Тарату трансформаторларының қызуына әкелетін 10 негізгі себеп пен олардың алдын алу жолдары

Таралу трансформаторлары олар электр энергиясы жүйелеріндегі ең маңызды және қымбат тұратын активтердің бірі болып табылады. Олардың ақауға ұшырауы қатты экономикалық залалға және ұзақ мерзімді өшіруге әкелуі мүмкін, сондықтан жұмыс істеу сенімділігі үшін тиімді күй бақылауы мен ақауларды диагностикалау өте маңызды. Бұл трансформаторларға кездесетін ең көп тараған — және алдын алуға болатын — мәселелердің бірі — қызу.

Статистикалық деректерге сәйкес, трансформатордың изоляциясының қызмет ету мерзімі аталған температурадан 6°C–10°C-қа көтерілген сайын екі есе қысқарады. 80°C пен 140°C арасында трансформатор изоляциясының жасыруына байланысты қызмет ету мерзімінің қысқару қарқыны температура 6°C-қа көтерілген сайын «екі есе» артады. Бұл мақала тарату трансформаторларының қызуының он ең жиі кездесетін себептерін қарастырады және іс-әрекетке асырылатын алдын алу стратегияларын ұсынады.

Трансформатордың қызуы — бұл ішкі температуралар (әсіресе жоғарғы май температурасы немесе орамдардың қызу нүктесіндегі температура) IEEE C57.91 немесе IEC 60076-7 стандарттарымен белгіленген шектерден асып кеткен кезде пайда болады. Жылу негізінен мыналардан пайда болады:

• Орамдардағы I²R шығындары (мыс шығындары)

• Өзекшелердегі шығындар (гистерезис пен өздік токтар)

• Қорапта және металдық көмекші конструкциялардағы шашыраңқы шығындар

Суыту жүйелері бұл жылуды жеткілікті тез шашыратпай қалса, температура көтеріледі, бұл изоляцияның тозуын жеделдетеді және катастрофалық зақымдануға әкелуі мүмкін.

1. Ұзақ мерзімді асырмалы жүктеме

Трансформатордың істен шығуының негізгі себептерінің бірі — асыра жүктеу. Егер трансформатор өзінің номинал қуатынан аса ұзақ уақыт жұмыс істесе, ол изоляциялық материалдардың беріктігін төмендететін, ішкі компоненттердің сапасын нашарлататын және жалпы пайдалы әсер коэффициентін төмендететін артық жылу шығарады.

Ауылдық аймақтарда электр жүктемесін кейбір уақытта тіркелген максималды сұраныс негізінде, маусымдық тербелістер мен нақты әртүрлілік коэффициенттерін ескермей қосу кеңінен таралған әдет. Рұқсатсыз электр қосылулары да асыра жүктеуге әкеледі.

Емдеу әдісі: Жүктемені басқару жүйелерін енгізіңіз, пиктік сұранысты бақылаңыз және электр автокөліктерін (EV) интеграциялау үшін бақыланатын зарядтау стратегияларын қарастырыңыз. Зерттеулер көрсеткендей, ақылды зарядтау пиктік жүктемені 39%-ға дейін азайтуға және трансформатордың қызмет ету мерзімін шамамен он бес есе ұзартуға мүмкіндік береді.

2. Кернеу теңсіздігі

Kernektiң kернеуінің теңсіздігі теріс тізбектегі токтарды туғызады, бұл кері магниттік өрістерді пайда етеді және орамдарда қосымша жылу бөлінуіне әкеледі. Кернеу теңсіздігінің бар болуы 3% ғана болса да, температураның көтерілуі шамамен 20% артуы мүмкін.

Емдеу әдісі: Жүйені жобалау кезінде бір фазалы жүктемелерді барлық үш фаза бойынша теңестіріңіз. Фазалық кернеулер мен токтарды ретті түрде бақылаңыз.

