Vilka är de vanliga felkällorna i enfasfördelningstransformatorer

Enfasstransformatorer, som är viktiga för spänningsomvandling och elfördelning i elkraftsystemet, används ofta i landsbygdsnät, lågspänningsbostadsområden och områden med koncentrerade enfaslast. Med den kontinuerliga ökningen av andelen enfaslast i distributionsnätet har olyckstillfällena för enfastransformatorer också ökat. Att identifiera och hantera dessa fel på tid är av stor betydelse för att säkerställa elförsörjningen. Enligt den senaste forskningen fokuserar de vanligaste felen i enfastransformatorer huvudsakligen på fem kategorier: vindingsfel, isoleringsålderdom, oljeläckage, abnormal temperatur och lågspänningskopplingsfel. Dessa fel stör inte bara transformatorns normala drift utan kan också orsaka utrustningskada och elförsörjningsavbrott. Denna artikel kommer att analysera grundligt orsakerna, karaktäristikerna och hanteringsmetoderna för olika fel, vilket ger praktisk vägledning för drift- och underhållspersonal inom elkraftsystemet.

1. Vindingsfel

Vindingsfel är den vanligaste feltypen i enfastransformatorer, inklusive kortslutningar mellan varv, öppna kopplingar och jordningsfel i vindingen. De orsakas oftast av åldring av isoleringsmaterial, mekaniska skador eller tillverkningsdefekter. Ett kortslut mellan varv i vindingen leder till lokal överhettning inuti transformatorn, vilket accelererar isoleringens åldring och kan slutligen leda till att hela vindingen blir skadad. Forskning visar att vid lindriga kortslut i transformatorvindingen kan traditionella enheter som differentialskydd och gasrelä inte reagera i felens begynnelsestadie, vilket ställer högre krav på felidentifieringsförmågan hos drift- och underhållspersonal.

(1) Felsymptom

• Avvikande ljud: Transformatorn ger ifrån sig ett "borrande" kokljud från oljan eller ett "sirrande" utsläppsljud.

• Abnormal temperatur: Oljetemperaturen överskrider standarden. När gasinnehållet i oljan överskrider uppmärksamhetsvärdet bör transformatorns tillstånd kontrolleras omedelbart (i enlighet med IEC-standarder).

• Resistansobalans: Obalansgraden av likströmsresistansen i vindingen överskrider 2% (tillåtet värde), vilket indikerar möjlig vindingsdeformation eller dålig kontakt.

• Abnormal spänning: Utmatningsspänningen är instabil och sjunker betydligt. Dessutom är lågspänningsvindingen mer benägen att deformera vid plötsliga kortslut (lågspänningsvindingen är mer benägen att deformera under tryck).

(2) Hanteringsåtgärder

• Nödstopp: Avbryt strömförsörjningen omedelbart och stoppa transformatorns drift.

• Prickexamination: Använd en infraröd termometer för att kontrollera vindingens temperaturfördelning, lokalisera felet; mät likströmsresistansen och kapacitansen för att bedöma graden av deformation.

• Reparation och byte: Om det behövs, lyft taket för underhåll, reparera eller byt ut den skadade vindingen.

(3) Förebyggande strategier

• Regelbundna tester: Genomför vindingsisoleringstester för att förstå isoleringens tillstånd.

• Undvik överbelastning: Förbjuda strikt långvarig överbelastning av transformatorn för att minska risken för vindingskada.

• Förhandsunderhållsinspektion: Genomför förebyggande inspektioner innan toppbelastningsperioden för att identifiera dolda faror.

• Stabilt installation: Se till att transformatorn är fast monterad för att minska vibrationernas inverkan på vindingen.

2. Isoleringsålderdomsfel

Isoleringsålderdom är det andra vanligaste felet i enfastransformatorer, inklusive åldring av fasta isoleringsmaterial och försämring av oljeisolering. Isoleringsålderdom minskar transformatorns isoleringsprestanda och accelererar utrustningens allmänna åldring. Enligt statistik kan det förkorta den planerade tjänstelängden (35-40 år) för transformatorn till cirka 20 år, vilket är särskilt framträdande i transformatorer som har varit i långvarig drift, i hårda miljöer eller med otillräcklig drift och underhåll.

(1) Felsymptom

• Oljekvalitetsförändring: Transformatoroljan ändras gradvis från ljusgul till orange eller brun, och ibland dyker koldepositioner upp.

• Isoleringssänkning: Isoleringsspetsmotståndsvärdet är lägre än standarden, och den partiella utsläppsstorleken ökar.

• Avvikande ljud: Driftljudet är skarpt och ojämnt, och åldringstakten är positivt korrelerad med temperatur (efter Arrhenius teori, åldringstakten fördubblas för varje 6°C temperaturökning).

(2) Hanteringsmetoder

• Oljeprovanalyser: Genomför kromatografisk analys för att detektera innehållet av karakteristiska gaser och bedöma åldringens grad.

