmatig, en de verouderingssnelheid is positief gecorreleerd met de temperatuur (volgens de Arrhenius-theorie verdubbelt de verouderingssnelheid bij elke temperatuurstijging van 6°C).

(2) Afhandelingsmethoden

• Olieanalyse: Voer chromatografische analyses uit om de inhoud van karakteristieke gassen te detecteren en de mate van veroudering te beoordelen.

• Olie- en materiaalbehandeling: Ga, afhankelijk van de veroudering, na of er olie moet worden ververst, of vaste isolatiematerialen moeten worden vervangen, en voer indien nodig een grondige revisie uit.

(3) Preventiestrategieën

• Regelmatige detectie: Regulariseer oliekwaliteitsdetectie en isolatieweerstandtests om de isolatiestatus te controleren.

• Temperatuurgecontroleerde werking: Behoud een redelijke temperatuur (GB-norm: de gemiddelde temperatuurstijging van de spoel van de oliegedrenkte transformatoren ≤ 65°C, en de temperatuurstijging van de bovenste olie ≤ 55°C).

• Omgevingsoptimalisatie: Verbeter de werkomgeving, verminder de erosie door stof, vochtigheid en schadelijke gassen; selecteer hoge-efficiëntie transformatoren zoals het S11-type om de temperatuurstijging en verliezen te verminderen.

3. Olielekstoringen

Olielekken zijn een frequente en schadelijke storing in enkelefasen distributietransformatoren. Ze maken meer dan 40% van de storingen in krachttransformatoren uit, wat de isolatie- en koelprestaties zal beïnvloeden en leiden tot brand, verontreiniging en economische verliezen.

(1) Storingmanifestaties

• Daling van oliveau: De oliepeilwijzer geeft een daling van het oliveau aan, en olievlekken zijn zichtbaar op de oppervlakte van de oliebak.

• Gerelateerde abnormaliteiten: Het werkingsgeluid is scherp en onregelmatig, de olie-papierverschuiving is vochtig, en de lekkage wordt verergerd tijdens regenachtige dagen en in hoogvochtige omgevingen.

(2) Oorzaken van storingen

Veroudering/schade van sluitingen, hechtingen die barsten, onjuiste installatie van bushings, losse verbindingen veroorzaakt door trillingen, roest op de oliebak, en abnormale oliedruk veroorzaakt door een verstopte ademhaling.

(3) Afhandelingsmethoden

• Gestapeld behandelen: Repareer kleine lekkages tijdelijk, en zet onmiddellijk stil en voer een grondige revisie uit voor ernstige lekkages.

• Wortelreparatie: Vervang sluitingen, repareer hechtingen/verbindingen, reinig de ademhaling, en zorg ervoor dat de olieconservator normaal werkt.

(4) Preventiestrategieën

• Sluitinginspectie: Controleer regelmatig de sluitstatus, en versterk de bevestiging in trillende omgevingen.

• Materiaalupgrade: Gebruik hoogwaardige sluitmaterialen, reinig de oliebak om corrosie te voorkomen; oude transformatoren kunnen worden vervangen door producten met nieuwe sluitconstructies.

4. Abnormale temperatuurstoringen

Abnormale temperatuur is een belangrijk type storing in enkelefasen distributietransformatoren, inclusief spoeloververhitting, lokale oververhitting van de ijzeren kern, en olietemperatuurstijging. Het is de "trigger" voor storingen zoals isolatieveroudering, olielekken en spoelvervorming. Volgens IEC-normen, wanneer de temperatuur van het heetste punt 140°C bereikt, worden er bellen in de olie geproduceerd, wat de isolatie kan verminderen of een flitsoverslag kan veroorzaken, wat de transformatoren beschadigt.

(1) Storingmanifestaties

• Temperatuur boven de norm: De olietemperatuurwijzer geeft een anomalie aan, het lokale oppervlak is oververhit en verkleurd, en het oliveau van de olieconservator is abnormaal.

• Abnormaal geluid: Er wordt een "zoemen" geluid uitgestraald, dat luider wordt naarmate de belasting toeneemt; de oliekleur wordt donkerder en er verschijnen koolstofafzettingen.

(2) Oorzaken van storingen

Transformatoroverbelasting, interne storingen (spoel/ijzeren kern kortsluiting), koelsysteemfouten, hoge omgevingstemperatuur, onvoldoende oliehoeveelheid door slechte sluiting, en slechte ventilatie bij de installatie.

(3) Afhandelingsmethoden

• Belastingsvermindering en stillegging: Verminder onmiddellijk de belasting of zet stil, en controleer het koelsysteem.

• Precieze diagnose: Gebruik een infraroodthermometer om het oververhitte punt te lokaliseren, neem een olieproef voor chromatografische analyse, controleer op interne storingen; repareer externe oorzaken.

(4) Preventiestrategieën

• Bewaking en analyse: Bewaak de temperatuur regelmatig, stel een trendanalyse op; vermijd langdurige overbelasting.

• Omgevingsoptimalisatie: Optimaliseer de installatiepositie om ventilatie te waarborgen; reinig de vuilnis op de warmteafgifte; vergroot de capaciteit of laat meerdere eenheden parallel werken in hoogbelastingsgebieden, en installeer zonneschermen en ventilatieapparatuur in hoge temperatuuromgevingen.

5. Laagspanningstapstoringen

Laagspanningstapstoringen zijn uniek voor enkelefasen distributietransformatoren, inclusief slecht contact, open circuits en foute verbindingen. Omdat de laagspanningskant meestal een tap-off design heeft (zoals drie/vier taps), beïnvloedt de verbindingskwaliteit direct de uitgangsspanning en de werkingstabiliteit, wat vaak voorkomt in transformatoren met grote belastingsfluctuaties en onvoldoende bedrijfs- en onderhoudsactiviteiten.