3. Гармоникалық бұрмалау

Электромобильді зарядтағыштар, айнымалы жиілікті жетек және LED жарықтандыру сияқты қуат электрондық жүктемелер синусоидалы емес токтарды тартады. Фурье талдауын қолдана отырып, бұрмаланған токтар негізгі компоненттің жиілігінің бүтін еселіктері болып табылатын гармоникалардың қосындысы ретінде өрнектеледі.

Трансформатордың саңылау ағынымен байланысты орамдар мен басқа конструкциялық бөліктерде пайда болатын айналмалы токтардың жоғалуы гармоникалармен қатты артады. Зарядтау токтарындағы жоғары жиілікті компоненттер трансформатордың жоғалуларын күшейтеді, бұл ішкі температураның көтерілуіне және жылулық жүктеме шектерінің бұзылуына әкелуі мүмкін.

Негізгі мәселе: Ushyq garmonikalar (3-shi, 9-shy, etc.) neytral otkazgishka jinalady, qosymsha isynu ga sebepter bolady.

Емдеу әдісі: Garmonikalyq suyiktendirgishterdi ornatynyz, syzyqsyz yukter ueshin K-kofitsienti boyynsha reytengen transformatorlardy korsytynyz, zhasau kozgalysynda garmonikalyq taldau jurgizynyz.

4. Tospyrtylghan radiatorylar / suytiru kishterleri

Tosyp turgan toz, qusttor dyny, qaldaylar nemese otqanlar suytiru kishterlerini tospyrtyp, tabigiy konvektsiya ny azaytady. Qalin emes toz qatlamy da zhylym shygaru dyrylygyn onshalaq azaytady.

Емдеу әдісі: Radiatorylardyng kishterlerin zhane suytiru kanallaryn tez-tez tazartynyz. Qatyrly ya da kirgen ortalarda tekseru men tazartu araligy alti ayga sayyly.

5. Maysyzdyq nemese maida sapyzdyq

Maidyn tawyspyzdygy oramalardyn shygyptylygyn zhane zhylym almasu kabiletin azaytady. Su kirisinen kaynaktan maidyn degradatsiyasy dielektrlik berilishtilikti zhaityrady, shlayd tusyndegi zat pen oramalarga zhalanysh tugetirip, uzaq merzimde maidyn aydylyp otyru kanallaryny tospyrtyp qoyady.

Емдеу әдісі: Майыңның деңгейін жылына бір рет тексеріңіз. Майдың тесілу кернеуін (BDV) жылына бір рет сынаңыз — BDV 2,5 мм саңылауда орташа есеппен 30 кВ-тан жоғары болуы керек. Егер BDV осы шектен төмен болса, майды тазарту немесе алмастыру қажет.

6. Суыту желдеткіштері немесе сорғыларының ақаулы жұмыс істеуі (ONAN/ONAF жүйелері)

Мәжбүрлі ауа немесе мәжбүрлі май суытуы бар трансформаторларда (ONAF, OFAF) желдеткіш немесе сорғының ақаулы жұмыс істеуі суыту қабілетін әсіресе жаздың ең жоғары жүктемелері кезінде қатты төмендетеді.

Емдеу әдісі: Желдеткіштің жұмысы мен термостаттық басқаруды реде тексеріңіз. Тұйық орнатылған жағдайларда сүзгілердің таза екендігін тексеріңіз.

7. Қысқа тұйықталу күштері мен орамдардың деформациялануы

Сыртқы қысқа тұйықталулар электромагниттік күштерді туғызады, олар орамдардың орын ауысуына әкелуі мүмкін. Тіпті незақымдалған деформация май құбырларын бітеп, локальды ыстық дақтар пайда болуына себепші болады. Жиі қысқа тұйықталулар мен жүйенің ақауларынан туындайтын ашық кернеулер трансформатордың зақымдануының жиі себептері болып табылады.

Емдеу әдісі: Аварияның ұзақтығын шектеу үшін дұрыс қорғау координациясын қамтамасыз етіңіз. Техникалық қызмет көрсету кезінде орамдардың деформациясын анықтау үшін Жиілікке Жауап Беру Талдауы (FRA) сынағын қолданыңыз.