• Olja och materialhantering: Baserat på åldringssituationen, bestäm om oljan ska bytas, fast isoleringsmaterial ska ersättas, och genomföra en fullständig omkonstruktion om det behövs.

(3) Förebyggande strategier

• Regelbunden kontroll: Reglera oljequalitetskontroll och isoleringsmotståndstest för att kontrollera isoleringens tillstånd.

• Temperaturstyrd drift: Håll en rimlig temperatur (GB-standard: genomsnittlig temperaturökning av vindingen i oljeinfunderad transformator ≤ 65°C, och temperaturökningen av översta oljan ≤ 55°C).

• Miljöoptimering: Förbättra driftmiljön, minska erosionen av damm, fuktighet och skadliga gaser; välj effektiva transformatorer som S11-typen för att minska temperaturökning och förluster.

3. Oljeläckagefel

Oljeläckage är ett frekvent och skadligt fel i enfastransformatorer. Det utgör mer än 40 % av fel i krafttransformatorer, vilket kommer att påverka isoleringens och värmeavledningens prestanda, samt orsaka utrustningsbrand, förorening och ekonomiska förluster.

(1) Felsymptom

• Oljenivånedgång: Oljenivåmätaren visar en nedgång i oljenivån, och oljespår kan ses på ytan av oljetanken.

• Relaterade avvikelser: Driftljudet är skarpt och ojämnt, olja-papperisoleringen är fuktig, och läckagen förvärras under regniga dagar och i högfuktiga miljöer.

(2) Felorsaker

Åldring/skada av tättningar, svetsningssprickor, felaktig montering av busshöljor, lösa anslutningar orsakade av vibration, rost på oljetank, och abnorm tryckolycka orsakad av en blockerad andningsöppning.

(3) Hanteringsmetoder

• Graderad behandling: Reparera små läckor tillfälligt, och stäng av och genomför en fullständig omkonstruktion för allvarliga läckor.

• Rotbehandling: Byt ut tättningar, reparera svetsningar/anslutningar, rengör andningsöppningen, och se till att oljereservoaret fungerar normalt.

(4) Förebyggande strategier

• Tättningsexamen: Kontrollera regelbundet tättningstillståndet, och förstärk fasthet i vibrerande miljöer.

• Materialuppdatering: Använd högkvalitativa tättningmaterial, rengör oljetanken för att förhindra korrosion; gamla transformatorer kan bytas ut mot produkter med nya tättningssystem.

4. Abnormala temperaturfel

Abnormal temperatur är en viktig feltyp i enfastransformatorer, inklusive vindingsöverhettning, lokal överhettning av järnkärnan, och oljetemperaturhöjning. Det är "utrinnelsen" för fel som isoleringsålderdom, oljeläckage och vindingsdeformation. Enligt IEC-standarder, när den hetaste punktens temperatur når 140°C, genereras bubblor i oljan, vilket minskar isoleringen eller orsakar gnissel, vilket skadar transformatorn.

(1) Felsymptom

• Temperaturöverskridande: Oljetemperaturmätaren visar en avvikelse, den lokala ytan är överhettad och färgen ändras, och oljenivån i oljereservoaret är avvikande.

• Avvikande ljud: Ger ifrån sig ett "summande" ljud, som blir högre när belastningen ökar; oljefärgen blir mörkare och koldepositioner dyker upp.

(2) Felorsaker

Transformatoröverbelastning, interna fel (vinding/järnkärna kortslut), kylsystemsfel, hög ambienttemperatur, otillräcklig oljemängd på grund av dålig tättning, och dålig installationsventilation.

(3) Hanteringsmetoder

• Belastningsminskning och stängning: Minska omedelbart belastningen eller stäng av, och kontrollera kylsystemet.

• Prickdiagnos: Använd en infraröd termometer för att lokalisera överhettade punkter, ta ett oljeprov för kromatografisk analys, kontrollera internt fel; reparera externa orsaker.

(4) Förebyggande strategier

• Övervakning och analys: Övervaka regelbundet temperaturen, etablera en trendanalys; undvik långvarig överbelastning.

• Miljöoptimering: Optimera installationsplatsen för att säkerställa ventilation; rengör smuts på värmeavledaren; öka kapaciteten eller driva flera enheter parallellt i högbelastningsområden, och installera solskydd och ventilationsenheter i högtemperaturmiljöer.

5. Lågspänningskopplingsfel

Lågspänningskopplingsfel är unika för enfastransformatorer, inklusive dålig kontakt, öppna kopplingar, och felaktiga anslutningar. Eftersom lågspänningsidan ofta använder en tap-off design (som tre/fyra kopplingar), påverkar anslutningskvaliteten direkt utmatningsvoltaget och driftstabiliteten, vilket är vanligt i transformatorer med stora belastningsfluktueringar och otillräckligt drift och underhåll.

(1) Felsymptom

• Voltagavvikelse: Utmatningsvoltaget är instabilt, för högt/för lågt.

