Koje su uobičajene greške u jednofaznim distribucijskim transformatorima

Jednofazni distributivni transformatori, kao ključna oprema za transformaciju napona i distribuciju struje u električnom sistemu, široko se koriste u ruralnim mrežama, niskonaponskim stambenim zonama i područjima sa koncentrisanim jednofaznim opterećenjima. Sa stalnim porastom udela jednofaznih opterećenja u distributivnoj mreži, povećana je i stopa otkaza jednofaznih transformatora. Vremenska identifikacija i rešavanje ovih grešaka imaju veliku važnost za osiguranje snabdevanja strujom. Prema najnovijim istraživanjima, česte greške jednofaznih distributivnih transformatora uglavnom se fokusiraju na pet kategorija: greške vezane za obuke, starenje izolacije, curenje ulja, anormalne temperature i greške niskonaponskih odvoda. Ove greške ne samo da ometaju normalnu operaciju transformatora, već mogu dovesti i do oštećenja opreme i prekida snabdevanja strujom. Ovaj članak će komprehensivno analizirati uzroke, karakteristike i metode rešavanja različitih grešaka, pružajući praktičnu uputstva operaterima i održivačima električnog sistema.

1. Greške vezane za obuke

Greške vezane za obuke su najčešći tip grešaka u jednofaznim distributivnim transformatorima, uključujući kratkospoj između zavojaka, otvorene krugove i greške u zemljanju obuka. One su uglavnom uzrokovane starenjem materijala za izolaciju, mehaničkim oštećenjima ili proizvodnim defektima. Kratkospoj između zavojaka u obuci može dovesti do lokalnog pregrejanja unutar transformatora, ubrzavajući starenje izolacije, i može eventualno dovesti do celokupnog oštećenja obuke. Istraživanja pokazuju da kada postoji lakše kratkospoj u obuci transformatora, tradicionalni uređaji poput diferencijalne zaštite i gasne zaštite možda neće delovati u ranoj fazi greške, što stavlja više zahteva na sposobnost identifikacije grešaka kod operatera i održivača.

(1) Manifestacije grešaka

• Anomalne buke: Transformator emituje "bukljav" zvuk vrebanja ulja ili "čvrkanje" ispunjenosti.

• Anomalna temperatura: Temperatura ulja prevazilazi standard. Kada sadržaj gasa u ulju prevazilazi pažnju, treba odmah proveriti stanje transformatora (prema IEC standardima).

• Neravnoteža otpora: Stopa neravnoteže direktnog otpora obuke prelazi 2% (dozvoljena vrednost), što ukazuje na moguće deformacije obuke ili loš kontakt.

• Anomalna naponska vrednost: Izlazni napon je nestabilan i značajno pada. Takođe, niskonaponska obuka je sklonija deformaciji tokom naglog kratkospoja (niskonaponska obuka je sklonija deformaciji pod pritiskom).

(2) Mere za rešavanje

• Hitna isključenja: Odmah isključiti struju i zaustaviti rad transformatora.

• Precizna detekcija: Koristiti infracrveni termometar za proveru raspodele temperature obuke, lokaciju greške; meriti direktni otpor i kapacitet kako bi se procenila stepen deformacije.

• Popravka i zamena: Ako je potrebno, podići poklopac za održavanje, popravku ili zamenu oštećene obuke.

(3) Strategije prevencije

• Redovne testiranja: Provesti testiranja izolacije obuke kako bi se saznalo o stanju izolacije.

• Izbegavati preopterećenje: Strogo zabraniti dugotrajnu preopterećenost transformatora kako bi se smanjio rizik od oštećenja obuke.

• Predodržavanje: Provesti preventivna ispitivanja pre perioda vrhunskog opterećenja kako bi se identifikovale skrivene opasnosti.

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

2. Greške starenja izolacije

Starenje izolacije je druga po frekvenciji greška u jednofaznim distributivnim transformatorima, uključujući starenje čvrstih materijala za izolaciju i deteroraciju ulja za izolaciju. Starenje izolacije smanji performanse izolacije transformatora i ubrzava celokupno starenje opreme. Prema statistici, može skratiti projektovan životni vek (35 - 40 godina) transformatora na oko 20 godina, što je posebno izraženo u transformatorima koji su duže vreme u radu, u teškim uslovima ili sa nedovoljnim održavanjem.

(1) Manifestacije grešaka

• Promena kvaliteta ulja: Ulica transformatora postepeno menja boju sa svetlo žute na narandžastu ili smeđu, i čak se javljaju ugljeni depoziti.

• Pad izolacije: Vrednost testa izolacionog otpora je niža od standarda, a zapremina parcijalne ispunjenosti se povećava.

