ایکلی کے دسٹری بیوٹرانس فارمرز، بجلی نظام میں ولٹیج تبدیلی اور بجلی تقسیم کے لیے ضروری تجهیزات ہیں، جو کھیتی باڑی کے بجلی کے شبکے، نیچے کے وولٹیج کے رہائشی علاقوں، اور ایکلی کے لوڈ کے مرکوز علاقوں میں وسیع طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ ایکلی کے لوڈ کے تناسب کے مسلسل اضافے کے ساتھ، ایکلی کے بیوٹرانس فارمرز کا خراب ہونے کا شمار بھی بڑھ گیا ہے۔ ان خرابیوں کی وقت پر شناخت اور درست کرنا بجلی کی فراہمی کی ضمانت کے لیے بہت زیادہ اہمیت رکھتا ہے۔ نئی تحقیق کے مطابق، ایکلی کے دسٹری بیوٹرانس فارمرز کی عام خرابیاں بنیادی طور پر پانچ قسم کی ہیں: ونڈنگ کی خرابیاں، عازمت کی قدیم ہونے، تیل کی لوٹن، غیر معمولی درجہ حرارت، اور نیچے کے وولٹیج کی ٹیپ کی خرابیاں۔ ان خرابیوں نہ صرف بیوٹرانس فارمر کے صحیح کام کرنے کو روکتی ہیں بلکہ معدنیات کی خرابی اور بجلی کی فراہمی کی روک ڈالنے کا بھی خطرہ ہوتا ہے۔ یہ مقالہ مختلف خرابیوں کے کیسباب، خصوصیات، اور حل کے طریقوں کا مکمل تجزیہ کرتا ہے، بجلی نظام کے آپریشن اور مینٹیننس کے عملے کو عملی ہدایت فراہم کرتا ہے۔
1. ونڈنگ کی خرابیاں
ونڈنگ کی خرابیاں ایکلی کے دسٹری بیوٹرانس فارمرز میں سب سے زیادہ عام خرابی کی قسم ہیں، جس میں ونڈنگ کی اندر کی کریم کی خرابیاں، اوپن سرکٹ، اور ونڈنگ کی زمین کی خرابیاں شامل ہیں۔ ان کی بنیادی وجہ عازمت مواد کی قدیم ہونے، مکینکل خرابی، یا تیاری کی خرابی ہوتی ہے۔ ونڈنگ کی اندر کی کریم کی خرابی بیوٹرانس فارمر کے اندر محلی طور پر اوور ہیٹنگ کا باعث بنتی ہے، عازمت کی قدیم ہونے کو تیز کرتی ہے، اور آخر کار ونڈنگ کی کلی خرابی کا باعث بنتی ہے۔ تحقیق کے مطابق، جب بیوٹرانس فارمر کی ونڈنگ میں ہلکی کریم کی خرابی ہوتی ہے تو قدیم ڈیوائس جیسے ڈفرونشل پروٹیکشن اور گیس پروٹیکشن کا شروع میں کام نہیں ہوتا، جس سے آپریشن اور مینٹیننس کے عملے کی خرابی کی شناخت کی صلاحیت کو بہتر بنانے کی ضرورت پیدا ہوتی ہے۔
(1) خرابی کی ظاہری شکل
غیر معمولی آواز: بیوٹرانس فارمر کو تیل کی ابالنے کی "گرج" کی آواز یا "چٹخانے" کی آواز سنائی دیتی ہے۔
