איך לאלץ תקלות בטרנספורמציה להפחתת רעש

עם התפתחותה המהירה של הכלכלה הסינית, גם התעשייה החשמלית התרחבה בהדרגה בממדים שלה, וגדלו דרישותיה לחיבור והצטברות הממיצרים. מאמר זה מציג מבוא קצר לארבעה נושאים: בניית הממיצר, הגנה על ממיצרים מברקים, תקלות בממיצרים, ורעש ממיצרים.

ממיצר הוא מכשיר חשמלי נפוץ שיכול להמיר אנרגיה חשמלית בתנאי זרם חילופין. הוא יכול להמיר צורה אחת של אנרגיה חשמלית (זרם ומתח חילופין) לצורה אחרת של אנרגיה חשמלית (עם אותו קצב של זרם ומתח חילופין). בישומים מעשיים, הפונקציה העיקרית של ממיצר היא לשנות רמות מתח, מה שהופך את העברת החשמל ליותר נוחה. 

בהתאם ליחס בין מתח היציאה למתח הכניסה, ממיצרים מוגדרים כממיצרי ירידת מתח או מעלת מתח. ממיצר עם יחס מתח קטן מ-1 נקרא ממיצר ירידת מתח, שפונקצייתו העיקרית היא לספק מתחים הנדרשים לערכות חשמליות שונות, כדי להבטיח שהמשתמשים מקבלים מתח נכון. ממיצר עם יחס מתח גדול מ-1 נקרא ממיצר מעלת מתח, שפונקצייתו העיקרית היא להפחית את עלויות העברת החשמל, להפחית את ההפסדים במהלך העברת החשמל ולהרחיב את מרחק העברת החשמל.

בניית ממיצר
בממיצרים בעלי קיבולת בינונית גדולה, ניתן ספק טנק סגור שמלא באוליאת ממיצר. הקויילים והליבה של הממיצר מוטבעים באוליה כדי להשיג פיזור חום טוב יותר. משטחי מבודד משמשים להוביל את הקויילים ולהתחבר למעגלים חיצוניים. ממיצר מורכב בעיקר מהרכיבים הבאים: מכשיר עיבוד מתח, גוף ראשי, מכשירי יציאה, טנק אוליה, מכשירי הגנה ומכשירי הקירור. מכשיר עיבוד המתח מחולק לאלה המשמשים תחת עומס ואלה שאינם, בעיקר סוג של מתג; הגוף הראשי כולל מוליכים, ליבה, מבנה מבודד וקויילים; מכשירי היציאה כוללים משטחי יציאה נמוך מתח וعال מתח; הטנק כולל תוספות (כולל שסתומי הדגמה, תבליטים, שסתומי שפיכה, בולי קרקע וגלגלים) וגוף הטנק העיקרי (כולל קרקעית, קירות ומכסה); מכשירי ההגנה כוללים נשפים מפוחמים, מתגים גזיים, טנקים מגינים, מתגי צף אוליה, מדדי רמה, חיישני טמפרטורה ופתחי בטיחות; מכשירי הקירור כוללים מקררים ורדיאטורים.

רעש ממיצרים ואמצעי הפחתה
ממיצרים לעיתים מפיקים צליל במהלך פעילותם, בעיקר עקב כוחות אלקטרומגנטיים שגורמים לרעידת הגוף הראשי ובזכות מגנטוקטרקציה בלוחות ברזל סיליקון בשדות מגנטיים, כמו גם רעש שנוצר על ידי מעריצים ומערכת הקירור. מערכת השמע האנושית יכולה לזהות צליל רק בתדירויות רעידה מסוימות; כאשר התדירות היא בין 16 הרץ ל-2000 הרץ, ניתן לשמוע אותה. אולטרה סאונד מעל טווח זה וינפרה סאונד מתחת אליו אינם ניתנים להבחנה. הרעש מתפשט מהליבה לאוויר, לקויילים ולמבני אחיזה—זוהי דרך ההעברה העיקרית של רעש ממיצרים. ניתן להפחית את הרעש על ידי הפחתת צפיפות השדה המגנטי והפחתת מגנטוקטרקציה בלוחות ברזל סיליקון של הליבה. עם זאת, הפחתת צפיפות השדה מגבירה את גודל הליבה ואת מספר לוחות הברזל סיליקון, מה שמגביר את העלויות. כדי להפחית את הרעש מבלי להעלות את העלויות, להוסיף רכיבי דמיעות הוא אפקטיבי. לדוגמה, להניח מרווחים מוכוונים מספוג בין הקוייל הנמוך מתח לבין הליבה יכול להחמיר את הקוייל ולספק מקלחת. מבנה הדמיעות הזה מסייע להפחית את הרעש במהלך התפשטותו.