(1) Storingmanifestaties

• Spanningsanomalie: De uitgangsspanning is instabiel, te hoog/te laag.

• Geluidsanomalie: Er wordt een "gerammel" "geruis" mechanisch wrijvingsgeluid uitgestraald, wat duidelijk is wanneer de belasting verandert; de spanning op de laagspanningskant is ongebalanceerd, en de werkingstemperatuur is abnormaal hoog.

(2) Oorzaken van storingen

Slechte taphechting, oxidatie van het contactoppervlak, onzekere installatie, herstel van verbindingen tijdens bedrijfs- en onderhoudsactiviteiten niet uitgevoerd, grote contactweerstand veroorzaakt door een vochtige omgeving, en slijtage van contactpunten veroorzaakt door belastingsfluctuaties.

(3) Afhandelingsmethoden

• Stroomonderbreking voor onderhoud: Controleer de tapverbinding, herhecht en bevestig losse delen, vervang verouderde componenten.

• Reiniging en bescherming: Reinig slecht gecontacteerd deel om goede contacten van de tapveranderingschakelaar te waarborgen.

(4) Preventiestrategieën

• Regelmatige inspectie: Regulariseer de inspectie van tapverbindingen, en gebruik hoogwaardige hechtmateriaal en -processen.

• Omgevingaanpassing: Versterk vochtbestendige maatregelen in vochtige omgevingen; voor transformatoren met frequente tapaanpassingen, vervang met betrouwbare verbindingstechnieken; vervang oudere apparatuur met producten met nieuwe tapdesigns.

6. Toepassing van intelligente bewakings technologie in foutdiagnose

Met de ontwikkeling van het slimme netwerk, wordt de traditionele diagnosemodus die afhankelijk is van manuele ervaring en eenvoudige instrumenten geleidelijk vervangen door intelligente bewakings technologie. Het foutdiagnosesysteem gebaseerd op kunstmatige intelligentie kan de werkingstatus in real-time bewaken, risico's vooraf waarschuwen, en de nauwkeurigheid en efficiëntie van de diagnose verbeteren.

(1) Mainstream Technologieën

• Infrarood sensorische temperatuurmeting: Met een nauwkeurigheid van ±1°C, kan het nauwkeurig abnormale temperaturen detecteren.

• Geluidsignaturenherkenningsdiagnose: Analyseer de frequentie en kenmerken van het werkingsgeluid om normale en foutgeluiden te onderscheiden.

• Analyse van opgeloste gassen in olie: Detecteer de inhoud van karakteristieke gassen om het type en de graad van interne storingen te bepalen.

• Machine Learning systeem: Integreer meerdere parameters om een foutvoorspellingsmodel op te stellen.

(2) Toepassingsresultaten

Na de toepassing van infrarood temperatuurmeting, verhoogde een energiebedrijf de foutdetectiegraad met 65% en verkortte de verwerkingsduur met 40%; geluidsignaturenherkenning kan windingstoringen 3-6 maanden van tevoren detecteren. Het intelligente systeem kan ook storingen loceren en de ernst evalueren, waardoor een basis wordt gegeven voor beslissingen over bedrijfs- en onderhoudsactiviteiten.

7. Onderhouds- en preventiemaatregelen voor enkelefasen transformatoren

De meeste storingen in enkelefasen distributietransformatoren zijn gerelateerd aan lange-termijn werking, omgeving, en onvoldoende bedrijfs- en onderhoudsactiviteiten. Het opzetten van een wetenschappelijk onderhoudssysteem en het implementeren van preventieve maatregelen zijn de sleutels om storingen te verminderen en de levensduur te verlengen.

(1) Dagelijks onderhoud

• Olieconditie inspectie: Controleer regelmatig het oliepeil en de oliekleur om te zorgen dat het oliepeil normaal is en de oliekwaliteit goed is.

• Statusbewaking: Bewaak het werkingsgeluid, bewaak de temperatuur, en stel een trendanalyse op.

• Componenteninspectie: Controleer de reinheid, schade, en ontladingssporen van bushings; verifieer het aardingssysteem (de aardingweerstand van 100 kVA en hoger ≤ 4Ω, en onder ≤ 10Ω).

• Omgevingsbeheer: Zorg voor stabiele installatie, reinig oppervlaktes van vuil, en voorkom vervuiling.

(2) Geclassificeerde preventie

• Spoelstoringen: Vermijd overbelasting en voer regelmatige isolatietests uit.

• Isolatieveroudering: Werk bij een gecontroleerde temperatuur en voer regelmatige oliekwaliteitsdetecties uit.

• Olielekken: Controleer regelmatig de sluiting en versterk de bevestiging in trillende omgevingen.

• Abnormale temperatuur: Optimaliseer de installatie, zorg voor ventilatie, en installeer temperatuurbewakingsapparatuur.

• Tapstoringen: Controleer regelmatig de verbindingen, gebruik hoogwaardige hechtprocessen, en voorkom vocht in vochtige omgevingen.

(3) Normaanpassing en optimalisatie

Selecteer hoge-efficiëntie transformatoren volgens GB20052-2020 om verliezen en temperatuurstijging te verminderen; laat meerdere eenheden parallel werken in hoogbelastingsgebieden om de belastingsdruk op één eenheid te verminderen; versterk omgevingsbeheer om externe erosie te verminderen.

8. Conclusies en aanbevelingen

De veelvoorkomende storingen in enkelefasen distribut