Tek fazlı dağıtım transformatörlerinde yaygın arızalar nelerdir?

Tek fazlı dağıtım transformatörleri, elektrik sistemlerinde kritik bir gerilim dönüştürme ve güç dağıtım ekipmanı olarak, kırsal elektrik ağlarında, düşük gerilimli konut bölgelerinde ve yoğun tek fazlı yük alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Dağıtım ağında tek fazlı yük oranının sürekli artmasıyla birlikte, tek fazlı transformatörlerin arızalı hale gelme oranı da artmıştır. Bu arızaların zamanında tespit edilmesi ve ele alınması, elektrik sağlamanın güvencesi açısından büyük önem taşımaktadır. Son araştırmalara göre, tek fazlı dağıtım transformatörlerindeki yaygın arızalar genellikle beş kategoriye odaklanmaktadır: bobin arızaları, yalıtım yaşlanması, yağ sızıntısı, anormal sıcaklık ve düşük gerilimli tap arızaları. Bu arızalar, transformatörün normal işleyişini bozmanın yanı sıra, ekipman hasarına ve elektrik sağlamanın kesilmesine neden olabilir. Bu makale, çeşitli arızaların sebeplerini, özelliklerini ve ele alınma yöntemlerini kapsamlı bir şekilde analiz ederek, elektrik sistemi operasyon ve bakım personeline pratik rehberlik sağlamayı amaçlamaktadır.

1. Bobin Arızaları

Bobin arızaları, tek fazlı dağıtım transformatörlerinde en sık karşılaşılan arıza türüdür ve bobinlerdeki tur-basamak kısa devreleri, açık devreleri ve topraklama arızalarını içerir. Bu arızalar çoğunlukla yalıtım malzemesinin yaşlanması, mekanik hasar veya üretim hatalarından kaynaklanır. Bobin içindeki bir tur-basamak kısa devresi, transformatörün iç kısmında yerel aşırı ısınmaya neden olur, yalıtım yaşlanmasını hızlandırır ve sonunda bobinin tamamen zarar görmesine yol açabilir. Araştırma, transformatör bobininde hafif bir kısa devre olduğunda, geleneksel cihazlar (diferansiyel koruma ve gaz koruması gibi) arızanın erken aşamasında çalışmayabileceğini göstermektedir. Bu durum, operasyon ve bakım personelinin arıza tanıma yeteneklerinden daha yüksek bir performans beklemektedir.

(1) Arıza Göstergeleri

• Anormal Ses: Transformatör, yağ kaynamasının "gargara" sesi ya da "sıcaklık" salınım sesi çıkarır.

• Anormal Sıcaklık: Yağ sıcaklığı standart değerleri aşar. Yağdaki gaz içeriği dikkat değeri üzerindeyse, transformatör durumu derhal kontrol edilmelidir (IEC standartlarına uygun olarak).

• Direnç Dengesizliği: Bobinin DC direncindeki dengesizlik oranı %2'yi aşarsa (izin verilen değer), bu, muhtemelen bobin deformasyonu veya kötü temas olduğunu gösterir.

• Anormal Gerilim: Çıkış gerilimi kararsız olup önemli ölçüde düşer. Ayrıca, ani kısa devrede düşük gerilimli bobin daha kolay deformasyona uğrar (düşük gerilimli bobin, basınç altında daha kolay deformasyona uğrar).

(2) Ele Alma Tedbirleri

• Acil Durdurma: Derhal elektrik beslemesini kesin ve transformatörün çalışmasını durdurun.

• Hassas Tespit: İzirolojik termometre ile bobinin sıcaklık dağılımını kontrol edin, arızayı lokalize edin; DC direnci ve kapasiteyi ölçerek deformasyon derecesini değerlendirin.

• Onarım ve Değiştirme: Gerektiğinde, kapak kaldırılarak bakımı, onarımları veya hasarlı bobinin değiştirilmesi yapılmalıdır.