8. Изоляцияның нашарлауы мен қабаттарға бөлінуі

Изоляциялық қағаздың старение процесі Полимерлену Дәрежесі (DP) арқылы өлшенеді. Жаңа изоляциялық қағаздың DP-сы әдетте 1000 шамасында болады; ол 500-ге төмендеген кезде старение басталады, ал DP 250-ге жеткен кезде изоляция өмір сүру мерзімін аяқтаған деп есептеледі.

Еріген Газдарды Талдау (DGA) изоляциялық майда жылулық пен электрлік ыдырауды анықтайды. Аса қызуға байланысты ақаулардың температурасы көтерілген сайын, көмірсутегі газдарының пайда болу реті CH₄ → C₂H₆ → C₂H₄ → C₂H₂ болып өзгереді. 700°C-тан асатын аса қызуға байланысты ақаулар үшін DGA сенімді ерте ескерту береді.

Емдеу әдісі: DGA сынағын редовы түрде жүргізіңіз. Трендті бақылау ақаулардың біртіндеп дамуын көрсетеді, бұл уақтылы профилактикалық техникалық қызмет көрсетуді қамтамасыз етеді.

9. Бос қосылыстар немесе жоғары кедергілі қосылыстар

Болттармен бекітілген байланыстардың әлсіз болуы, тот басқан контакттар немесе сапасыз аяқталуы локальді қызуға әкеледі. Бұл жиі термографиялық сканирлеу арқылы көрінеді — бушингтерде, реттегіштерде немесе шығыстардағы ыстық дақтар кедергісі жоғары қосылыстарды көрсетеді.

Емдеу әдісі: Жарты жылда бір рет термографиялық сканирлеу жүргізіңіз. Жоғары кернеу мен төмен кернеудің гайка-болттық байланыстарының беріктігін жылына бір рет тексеріңіз.

10. Жоғары ауа температурасы мен күн сәулесі

Ауа температурасы 40°C дизайнынан асып кеткен кезде трансформатор мен ауа арасындағы температура айырымы азаяды, бұл суыту тиімділігін қатты төмендетеді. Ауылдық аймақтардағы тарату трансформаторлары ерекше жағдайларға ұшырайды: жоғары күн сәулесі мен басқа да қауіпті ауа-райы құбылыстары.

Емдеу әдісі: Тікелей күн сәулесінен қорғау үшін көлеңке жасайтын құрылымдар орнатыңыз. Трансформатордың айналасында жеткілікті желдету аралығын қамтамасыз етіңіз. Маңызды орнатулар үшін экстремалды ыстық кезінде қосымша жасанды ауа суытуын қарастырыңыз.

Ерітілген газдарды талдау (EGT)

DGA — ішкі ақауларды бағалау үшін кеңінен танылған, бұзылмайтын диагностикалық әдіс. Изоляциялық майда жылулық және электрлік ыдырау нәтижесінде майға еритін ақау газдары пайда болады. Ұлттық және халықаралық стандарттарға сәйкес газ концентрациясы мен құрамын талдау арқылы ақаудың сипатын және ауырлығын анықтауға болады.

Негізгі DGA әдістері:

• Роджерс қатынастары

• Дёрненбург қатынастары

• Негізгі газ қатынастары

• Дюваль үшбұрышы әдісі

Бұл әдістер жоғары энергиялық разряд ақауларын, жылулық ақауларды және жартылай разряд жағдайларын ажыратуға мүмкіндік береді.

Инфрақызыл термография

Жылулық сканирлеу шашыраңқы қосылыстар, артық жүктемелер немесе изоляция мәселелері себебінен пайда болатын ыстық дақтарды анықтайды. Көрсеткіштерді базалық мәндермен салыстырыңыз және температурадағы кез келген ауытқуларды зерттеңіз.

Орамдардың ыстық дағын бақылау

Орамдар ішіндегі оптикалық талшықты датчиктер ең дәл ыстық дақ температурасын өлшеуге мүмкіндік береді. Бұл әдіс қымбат тұрса да, белгілі бір жылулық дизайн мен сәйкес жылулық параметрлерін түсіну үшін қажет.