הגנה ממיצרים על ברקים
בסין, כל שנה מושחתים המון ממיצרים עקב פגיעת ברקים. לפי גורמים רלוונטיים, מבין ממיצרי התפוצה 10 kV שניזוקו, 4%–10% ניזוקו עקב ברקים. חיבורים לא נכונים של מוליכים לאדמה והתקנת בלוקים לא נכונה הם הגורמים העיקריים לנזקים עקב ברקים. בעיות מפתחות כוללות: קרקעות נפרדות של בלוקים בצד גבוה מתח ובצד נמוך מתח ונקודת האפס של הממיצר; מוליכים ארוכים מדי ושטח חתך קטן מדי של מוליכים לקרקע; חוסר בלוקים בצד נמוך מתח; שימוש במבנה התמיכה כמוליך לקרקע עבור בלוקים בצד גבוה מתח; ולא בוצעו מבחנים מניעתיים על בלוקים.

תקלות ממיצרים
כאשר מתרחש כל אחד מהשינויים הבאים בממיצר, ניתן לבצע ניתוח תקלות בהתאם לתנאי ההפעלה האמיתיים שלו: הממיצר גורם לנתק חשמל עקב תאונה או חווה תופעות כגון קצר ביציאה, אך עדיין לא התרחש פירוק; מתרחשות תופעות חריגות במהלך ההפעלה, שמאכזבות את המפעילים להפסיק את הממיצר לבדיקה או בדיקה; במהלך מבחנים מניעתיים, קבלה של תחזוקה או הזנת מתח תחת מצבים רגילים של כיבוי, ערכים של פרמטרים אחדים או יותר מעלים מעל גבולות התקן. אם מתרחש כל אחד מהמקרים הללו במהלך השימוש האמיתי, על הממיצר לעבור מיד בדיקות ובדיקות רלוונטיות כדי להבטיח שהוא יכול לפעול בצורה תקינה.

צעדים לקביעת קיום תקלה:

• ראשית, לקבוע את האפשרות לקיום תקלה, האם זו תקלה ברורה (נראית לעין) או חבוייה (סתרתית).

• שנייה, לזהות את טבע התקלה—האם זו תקלה הקשורה לאוליה או תקלה של מבודד מוצק, תקלה תרמית או חשמלית.

• שלישית, גורמים כמו עוצמת התקלה, זמן לתגובה של מתג עקב satuasi, חומרת התקלה, מגמת התפתחות, טמפרטורת נקודה חמה, ורמת שביעה של גזים באוליה הם מדדים נפוצים לקביעת קיום תקלה.

• רביעית, למצוא דרך מתאימה להתמודד עם האירוע. אם הממיצר יכול להמשיך לפעול אחרי האירוע, לקבוע במהלך ההפעלה האם יש צורך להתאים את אמצעי הבטיחות והמעקב, ולהחליט אם יש צורך בחיפוש פנימי או תיקון.

התקלות בממיצרים יכולות להיגרם מסיבות רבות, וניתן לסווג אותן בכמה דרכים. לדוגמה, לפי סוג המעגל, הן יכולות להיות מקובצות כתקלות מעגלי אוליה, תקלות מעגלי מגנט, ותקלות מעגלי חשמל. כיום, התקלה הנפוצה והקשה ביותר בממיצרים היא קצר ביציאה, שיכולה גם להפעיל תקלות פליטה. תקלות קצר בממיצרים מתארות בדרך כלל קצר בין פאזות בתוך הממיצר, קצר לקרקע במוליכים או קויילים, וקצר ביציאה.

רבים מהאסונות נגרמים בשל תקלות כאלה. לדוגמה, קצר ביציאה הנמוכה מתח של ממיצר לעיתים דורש החלפת הקוייל המושפע; במקרים חמורים, עשויים להחליף את כל הקויילים, מה שגורם לאבדות כלכליות משמעותיות ותוצאות. תקלות קצר בממיצרים ראויות לקבל תשומת לב רצינית. למשל, ממיצר (110 kV, 31.5 MVA, דגם SFS2E8-31500/110) עבר אירוע קצר, יחד עם נתק של המתגים של שלושת הצדדים של הממיצר הראשי והפעלת הגנה גז כבד.

לאחר החזרת הממיצר למחסן לתיקון, נמצאו במהלך בדיקת הפתיחה: קורוזיה בסיס ובראש הליבה (בגלל הגשם במהלך האירוע); מעוות חמור של קוייל בינוני בפאזה C, קריסה של קוייל גבוה בפאזה C, וקצר בין קויילי נמוך ובינוני בגלל הזזה של לוחות החיברות; מעוות חמור של קויילי בינוני ונמוך בפאזה B; קוייל נמוך בפאזה C נשרף בשני מקומות; ומספר רב של חלקיקים דקים של נחושת וקשקושים בין קויילים. הסיבות העיקריות כללו: חוזק מבודד חלש של המבנה המבודד; לוחות חיברות לא מכוונים, חסרות רכיבי תמיכה, והזזה רפויה; וקויילים רפויים.