• Anomalne buke: Zvuk rada je ostri i nepravilan, a stopa starenja pozitivno korelira sa temperaturom (prema Arhenius teoriji, stopa starenja se duplira za svaki porast temperature od 6°C).

(2) Metode rešavanja

• Analiza uzorka ulja: Provesti hromatografsku analizu kako bi se otkrio sadržaj karakterističnih gasova i ocenio stepen starenja.

• Obrada ulja i materijala: Prema starenju, odlučiti o promeni ulja, zamjeni čvrstog materijala za izolaciju, i provesti kompleksnu reviziju ako je potrebno.

(3) Strategije prevencije

• Redovna detekcija: Regularizovati detekciju kvaliteta ulja i testiranje izolacionog otpora kako bi se kontrolisao status izolacije.

• Temperaturno kontrolisan rad: Održavati razumnu temperaturu (GB standard: prosečni temperaturni porast obuke ulja ≤ 65°C, a porast temperature vrha ulja ≤ 55°C).

• Optimizacija okruženja: Unaprediti uslove rada, smanjiti eroziju prašine, vlage i štetnih gasova; izabrati visoko efikasne transformatore, poput S11 tipa, kako bi se smanjio temperaturni porast i gubitci.

3. Greške curenja ulja

Curenje ulja je česta i štetna greška u jednofaznim distributivnim transformatorima. Zauzima preko 40% grešaka u transformatorima snage, što će uticati na izolacione i toplinske performanse, i dovesti do požara opreme, zagađenja i ekonomskih gubitaka.

(1) Manifestacije grešaka

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

• Povezane anomalije: Zvuk rada je ostri i nepravilan, ulja-bumagi izolacija je vlažna, a curenje se povećava u kišnim danima i visokovlažnim okruženjima.

(2) Uzroci grešaka

Starenje/povređenje sigurnosnih prozornica, pukotine šavova, nepravilna instalacija priključaka, luka vezanja izazvana vibracijama, korozijski rezervoar za ulje, i abnormalni pritisak ulja izazvan blokiranjem disanjaca.

(3) Metode rešavanja

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

• Korenita popravka: Zamijeniti sigurnosne prozornice, popraviti šave/vezanje, očistiti disač, i osigurati normalnu funkcionalnost rezervoara za ulje.

(4) Strategije prevencije

• Inspekcija sigurnosnih prozornica: Redovno proveravati status sigurnosnih prozornica, i jačati fiksaciju u vibracionim okruženjima.

• Unapređenje materijala: Koristiti visokokvalitetne materijale za sigurnosne prozornice, očistiti rezervoar za ulje kako bi se sprečila korozija; stare transformatore mogu se zamijeniti proizvodima sa novim strukturama za sigurnosne prozornice.

4. Anomalne greške temperature

Anomalne temperature su ključni tip grešaka u jednofaznim distributivnim transformatorima, uključujući pregrejanje obuka, lokalno pregrejanje železne srži, i porast temperature ulja. To je "ispaljac" grešaka, poput starenja izolacije, curenja ulja i deformacije obuka. Prema IEC standardima, kada najtoplija tačka dostigne 140°C, generišu se bubnjevi u ulju, što smanjuje izolaciju ili dovodi do ispunjenosti, oštećujući transformator.

(1) Manifestacije grešaka

• Prekoracenje temperature: Merilo temperature ulja pokazuje anomaliju, lokalna površina je pregrejana i promenila boju, a nivo ulja u rezervoaru za ulje je anomalna.

• Anomalne buke: Emituje "bučanje", koje postaje glasnije kako opterećenje raste; boja ulja postaje tamnija i javljaju se ugljeni depoziti.

(2) Uzroci grešaka

Preopterećenje transformatora, interne greške (kratkospoj obuke/železne srži), greške hladninskog sistema, visoka okružna temperatura, nedostatak ulja zbog loše sigurnosne prozornice, i loša ventilacija pri instalaciji.

(3) Metode rešavanja

• Smanjenje opterećenja i isključivanje: Odmah smanjiti opterećenje ili isključiti, i proveriti hladninski sistem.

• Precizna dijagnoza: Koristiti infracrveni termometar kako bi se lokirao pregrejan deo, uzeti uzorak ulja za hromatografsku analizu, proveriti interne greške; popraviti eksterne uzroke.

(4) Strategije prevencije

• Monitoring i analiza: Redovno monitorisati temperaturu, uspostaviti trend analizu; izbegavati dugotrajno preopterećenje.

• Optimizacija okruženja: Optimizovati poziciju instalacije kako bi se osigurala ventilacija; očistiti prljavštinu sa hladnika; povećati kapacitet ili paralelno raditi više jedinica u područjima sa visokim opterećenjem, i instalirati sunčane kape i ventilacione uređaje u visokotemperaturnim okruženjima.