(3) Önleme Stratejileri

• Düzenli Testler: Bobin yalıtım testleri yaparak yalıtım durumunu anlayın.

• Aşırı Yüklenmenin Önlenmesi: Transformatörün uzun süreli aşırı yüklenmesine kesinlikle izin verilmemeli, bobin hasar riskini azaltmak için.

• Ön Bakım Kontrolü: Zirve yük döneminden önce önleyici kontroller yapılarak gizli tehlikeler belirlenmelidir.

• Stabil Kurulum: Transformatörün sağlam kurulduğundan emin olun, bu sayede titreşimlerin bobin üzerindeki etkisi azaltılsın.

2. Yalıtım Yaşlanması Arızaları

Yalıtım yaşlanması, tek fazlı dağıtım transformatörlerinde ikinci en yaygın arıza türüdür ve katı yalıtım malzemelerinin yaşlanması ve yağ yalıtımının bozulmasını içerir. Yalıtım yaşlanması, transformatörün yalıtım performansını azaltır ve ekipmanın genel yaşlanmasını hızlandırır. İstatistiklere göre, tasarlanmış hizmet ömrünü (35-40 yıl) yaklaşık 20 yıla indirebilir, bu özellikle uzun süre işletilen, zorlu ortamlarda veya yetersiz operasyon ve bakım ile çalışan transformatörlerde belirgin hale gelir.

(1) Arıza Göstergeleri

• Yağ Kalitesi Değişimi: Transformatör yağı, açık sarıdan turuncuya veya kahverengiye doğru değişir, hatta karbon birikintileri oluşabilir.

• Yalıtım Düşüşü: Yalıtım direnci test değeri standarttan düşük olur ve kısmi salınım miktarı artar.

• Anormal Ses: İşletim sesi keskin ve düzensizdir, yaşlanma oranı sıcaklıkla pozitif korelasyonlidir (Arrhenius teorisine göre, sıcaklık her 6°C arttığında yaşlanma oranı ikiye katlanır).

(2) Ele Alma Yöntemleri

• Yağ Örneği Analizi: Kromatografik analiz yaparak karakteristik gazların içeriğini tespit edin ve yaşlanma derecesini değerlendirin.

• Yağ ve Malzeme İdaresi: Yaşlanma durumuna bağlı olarak, yağ değiştirmeye, katı yalıtım malzemesini değiştirmeye ve gerekirse kapsamlı bir genel bakıma karar verin.

(3) Önleme Stratejileri

• Düzenli Tespit: Yağ kalitesi tespiti ve yalıtım direnci testlerini düzenleyerek yalıtım durumunu kontrol edin.

• Sıcaklığa Dayalı İşlem: Makul bir sıcaklık düzeyini koruyun (GB standardı: yağlı transformatörün sarımının ortalama sıcaklık artışı ≤ 65°C, üstteki yağın sıcaklık artışı ≤ 55°C).

• Çevre Optimizasyonu: Çalışma ortamını iyileştirin, toz, nem ve zararlı gazların aşındırıcı etkisini azaltın; S11 tipi gibi yüksek verimli transformatörleri seçerek sıcaklık artışı ve kayıpları azaltın.

3. Yağ Sızıntı Arızaları

Yağ sızıntısı, tek fazlı dağıtım transformatörlerinde sık ve zararlı bir arızadır. Güç transformatörlerindeki arızaların %40'ından fazlasını oluşturur, bu da yalıtımı ve ısı verimliliğini etkileyerek ekipman yangınlarına, kirliliğe ve ekonomik kayıplara neden olur.

(1) Arıza Belirtileri

• Yağ Seviyesi Düşüşü: Yağ seviye göstergesi yağ seviyesinin düşmesini gösterir ve yağ tankının yüzeyinde yağ lekeleri görülebilir.

• İlgili Anormallikler: İşletme sesi keskin ve düzensizdir, yağ-kâğıt yalıtımı nem alır ve yağmur dolu ve yüksek nemli ortamlarda sızıntı artar.

