Kā diagnosticēt transformatoru defektus un samazināt troksni

Arī ar Ķīnas ekonomikas straujo attīstību, elektroenerģijas nozare arī pieauga apjomā, palielinot prasības gan uzstādītajam jaudēm, gan arī vienota transformatora jaudē. Šajā rakstā tiek sniegts īss ievads četros aspektos: transformatoru konstrukcija, transformatoru aizsardzība pret lietvaiganiem, transformatoru defekti un transformatoru troksnis.

Transformators ir bieži izmantots elektriskais ierīce, kas spēj pārveidot maiņstrāvas elektrisko enerģiju. Tas var pārveidot vienu elektriskās enerģijas formu (maiņstrāva un spriegums) citā elektriskās enerģijas formā (ar to pašu maiņstrāvas un sprieguma frekvenci). Praktiskajā lietošanā transformatora galvenā funkcija ir mainīt sprieguma līmeņus, padarot enerģijas transportēšanu vieglāku.

Pēc izvades un ieejas sprieguma attiecības transformatori tiek klasificēti kā samazinājoši vai paaugstinājoši transformatori. Transformatoram, kuram sprieguma attiecība ir mazāka par 1, sauc par samazinājošu transformatoru, kura galvenā funkcija ir nodrošināt nepieciešamo spriegumu dažādiem elektriskajiem ierīčiem, lai lietotāji saņemtu pareizo spriegumu. Transformatoram, kuram sprieguma attiecība ir lielāka par 1, sauc par paaugstinājošu transformatoru, kas galvenokārt darbojas, lai samazinātu enerģijas transportēšanas izmaksas, minimizētu enerģijas zudumus transportēšanas laikā un paplašinātu transportēšanas attālumu.

Transformatoru Konstrukcija
Vidējās un lielās jaudas transformatoros tiek nodrošināts uzslogojums ar transformatoru eļļu. Transformatoru vijumi un šķidrums tiek ieņemti eļļā, lai sasniegtu labāku siltuma novadīšanu. Izolējoši stikli tiek izmantoti, lai izvestu vijumus un savienotu ar ārējiem tīkliem. Transformators galvenokārt sastāv no šādiem komponentiem: sprieguma regulēšanas ierīce, galvenais ķermenis, izietnes termināļi, eļļas rezervuoars, aizsardzības ierīces un dzesēšanas ierīces. Sprieguma regulēšanas ierīce ir sadalīta starp krājumu un bezkrājumu tap changer, esencē veidojot tap switch tipu; galvenais ķermenis sastāv no vada, šķidruma, izolācijas struktūras un vijumiem; izietnes termināļi ietver zema un augsta sprieguma stiklus; eļļas rezervuoars ietver pielāgojumus (ieskaitot eļļas degustācijas ventilus, etiķetes, izliešanas ventilus, gruntniekus un riteņus) un galveno rezervuara ķermeni (ieskaitot rezervuara dārzi, sienas un segu); aizsardzības ierīces ietver mitruma absorbierotājus, gāzu relejus, rezervuarus, eļļas līmeņa relejus, eļļas līmeņa indikatorus, temperatūras sensorus un drošības ventilus; dzesēšanas ierīces sastāv no dzesētājiem un radiātoriem.

Transformatoru Troksnis un Samazināšanas Pasākumi
Transformatori bieži radīs skaņu darbības laikā, galvenokārt tāpēc, ka elektromagnētiskās spēles izraisa galvenā ķermeņa vibrāciju un magnetostriction silicijstāļa plāksnēs magnētiskajā laukā, kā arī skaņu, ko radījusi ventilatoru un dzesēšanas sistēmas ventilatoru. Cilvēka audarbūtne var uztvert skaņu tikai noteiktās vibrācijas frekvences robežās; ja frekvence ir starp 16 Hz un 2000 Hz, tā var tikt uztverta. Ultraskaņa virs šīs robežas un infraskaņa zem tās nav uztverama. Skaņa izplatās no šķidruma caur gaisu, vijumiem un klampēšanas struktūrām — tas ir galvenais elektroenerģijas transformatoru skaņas izplatīšanās ceļš. Skaņu var samazināt, samazinot magnētisko plūsmas blīvumu un minimizējot magnetostriction šķidruma silicijstāļa plāksnēs. Tomēr, samazinot plūsmas blīvumu, palielinās šķidruma izmērs un silicijstāļa plāksņu skaits, palielinot izmaksas. Lai samazinātu skaņu, neuzlabojot izmaksas, ir efektīvi pievienot dempfēru komponentus. Piemēram, nelielu gumijas formātāju telpu starp zema sprieguma vijumu un šķidrumu var izmantot, lai stiprinātu vijumu un nodrošinātu amortizāciju. Šis dempfēru struktūra palīdz samazināt skaņu tā izplatīšanās laikā.