פליטה מפגינה בעיקר נזק למבודד של הממיצר, ומנifested בשני היבטים: ראשית, גזים פעילים שנוצרים על ידי פליטה—כמו חומצה כלורית, אוזון, וחום—גורמים לתגובות כימיות תחת תנאים מסוימים, מה שמוביל לשחיקה מקומית של המבודד, עלייה בפסידים דיאלקטריים, ולבסוף תהליך חימום והתפרקות. שנייה, חלקיקים של פליטה מכים ישירות במבודד, גורמים לשחיקה מקומית של המבודד שמתפשטת בהדרגה ובסופו של דבר מתפרקת.

לדוגמה, ממיצר (63 MVA, 220 kV) חווה פליטה פי 1.5 מתח, יחד עם צלילים של פליטה高达亿级的电力变压器在运行时可能会遇到各种故障。这些故障可以按照电路类型分为油路故障、磁路故障和电路故障。目前，最常见的严重故障是出口短路，这还可能引发放电故障。变压器中的短路故障通常指的是变压器内部相间短路、引线或绕组接地故障以及出口短路。 许多事故都是由这些故障引起的。例如，变压器低压侧出口短路往往需要更换受影响的绕组；在严重的情况下，所有绕组都可能需要更换，造成重大经济损失和后果。变压器短路问题值得高度重视。例如，一台变压器（110 kV，31.5 MVA，型号SFS2E8-31500/110）发生了一次短路事故，伴随着主变压器三侧开关跳闸和重瓦斯保护动作。 将变压器送回工厂进行维修后，在吊罩检查中发现：底座和上铁芯因事故期间下雨而生锈；C相中压绕组严重变形，C相高压绕组塌陷，由于夹件位移导致低中压绕组之间发生短路；B相中低压绕组严重变形；C相低压绕组两处烧穿；绕组匝间存在大量细铜颗粒和铜珠。主要原因包括：绝缘结构的绝缘强度不足；夹件错位、垫块缺失、位移松动；绕组松动。 放电主要损坏变压器的绝缘，表现为两个方面：首先，放电产生的活性气体——如氯氧化物、臭氧和热量——在一定条件下会引起化学反应，导致局部绝缘腐蚀、介质损耗增加，最终热击穿。其次，放电粒子直接轰击绝缘，造成局部绝缘损坏，逐渐扩大并最终击穿。 例如，一台变压器（63 MVA，220 kV）在1.5倍电压下发生放电，伴有明显的放电声，放电量高达4000-5000 pC。当匝间试验电压降至1.0倍，并将线端试验方法改为1.5倍电压支撑时，没有出现放电声，放电量急剧下降至1000 pC以下。拆解检查发现，端部绝缘角环沿面有树枝状放电痕迹，主要是由于绝缘材料不合格所致。 一旦固体绝缘表面发生局部放电，特别是在同时存在电场强度的法向分量和切向分量时，事故最为严重。局部放电故障可能发生在任何绝缘材料不良或电场集中的地方，如绕组匝间、高压绕组静电屏蔽引线之间、相间隔板之间以及高压引线处。 变压器在电子电路和电力系统中广泛使用，作为用电、配电和输电的关键设备，变压器发挥着不可替代的作用。因此，在实际应用中应更加重视变压器。 【注意事项】 - 严格按照语种翻译要求的书写体进行翻译输出。 - 若是没有语种书写体要求，且存在多种书写体的语种，则按目标语种的书写体输出使用人数最多的字体输出，若是有字体差不多选择最为官方权威的标准书写体进行翻译输出。 - 禁止出现任何解释说明，只输出最终翻译结果，不得多语种混合特备注意不能出现夹杂中文。 - 必须完整翻译内容，完整输出译文，禁止省略、总结。 【输出规范】 - 输出仅为纯译文，无任何前缀、后缀、标点（除非原文自带）、解释或注释。 - 仅输出翻译结果，无任何前缀、后缀、解释、注释、思考过程或多余字符。 - 保持原文结构完整有序：换行、段落、列表、样式等必须100%保留。 - 语句通顺、术语准确、风格专业，符合电力科技行业语境。 - 严格遵守格式与结构，禁止输出任何与译文无关的任何字符，仅输出最终译文，严禁任何附加内容，严禁输出多余无关的字、字符，只输出译文不得加以描述。 【希伯来语译文】

כאשר מתרחשת פליטה על פני מבודד מוצק, במיוחד כאשר קיימים רכיבי עוצמת שדה חשמלי נורמליים ומשיקים, האירוע הוא החמור ביותר. תקלות פליטה מקומיות יכולות להתרחש במקום כלשהו שבו חומרים מבודדים לא איכותיים או שדות חשמליים מרוכזים, כגון בין קויילים, בין מוליכים של מגנות חשמל סטטי של קויילי מתח גבוה, בין מחיצות פאזה, ומוליכים של מתח גבוה.

ממיצרים הם מכשירים חשמליים נפוצים במעגלי חשמל ומערכות חשמל. כציוד מפתח בשימוש, הפצה ומעבר של חשמל, ממיצרים משחקים תפקיד בלתי נפרד. לכן, יש לתת יותר תשומת לב לממיצרים בישומים מעשיים.