(2) Arıza Nedenleri

Mühürlerin yaşlanması/hasar görmesi, kaynak hatasının çatlak olması, düzgün olmayan takoz montajı, titreşim nedeniyle gevşemeler, yağ tankının paslanması ve nefes almanın tıkılması nedeniyle anormal yağ basıncı.

(3) Tedavi Yöntemleri

• Kademeli Tedavi: Küçük sızıntıları geçici olarak onarın, ciddi sızıntılar için hemen kapatarak kapsamlı bir tamir çalışması yapın.

• Kök Onarımları: Mühürleri değiştirin, kaynak/hubuki bağlantılarını onarın, nefes almayı temizleyin ve yağ rezervuarının normal işlemesini sağlayın.

(4) Önleme Stratejileri

• Mühür Kontrolü: Düzenli olarak mühür durumunu kontrol edin ve titreşim ortamlarında sabitlemeyi güçlendirin.

• Malzeme Yükseltme: Yüksek kaliteli mühür malzemeleri kullanın, yağ tankını temizleyerek aşınmayı önleyin; eski transformatörler yeni mühür yapılarıyla ürünlerle değiştirilebilir.

4. Anormal Sıcaklık Arızaları

Anormal sıcaklık, tek fazlı dağıtım transformatörlerindeki ana arıza tiplerinden biridir, bu arızalar sarım aşırısıcaklığı, demir çekirdeğinin yerel aşırısıcaklığı ve yağ sıcaklığının artmasını içerir. Bu, yalıtım yaşlanması, yağ sızıntısı ve sarım deformasyonu gibi arızaların "tetikleyicisi"dir. IEC standartlarına göre, en sıcak nokta sıcaklığı 140°C'ye ulaştığında, yağda balon oluşur, bu da yalıtımı azaltır veya kıvılcıma neden olur, transformatörü hasarlandırır.

(1) Arıza Belirtileri

• Standart Üstünde Sıcaklık: Yağ sıcaklık göstergesi anormallik gösterir, yerel yüzey aşırısıcaklık ve renk değişimi gösterir, yağ rezervuarındaki yağ seviyesi anormaldir.

• Anormal Ses: Yük arttıkça daha yüksek bir "zıngırtı" sesi çıkar; yağ rengi koyulaşır ve karbon birikintileri görünür.

(2) Arıza Nedenleri

Transformatör aşırı yüklenmesi, iç arızalar (sarım/demir çekirdek kısa devresi), soğutma sistemi arızaları, yüksek çevre sıcaklığı, kötü mühürlemenin neden olduğu yetersiz yağ miktarı ve kötü kurulum havalandırması.

(3) Tedavi Yöntemleri

• Yük Azaltma ve Kapama: Hemen yükü azaltın veya kapattırın ve soğutma sistemini kontrol edin.

• Hassas Tanı: Infrabilim termometresi ile aşırısıcak noktayı belirleyin, yağ örneği alın kromatografik analiz için, iç arızaları kontrol edin; dış nedenleri onarın.

(4) Önleme Stratejileri

• İzleme ve Analiz: Düzenli olarak sıcaklığı izleyin, bir trend analizi oluşturun; uzun vadeli aşırı yüklenmeyi önleyin.

• Çevre Optimizasyonu: Havalandırma sağlamak için kurulum pozisyonunu optimize edin; soğutucudaki kirliği temizleyin; yüksek yük alanlarında kapasiteyi artırın veya birden fazla birimi paralel olarak işletin, yüksek sıcaklık ortamlarında güneş koruyucuları ve havalandırma cihazları kurun.

5. Düşük Gerilim Tarama Arızaları

Düşük gerilim tarama arızaları, tek fazlı dağıtım transformatörlerine özgüdür, bu arızalar zayıf temas, açık devre ve yanlış bağlantıları içerir. Düşük gerilim tarafı çoğunlukla tarama tasarımına sahiptir (örneğin üç/dört tarama), bağlantı kalitesi doğrudan çıkış gerilimini ve işlem istikrarını etkiler, bu büyük yük dalgalanmalarına ve yeterli işletme ve bakım eksikliğine sahip transformatörlerde yaygındır.