غیر معمولی درجہ حرارت: تیل کا درجہ حرارت معیار سے زیادہ ہوتا ہے۔ جب تیل میں گیس کی مقدار توجہ کی قیمت سے زیادہ ہو تو فوراً بیوٹرانس فارمر کی حالت کی جانچ کی جائے (IEC معیار کے مطابق)۔
ریزسٹنس کی غیر مساوی شدگی: ونڈنگ کی ڈی سی ریزسٹنس کی غیر مساوی شدگی 2% (معمولی قیمت) سے زیادہ ہوتی ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ ونڈنگ کی ڈیفورمیشن یا بد قرار ہونا ممکن ہے۔
غیر معمولی ولٹیج: آؤٹ پٹ ولٹیج ناپاک ہوتا ہے اور کافی کم ہوتا ہے۔ علاßerdem，低电压绕组在突发短路时更容易变形（低压绕组在压力下更易变形）。
(2) 处理措施
- 紧急停机：立即切断电源并停止变压器运行。
- 精确检测：使用红外测温仪检查绕组的温度分布，定位故障；测量直流电阻和电容以评估变形程度。
- 维修与更换：必要时，打开顶盖进行维修或更换损坏的绕组。
(3) 预防策略
- 定期测试：进行绕组绝缘测试以了解绝缘状态。
- 避免过载：严格禁止变压器长时间过载运行，以减少绕组损坏的风险。
- 预维护检查：在高峰负荷期之前进行预防性检查，发现隐患。
- 稳固安装：确保变压器安装牢固，减少振动对绕组的影响。
### 2. 绝缘老化故障
绝缘老化是单相配电变压器中第二常见的故障类型，包括固体绝缘材料的老化和油绝缘性能的恶化。绝缘老化会降低变压器的绝缘性能，并加速设备的整体老化。据统计，它可以使变压器的设计使用寿命（35-40年）缩短到大约20年，特别是在长期运行、恶劣环境或运维不足的情况下尤为突出。
(1) 故障表现
- 油质变化：变压器油逐渐从浅黄色变为橙色或棕色，甚至出现碳沉积。
- 绝缘下降：绝缘电阻测试值低于标准，局部放电量增加。
- 异常声音：运行声音尖锐且不均匀，老化速率与温度正相关（根据阿伦尼乌斯理论，温度每升高6°C，老化速率翻倍）。
(2) 处理方法
- 油样分析：进行色谱分析，检测特征气体含量，判断老化程度。
- 油料处理：根据老化情况决定是否换油、更换固体绝缘材料，必要时进行全面大修。
(3) 预防策略
- 定期检测：定期进行油质检测和绝缘电阻测试，控制绝缘状态。
- 温控运行：保持合理的温度（国标：油浸变压器绕组平均温升≤65°C，顶层油温升≤55°C）。
- 环境优化：改善运行环境，减少灰尘、湿度和有害气体的侵蚀；选择S11型等高效变压器以降低温升和损耗。
### 3. 漏油故障
漏油是单相配电变压器中常见且有害的故障之一。它占电力变压器故障的40%以上，会影响绝缘和散热性能，导致设备火灾、污染和经济损失。
(1) 故障表现
- 油位下降：油位计显示油位下降，油箱表面可见油渍。
- 相关异常：运行声音尖锐且不均匀，油纸绝缘受潮，在雨天和高湿环境中泄漏加剧。
(2) 故障原因
密封件老化/损坏、焊缝开裂、套管安装不当、振动引起的连接松动、油箱生锈以及呼吸器堵塞引起的异常油压。
(3) 处理方法
- 分级处理：小泄漏暂时修补，严重泄漏立即停机进行全面大修。
- 根本修复：更换密封件、修理焊缝/连接、清洁呼吸器，确保储油柜正常运行。
(4) 预防策略
- 密封检查：定期检查密封状态，在振动环境中加强固定。
- 材料升级：使用高质量密封材料，清洁油箱防止腐蚀；老旧变压器可更换为具有新密封结构的产品。
### 4. 异常温度故障
异常温度是单相配电变压器中的关键故障类型，包括绕组过热、铁芯局部过热和油温上升。它是绝缘老化、漏油和绕组变形等故障的“触发器”。根据IEC标准，当最热点温度达到140°C时，油中会产生气泡，从而降低绝缘性能或引起闪络，损坏变压器。
(1) 故障表现
- 温度过高：油温表显示异常，局部表面过热变色，储油柜油位异常。
- 异常声音：发出“嗡嗡”声，随负载增加而变大；油色变深，出现碳沉积。
(2) 故障原因