Transformatoru Aizsardzība Pret Lietvaiganiem
Ķīnā ik gadu daudzi transformatori tiek bojāti lietvaigānu dēļ. Saskaņā ar atbilstošajām iestādēm, no bojāto 10 kV distribūcijas transformatoru, 4%–10% tiek bojāti lietvaigānu dēļ. Nepareizi uzslogotās zemes vadīšanas savienojumi un nepareiza transformatoru lietvaigānu aizsargu montāža ir galvenie lietvaigānu dēļ radušies bojājumu cēloņi. Galvenie jautājumi ietver: atsevišķu zemes vadīšanu augstsprieguma un zemaspieguma puses lietvaigānu un transformatoru neutralpunkta; pārāk ilgus vados un pārāk mazu zemes vadīšanas vadu sekciju; trūkstošus lietvaigānu aizsargus zemaspieguma pusē; lietvaigānu aizsargu izmantošanu augstsprieguma puses atbalsta struktūrai kā zemes vadīšanas vadu; un lietvaigānu aizsargu profilaktiskās testu nepabeigšanu.

Transformatoru Defekti
Kad notiek kāda no šādām izmaiņām transformatorā, defekta analīze var tikt veikta, pamatojoties uz tā faktiskajām darbības apstākļiem: transformators izraisīja elektroenerģijas pārtraukumu dēļ negadījuma vai pieredzēja fenomēnus, piemēram, izietnes īslaicīgu saiti, bet neatbilde nav notikusi; neatbilstoši fenomeni notiek darbības laikā, piespiestot operatorus izslēgt transformatoru, lai veiktu pārbaudes vai testus; profilaktiskajos testos, uzturēšanas pieņemšanā vai normālās elektroenerģijas pārtraukuma laikā, viens vai vairāki parametru vērtības pārsniedz standarta robežas. Ja kāds no minētajiem apstākļiem notiek faktiskajā lietošanā, transformatoram jāveic attiecīgie pārbaudes un testi, lai nodrošinātu, ka tas var darboties normāli.

Soļi, lai noteiktu defekta pastāvēšanu:

• Pirmkārt, noteikt defekta iespējamību un vai tas ir acīmredzams (redzams) vai slēpts (slēptais) defekts.

• Otrkārt, identificēt defekta dabu — vai tas ir eļļas defekts vai cietās izolācijas defekts, termiskais defekts vai elektros defekts.

• Treškārt, faktori, piemēram, defekta jauda, laiks, kad reliss aktivizējas dēļ saturašanās, smagums, attīstības tendence, karstuma punkta temperatūra un gāzes saturēšanas līmenis eļļā, ir bieži sastopami rādītāji, lai noteiktu defekta pastāvēšanu.

• Ceturtkārt, atrast piemērotu metodi, lai risinātu incidentu. Ja transformators var turpināt darboties pēc incidenta, nosakiet, vai drošības pasākumi un monitorings ir jāpielāgo darbības laikā, un vai ir nepieciešama iekšēja pārbaude vai remonts.

Dažādi iemesli var izraisīt transformatoru defektus, un tie var tikt klasificēti vairākos veidos. Piemēram, pēc šķira tipa tos var klasificēt kā eļļas šķira defektus, magnētiskā šķira defektus un elektros šķira defektus. Pašreizēji visbiežāk un smagāk saturošie transformatoru defekti ir izietnes īslaicīgā saite, kas var arī izraisīt izplūdes defektus. Transformatoru īslaicīgās saites defekti parasti attiecas uz fāzes starpībām transformatora iekšienē, zemes defektiem vedājos vai vijumos un izietnes īslaicīgajām saitēm.