(1) Arıza Belirtileri

• Gerilim Anomalisi: Çıkış gerilimi istikrarsız, çok yüksek/çok düşük.

• Ses Anomalisi: Yük değiştiğinde belirgin olan "tıklama" "sırıltı" mekanik sürtünme sesi çıkar; düşük gerilim tarafındaki gerilim dengesiz ve işlem sıcaklığı anormal derecede yüksektir.

(2) Arızanın Nedenleri

Kötü tap bağlantıları, temas yüzeylerinin oksidasyonu, güvenli olmayan kurulum, işletim ve bakım sırasında bağlantıların yeniden kurulmaması, nemli ortam nedeniyle büyük temas direnci ve yük dalgalanmalarından kaynaklanan temas noktasının aşınması.

(3) İlgilenecek Yöntemler

• Elektrik Kesme Bakımı: Tap bağlantısını kontrol edin, yeniden lehimleyin ve gevşek parçaları sıklayın, yaşlanmış bileşenleri değiştirin.

• Temizleme ve Koruma: İyi temas sağlamak için kötü temasta olan parçaları temizleyin, tap değiştirme anahtarının iyi temasını sağlayın.

(4) Önleme Stratejileri

• Düzenli Kontrol: Tap bağlantılarının düzenli olarak kontrol edilmesini sağlayın ve kaliteli lehim malzemeleri ve süreçlerini kullanın.

• Çevre Uyumu: Nemli ortamlarda nem korumasını güçlendirin; sık tap ayarlaması yapılan transformatörlerde güvenilir bağlantı yöntemleri ile değiştirin; eski ekipmanları yeni tap tasarımı olan ürünlerle değiştirin.

6. Akıllı İzleme Teknolojisinin Arıza Tanılamasındaki Uygulaması

Akıllı ağların gelişmesiyle birlikte, manuel deneyime ve basit aletlere dayalı geleneksel tanı modu, akıllı izleme teknolojisi tarafından yavaş yavaş yerini bırakmıştır. Yapay zeka tabanlı arıza tanılama sistemi, operasyon durumunu gerçek zamanlı olarak izleyebilir, riskleri önceden uyaran ve tanı doğruluğunu ve etkinliğini artırabilir.

(1) Ana Akım Teknolojileri

• Infrakırmızı Sıcaklık Ölçümü: ±1°C doğrulukla, anormal sıcaklıkları doğru bir şekilde tespit edebilir.

• Ses İmza Tanıma Tanılaması: İşlem sesinin frekansını ve özelliklerini analiz ederek normal ve arıza seslerini ayırt eder.

• Yağda Çözünmüş Gazların Analizi: Karakteristik gazların içeriğini tespit ederek, dahili arızaların türünü ve derecesini belirler.

• Makine Öğrenme Sistemi: Birden fazla parametreyi entegre ederek bir arıza tahmin modeli oluşturur.

(2) Uygulama Etkileri

Infrakırmızı sıcaklık ölçümünün uygulanmasından sonra, bir elektrik şirketi arıza tespit oranını %65 artırdı ve işleme süresini %40 kısalttı; ses imza tanıma, sarım arızalarını 3-6 ay öncesinden tespit edebilir. Akıllı sistem ayrıca arızaları konumlandırabilir ve şiddetini değerlendirebilir, işletim ve bakım kararları için temel sağlayabilir.

7. Tek Fazlı Transformatörler için Bakım ve Önleme Önlemleri

Tek fazlı dağıtım transformatörlerinin çoğu arızası, uzun vadeli işlem, çevre ve yetersiz işletme ve bakım ile ilgilidir. Bilimsel bir bakım sistemi kurmak ve önleyici önlemler almak, arızaları azaltmak ve hizmet ömrünü uzatmak için anahtardır.