• Жиілік	Тексеру мақсаттары
  Айылдық	Консерватордағы май деңгейін тексеру Температура өлшеуішінің көрсеткіштерін жазып алу Қалыпты емес қызығып қалу дыбыстарын тыңдау
  Тоқсандық	Суыту қанатшалары мен радиатор беттерін тазарту Трансформатор корпусындағы тозаң мен құртты тексеру
  Жылына бір рет	Изоляциялық кедергіні тексеру (жоғары кернеуде минимум 100 МОм, төмен кернеуде 50°С-та 50 МОм) Майдың электр беріктігін тексеру (30 кВ қажет) Бушингтердегі трещиналар мен қысқа тұйықталу іздерін тексеру Барлық ЖК-ТК қосылыстарын бекіту Резервуардың денесінің екі нүктеде жерленуін тексеріңіз Май сорылуы немесе коррозияға көрінетін тексеру
  Әрбір 5 жылда	Толық май талдауы (DGA, фурфурол, ылғалдылық) Изоляциялық қағаздың полимерлену дәрежесін (DP) бағалау

Сұрақ 1: Трансформатордың қызуының ең көп тараған себебі қандай?

Жауап 1: Тұрақты асырмалы жүктеме — ең көп тараған себеп. Реттелген қуаттан асырып пайдалану кезінде трансформаторда артық жылу бөлінеді, бұл изоляцияның тез тозуына және жалпы пайдалы әсер коэффициентінің төмендеуіне әкеледі.

Сұрақ 2: Кернеу теңсіздігі трансформатор температурасына қалай әсер етеді?

Жауап 2: 3% кернеу теңсіздігі теріс тізбектегі токтардың пайда болуына әкеледі, олар орамдарда кері магниттік өрістерді туғызады және температураның көтерілуін шамамен 20% арттырады.

Сұрақ 3: Гармоникалар трансформатордың қызуына қандай рөл атқарады?

Жауап 3: Күштік электрондық жүктемелерден пайда болатын гармоникалық токтар вихрь токтарынан болатын жоғалтуларды қатты арттырады. Үш еселі гармоникалар (3-ші, 9-шы және т.б.) нейтрал өткізгіште жиналады және негізгі жиіліктегі жоғалтулардан басқа қосымша қызуға әкеледі.

Q4: Май шығару сынағын қанша жиі орындау керек?

A4: Май BDV сынағын жылына бір рет жүргізу керек, ал BDV мәндері 2,5 мм саңылауда 30 кВ-тан (орташа) асады. Егер бұл шектен төмен болса, майды сүзуге немесе ауыстыруға тура келеді.

Q5: Полимерлену дәрежесінің (DP) маңызы қандай?

A5: DP изоляциялық қағаздың қартайуын өлшейді. Жаңа қағаздың DP-сы шамамен 1000-ға тең; қартайу 500-ден басталады, ал қызмет мерзімінің аяғы 250-ге жеткенде болады. Регулярлық DGA сынағы мен бағытты бақылау уақытылы профилактикалық жөндеуді қамтамасыз етеді.

Тарату трансформаторларындағы аса қызу әдетте бір ғана фактордан пайда болмайды — ол көбінесе артық жүктеме, салқындату тиімсіздігі және ішкі ыдырау әсерлерінің жинақталуынан туындайды. Авариялардың 80%-ы артық жүктеме мен жеткіліксіз жылу шашылуының қосындысына байланысты.

Трансформатордың қызмет мерзімін ұзартудың негізі:

1. Температураны және жүктеме бағытын бақылау

2. Май мен изоляцияны регулярлық сынау

3. Салқындату жүйелерін ұстау

4. Ерте ескертудің белгілеріне уақытылы реакция беру

IEEE және IEC стандарттарына сәйкес құрылған техникалық қызмет көрсету бағдарламасын енгізу арқылы операторлар жылуға байланысты ақаулар қаупін әлдеқайда азайта алады және ондаған жылдар бойы сенімді электр қуатын беруді қамтамасыз ете алады.