Daudzi negadījumi notiek dēļ šādiem defektiem. Piemēram, zemaspieguma izietnes īslaicīgā saite transformatorā bieži prasa aizstāt skartos vijumus; smagākos gadījumos var būt nepieciešams aizstāt visus vijumus, radošot lielas ekonomiskas zaudējumus un sekas. Transformatoru īslaicīgās saites jāņem vērā nopietni. Piemēram, transformatoram (110 kV, 31.5 MVA, modelis SFS2E8-31500/110) notika īslaicīgās saites negadījums, kas bija saistīts ar galvenā transformatora trīs pusēm triecienu un smaga gāzu aizsardzības aktivizāciju.

Pēc transformatora atgriešanas ražotājam remonta laikā, izcelšanas laikā tika atklāts: pagriezns gan pamatā, gan augšējā šķidrumā (dēļ lietus negadījuma laikā); smags deformācijas vidējsprieguma vijumā C fāzē, augstsprieguma vijuma sabrukums C fāzē un zemas un vidējsprieguma vijumu starpā radītā īslaicīgā saite, izraisīta klampēšanas plāksņu pārbīde; smaga deformācija vidējsprieguma un zemaspieguma vijumā B fāzē; zemaspieguma vijums C fāzē bija caurdeguns divās daļās; un daudzas sīkas medības un medību bumbiņas starp vijumu apgabaliem. Galvenie cēloņi ietvēra: nepietiekamu izolācijas struktūras izolācijas stiprumu; nesakritīgas klampēšanas joslas, trūkstošas polsteres un notrikstītas pārbīdes; un notrikstītos vijumi.

Izplūde galvenokārt kaitē transformatoru izolācijai, kas manifestējas divos aspektos: Pirmkārt, aktīvās gāzes, kas izplūdes dēļ tiek radītas, piemēram, hlorīda oksīdi, ozons un siltums, izraisa ķīmiskas reakcijas noteiktos apstākļos, radošot lokālu izolācijas koroziju, palielinātu dieletriču zaudējumu un beidzot termisko sabrukumu. Otrkārt, izplūdes daļiņas tieši bombardē izolāciju, radošot lokālu izolācijas kaitējumu, kas palielinās un beidzot sabrūk.

Piemēram, transformatoram (63 MVA, 220 kV) notika izplūde 1,5 reizes spriegumā, kas bija saistīts ar dzirdāmu izplūdes skaņu un izplūdes līmenim līdz 4000–5000 pC. Kad starpvijuma testa spriegums tika samazināts līdz 1,0 reizei un līnijas beigu testa metode tika mainīta uz 1,5 reizes sprieguma atbalstu, izplūdes skaņa netika uztverta un izplūdes līmenis drīzāk samazinājās līdz zemāk par 1000 pC. Atbilžot un pārbaudot, tika atrasts kokdaba izplūdes pēdas gala izolācijas stūrkonus, galvenokārt tāpēc, ka izolācijas materiāls nebija kvalitatīvs.

Kad notiek daļējā izplūde cietās izolācijas virsū, it īpaši, ja ir gan normālā, gan tangentiālā elektriskā lauka stipruma komponenti, notikums ir visnopietnākais. Daļējās izplūdes defekti var notikt jebkurā vietā ar slikto izolācijas materiālu vai koncentrētiem elektriskajiem laukiem, piemēram, starp vijumu apgabaliem, augstsprieguma vijuma elektrostātiskās aizsargu vedājos, starp fāzes barjeriem un augstsprieguma vedājos.

Transformatori ir plaši izmantotas elektriskās ierīces elektroniskajos shēmās un elektrosistēmās. Kā galvenā aprīkojuma daļa elektros izmantošanā, sadalīšanā un transportēšanā, transformatori spēlē neaizstājamu lomu. Tāpēc praktiskajā lietošanā transformatoriem jāpievērš lielāka uzmanība.