(1) Günlük Bakım

• Yağ Durumu Kontrolü: Düzenli olarak yağ seviyesini ve yağ rengini kontrol ederek, yağ seviyesinin normal olduğunu ve yağ kalitesinin iyi olduğunu sağlayın.

• Durum İzleme: İşlem sesini, sıcaklığı izleyin ve bir trend analizi oluşturun.

• Bileşen Kontrolü: Baskılama cihazlarının temizliğini, hasar durumunu ve dışa aktarma izlerini kontrol edin; topraklama sistemini (100 kVA ve üzeri için toprak direnci ≤ 4Ω, altındaki ≤ 10Ω).

• Çevre Yönetimi: Durağan kurulumu, yüzey kirlerini temizleyin ve kirlilik dışa aktarımını önleyin.

(2) Sınıflandırılmış Önlemler

• Sarım Arızaları: Aşırı yüklenmeyi önleyin ve düzenli yalıtım testleri yapın.

• Yalıtım Yaşlanması: Sıcaklığını kontrol altında işletin ve düzenli yağ kalitesi tespiti yapın.

• Yağ Sızıntısı: Düzenli olarak mühürlemeyi kontrol edin ve titreşimli ortamlarda sabitlemeyi güçlendirin.

• Anormal Sıcaklık: Kurulumu optimize edin, havalandırmasını sağlayın ve sıcaklık izleme cihazları kurun.

• Tap Arızaları: Düzenli olarak bağlantıları kontrol edin, kaliteli lehimleme süreçlerini kullanın ve nemli ortamlarda nemlenmeyi önleyin.

(3) Standart Uyumu ve Optimizasyon

GB20052 - 2020 standardına göre yüksek verimli transformatörler seçerek kayıpları ve sıcaklık yükseltisini azaltın; yüksek yük alanlarında birden fazla birimi paralel olarak işleterek tek bir birime olan yük baskısını azaltın; dış erozyonu azaltmak için çevre yönetimini güçlendirin.

8. Sonuçlar ve Öneriler

Tek fazlı dağıtım transformatörlerinin yaygın arızaları birbirleriyle ilişkilidir ve çoğu, tek bir faktörün çeşitli türde arıza belirtilerine yol açması sonucunda oluşur. Geleneksel deneyimle akıllı teknolojiyi entegre eden tam bir arıza teşhis sistemi inşa etmek, teşhisin doğruluğunu ve verimliliğini artırabilir.

İşletme ve Bakım Yönetimi Önerileri

• İzleme Sistemi: Sıcaklık, ses ve yağ kalitesi gibi çoklu parametreler için kapsamlı bir izleme sistemi oluşturarak durumu gerçek zamanlı olarak takip edin.

• Çevre Optimizasyonu: Kurulum pozisyonunu ve yöntemini optimize ederek çevre etkisini azaltın.

• Ön Bakım Testleri: Gizli tehlikeleri tespit etmek için düzenli olarak önleyici testler ( yalıtım direnci testleri, yağ kalitesi tespiti vb.) gerçekleştirin.

• Dinamik Ayarlamalar: Yük değişikliklerine göre işlem modunu ve transformatör kapasitesini ayarlayın.

• Teknolojik Yükseltme: Yüksek verimli ve akıllı izleme ekipmanlarını kullanarak verimliliği ve teşhis yeteneğini artırın.

Akıllı şebekenin gelişimi, tek fazlı dağıtım transformatörlerinin arıza teşhisi ve yönetimini akıllı ve hassas hale getirmeye yardımcı olur. Elektrik şirketlerinin yeni teknolojileri ve standartları tanıtmaları, büyük veri sağlık yönetim sistemini inşa etmeleri, erken arıza uyarılarını ve hassas teşhisleri gerçekleştirmeleri, dağıtım ağının güvenilirliğini ve ekonomisini artırmaları önerilir.