5. Greške niskonaponskih odvoda

Greške niskonaponskih odvoda su specifične za jednofazne distributivne transformatore, uključujući loš kontakt, otvorene krugove i pogrešne vezbe. Zbog toga što se niskonaponska strana uglavnom temelji na dizajnu sa odvodom (poput tri/četiri odvoda), kvalitet vezbe direktno utiče na izlazni napon i stabilnost rada, što je često prisutno u transformatorima sa velikim fluktuacijama opterećenja i nedovoljnim održavanjem.

(1) Manifestacije grešaka

• Anomalna naponska vrednost: Izlazni napon je nestabilan, previsok/prenizak.

• Anomalne buke: Emituje "trakanje" "čvrkanje" mehaničkog trenja, što je očigledno kada se opterećenje menja; napon na niskonaponskoj strani je neravnomeran, a operativna temperatura je anomalno visoka.

(2) Uzroci grešaka

Lošo savarenje odvoda, oksidacija površine kontakta, nebezbedna instalacija, neuspeh u vraćanju vezbi tokom održavanja, veliki otpor kontakta izazvan vlažnim okruženjem, i nosnica kontakta izazvana fluktuacijama opterećenja.

(3) Metode rešavanja

• Isključivanje struje za održavanje: Proveriti vezbu odvoda, ponovo savariti, i začvrstiti ruševite delove, zamijeniti starosedeće komponente.

• Čišćenje i zaštita: Očistiti loše kontaktirane delove kako bi se osigurala dobra vezba prekidača za promenu odvoda.

(4) Strategije prevencije

• Redovna inspekcija: Regularizovati inspekciju vezbi odvoda, i koristiti visokokvalitetne materijale i procese savarenja.

• Prilaganje okruženju: Jačati mjerodavnost protiv vlage u vlažnim okruženjima; za transformatore sa čestim promenama odvoda, zamijeniti pouzdanim metodama vezbe; zamijeniti staru opremu proizvodima sa novim dizajnima odvoda.

6. Primena inteligentnih tehnologija nadgledanja u dijagnostici grešaka

Sa razvojem pametne mreže, tradicionalni mod dijagnostike koji se oslanja na manuelne iskustva i jednostavne instrumente postepeno se zamenjuje inteligentnim tehnologijama nadgledanja. Sistem dijagnostike grešaka baziran na umetnoj inteligenciji može realno vreme nadgledati status rada, unaprijed upozoriti na rizike, i poboljšati preciznost i efikasnost dijagnostike.

(1) Glavne tehnologije

• Infracrveno merenje temperature: Sa preciznošću od ±1°C, može precizno detektovati anomalne temperature.

• Dijagnoza prepoznavanja akustičkog signala: Analizirati frekvenciju i karakteristike zvuka rada kako bi se razlikovali normalni i grešni zvukovi.

• Analiza rastvorenih gasova u ulju: Detektovati sadržaj karakterističnih gasova kako bi se odredio tip i stepen internih grešaka.

• Sistem mašinskog učenja: Integrirati više parametara kako bi se formirao model predviđanja grešaka.

(2) Efekti primene

Nakon primene infracrvenog merenja temperature, jedna električna kompanija je povećala stopu otkrivanja grešaka za 65% i skratila vreme obrade za 40%; prepoznavanje akustičkog signala može detektovati greške obuke 3 - 6 meseci unaprijed. Inteligentni sistem takođe može lokirati greške i proceniti njihovu težinu, pružajući osnovu za odluke o operaciji i održavanju.

7. Mere održavanja i prevencije za jednofazne transformatore

Većina grešaka jednofaznih distributivnih transformatora je povezana sa dugotrajnim radom, okruženjem i nedovoljnim održavanjem. Uspostavljanje naučnog sistema održavanja i implementacija preventivnih mera su ključ za smanjenje grešaka i proširenje životnog veka.

(1) Dnevno održavanje

• Provera stanja ulja: Redovno proveriti nivo i boju ulja kako bi se osiguralo da je nivo ulja normalan i kvalitet ulja dobar.

• Monitoring stanja: Monitorisati zvuk rada, monitorisati temperaturu, i uspostaviti trend analizu.

• Provera komponenti: Proveriti čistoću, oštećenje i traze ispunjenja priključaka; verifikovati sistem zemljanja (otpornost zemljanja 100 kVA i više ≤ 4Ω, i ispod ≤ 10Ω).

• Upravljanje okruženjem: Osigurati stabilnu instalaciju, očistiti prljavštinu sa površine, i spreciti otpljinu.

(2) Klasificirana prevencija

• Greške vezane za obuke: Izbegavati preopterećenje i redovno provoditi testiranje izolacije.

• Starenje izolacije: Raditi pod kontrolisanom temperaturom i redovno provoditi detekciju kvaliteta ulja.

• Podrška