• Ljudavvikelse: Ger ifrån sig ett "klackande" "raschlande" mekaniskt friktionsljud, som är tydligt när belastningen ändras; voltaget på lågspänningsidan är obalanserat, och drifttemperaturen är anormalt hög.

(2) Felorsaker

Dålig tap-löddning, oxidation av kontaktytan, osäker installation, misslyckande med att återställa anslutningar under drift och underhåll, hög kontaktmotstånd orsakad av en fuktig miljö, och kontaktplatsens nötning orsakad av belastningsfluktueringar.

(3) Hanteringsmetoder

• Strömavbrott underhåll: Kontrollera tap-anslutningen, lödda om, och fastsätt lösa delar, byt ut åldrade komponenter.

• Rengöring och skydd: Rengör dåligt kontaktade delar för att säkerställa god kontakt i tap-bytarswitchen.

(4) Förebyggande strategier

• Regelbunden inspektion: Reglera inspektionen av tap-anslutningar, och använd högkvalitativa löddningsmaterial och processer.

• Miljöanpassning: Förstärk fuktbeskydd i fuktiga miljöer; för transformatorer med ofta tap-justeringar, byt ut med tillförlitliga anslutningsmetoder; byt ut gammal utrustning med produkter med nya tap-designer.

6. Tillämpning av intelligent övervakningsteknik i felidentifiering

Med utvecklingen av smarta nät har den traditionella diagnosmodellen som beroende av manuell erfarenhet och enkla instrument gradvis ersatts av intelligent övervakningsteknik. Felidentifieringssystem baserat på artificiell intelligens kan övervaka driftstatus i realtid, ge förhandsvarningar för risker, och förbättra diagnostikens noggrannhet och effektivitet.

(1) Huvudströmstekniker

• Infraröd sensor för temperaturmätning: Med en noggrannhet av ±1°C kan den exakt detektera avvikande temperaturer.

• Akustisk signaturigenkänningsdiagnos: Analysera frekvens och egenskaper av driftljudet för att skilja mellan normala och felfrekvenser.

• Analys av upplösta gaser i olja: Detektera innehållet av karakteristiska gaser för att bestämma typ och grad av interna fel.

• Maskininlärningssystem: Integrera flera parametrar för att etablera en felprognosmodell.

(2) Tillämpningseffekter

Efter tillämpning av infraröd temperaturmätning ökade en elbolags felidentifieringsfrekvens med 65% och förkortade bearbetningstiden med 40%; akustisk signaturigenkänningsdiagnos kan identifiera vindingsfel 3-6 månader i förväg. Det intelligenta systemet kan också lokalisera fel och bedöma allvarlighetsgraden, vilket ger underlag för drift- och underhållsbeslut.

7. Underhåll och förebyggande åtgärder för enfastransformatorer

De flesta felen i enfastransformatorer är relaterade till långvarig drift, miljö och otillräckligt drift och underhåll. Att etablera ett vetenskapligt underhållssystem och implementera förebyggande åtgärder är nyckeln till att minska fel och förlänga livslängden.

(1) Dagligt underhåll

• Oljetillståndsinspektion: Kontrollera regelbundet oljenivån och oljefärgen för att säkerställa att oljenivån är normal och oljekvaliteten är bra.

• Statusövervakning: Övervaka driftljudet, övervaka temperaturen, och etablera en trendanalys.

• Komponentinspektion: Kontrollera renheten, skador och utsläppsspår på busshöljor; verifiera jordningssystemet (jordningsmotstånd för 100 kVA och över ≤ 4Ω, och under ≤ 10Ω).

• Miljöhantering: Säkerställ stabil installation, rengör ytföroreningar, och förhindra föroreningsspridning.

(2) Klassificerad förebyggande

• Vindingsfel: Undvik överbelastning och genomför regelbundna isoleringsprov.

• Isoleringsålderdom: Drift vid kontrollerad temperatur och regelbunden oljequalitetskontroll.

• Oljeläckage: Kontrollera regelbundet tättning och förstärk fasthet i vibrerande miljöer.

• Abnormal temperatur: Optimera installation, säkerställ ventilation, och installera temperaturövervakningsenheter.

• Tap-fel: Kontrollera regelbundet anslutningar, använd högkvalitativa löddningsprocesser, och förhindra fuktighet i fuktiga miljöer.

(3) Standardanpassning och optimering

Välj effektiva transformatorer enligt GB20052-2020 för att minska förluster och temperaturökning; drifta flera enheter parallellt i högbelastningsområden för att minska belastningstrycket på en enskild enhet; förstärk miljöhantering för att minska extern erosion.

8. Slutsatser och rekommendationer

De vanliga felen i enfastransformatorer är sammanlänkade, och de flesta orsakas av en enda faktor som leder till flera typer av felsymptom. Att bygga ett komplett felidentifieringssystem som integrerar traditionell erfarenhet och intelligenta teknologier kan förbättra diagnostikens noggrannhet och effektivitet.

Drift- och underhållshantering rekommendationer

• Över