变压器过载、内部故障（绕组/铁芯短路）、冷却系统故障、环境温度高、密封不良导致油量不足以及安装通风不良。
(3) 处理方法
- 降载或停机：立即降低负载或停机，检查冷却系统。
- 精确诊断：使用红外测温仪定位过热点，取油样进行色谱分析，检查内部故障；修复外部原因。
(4) 预防策略
- 监测与分析：定期监测温度，建立趋势分析；避免长期过载。
- 环境优化：优化安装位置，确保通风；清洁散热器上的污垢；在高负荷区域增加容量或并联运行多个单元，在高温环境中安装遮阳板和通风装置。
### 5. 低压抽头故障
低压抽头故障是单相配电变压器特有的故障类型，包括接触不良、开路和错误连接。由于低压侧大多采用抽头设计（如三抽头/四抽头），连接质量直接影响输出电压和运行稳定性，这在负载波动大且运维不足的变压器中尤为常见。
(1) 故障表现
- 电压异常：输出电压不稳定，过高或过低。
- 声音异常：发出“咔嚓”、“沙沙”的机械摩擦声，负载变化时尤为明显；低压侧电压不平衡，运行温度异常高。
(2) 故障原因
抽头焊接不良、接触面氧化、安装不牢固、运维过程中未恢复连接、潮湿环境下接触电阻增大以及负载波动引起的接触点磨损。
(3) 处理方法
- 停电检修：检查抽头连接，重新焊接并紧固松动部件，更换老化组件。
- 清洁与保护：清洁接触不良的部分，确保分接开关的良好接触。
(4) 预防策略
- 定期检查：定期检查抽头连接，使用高质量焊接材料和工艺。
- 环境适应：在潮湿环境中加强防潮措施；对于频繁调整抽头的变压器，更换可靠的连接方法；更换旧设备为具有新抽头设计的产品。
### 6. 智能监测技术在故障诊断中的应用
随着智能电网的发展，传统的依靠人工经验和简单仪器的诊断模式逐渐被智能监测技术所取代。基于人工智能的故障诊断系统可以实时监控运行状态，提前预警风险，提高诊断的准确性和效率。
(1) 主流技术
- 红外传感测温：精度±1°C，能够精确检测异常温度。
- 声学特征识别诊断：分析运行声音的频率和特征，区分正常声音和故障声音。
- 油中溶解气体分析：检测特征气体含量，确定内部故障类型和程度。
- 机器学习系统：集成多种参数，建立故障预测模型。
(2) 应用效果
某电力公司在应用红外测温后，故障检测率提高了65%，处理时间缩短了40%；声学特征识别可以提前3-6个月检测出绕组故障。智能系统还可以定位故障并评估严重程度，为运维决策提供依据。
### 7. 单相变压器的维护与预防措施
单相配电变压器的大多数故障与长期运行、环境和运维不足有关。建立科学的维护体系并实施预防措施是减少故障和延长使用寿命的关键。
(1) 日常维护
- 油况检查：定期检查油位和油色，确保油位正常、油质良好。
- 状态监测：监测运行声音，监测温度，建立趋势分析。
- 组件检查：检查套管的清洁度、损坏和放电痕迹；验证接地系统（100 kVA及以上接地电阻≤4Ω，以下≤10Ω）。
- 环境管理：确保稳定安装，清洁表面污垢，防止污染物排放。
(2) 分类预防
- 绕组故障：避免过载并定期进行绝缘测试。
- 绝缘老化：温控运行并定期进行油质检测。
- 漏油：定期检查密封并在振动环境中加强固定。
- 异常温度：优化安装，确保通风，并安装温度监测装置。
- 抽头故障：定期检查连接，使用高质量焊接工艺，并在潮湿环境中防潮。
(3) 标准适应与优化
根据GB20052-2020标准选择高效变压器以降低损耗和温升；在高负荷区域并联运行多个单元以减轻单个单元的负载压力；加强环境管理以减少外部侵蚀。
### 8. 结论与建议
单相配电变压器的常见故障相互关联，大多数是由单一因素导致多种故障表现。建立一个结合传统经验和智能技术的完整故障诊断系统可以提高诊断的准确性和效率。
运维管理建议
- 监测系统：建立多参数（温度、声音、油质等）综合监测系统，实时掌握状态。
- 环境优化：优化安装位置和方法，减少环境影响。
- 预维护测试：定期进行预防性测试（绝缘电阻测试、油质检测等）以发现隐患。
- 动态调整：根据负载变化调整运行模式和变压器容量。
- 技术升级：采用高效智能监测设备以提高效率和诊断能力。
智能电网的发展有助于单相配电变压器的故障诊断和管理向智能化和精细化方向发展。建议电力公司引入新技术和标准，建立大数据健康管理系统，实现早期故障预警和精准诊断，提高配电网的可靠性和经济性。
