Разговор за дефекти на трансформаторите в селската електрическа мрежа
1. Въведение
В резултат на дългосрочната работа, дефектите и авариите на трансформаторите за разпределение в селските електрически мрежи не могат да бъдат напълно избегнати. Тези дефекти и аварии са причинени от множество фактори, като външни сили, такива като повреди и удари, и непреодолими природни бедствия, такива като удар от мълния. Едновременно с това, в някои селски райони, нисковолтовите линии са недостатъчно поддържани, което често води до прекомерно товарене и краткосвързане, които причиняват изгаряне на трансформаторите за разпределение. Това е станало основен фактор, допринасящ за дефектите.
За да се предотврати изгарянето на трансформаторите за разпределение и да се намалят техните оперативни дефекти в селските електрически мрежи, настоящата статия обобщава и анализира някои типични видове дефекти и причини за трансформаторите за разпределение, изследва профилактични мерки, по-нататък изучава и решава потенциални опасности и слаби връзки на трансформаторите за разпределение, ефективно предотвратява и ограничава възникването на дефекти, свързани с изгарянето на трансформаторите за разпределение, и по този начин увеличава надеждността на електроенергиеното доставяне в селските електрически мрежи.
В момента трансформаторите за разпределение, използвани в селските електрически мрежи, са главно маслонапълнени трансформатори. Дефектите на такива трансформатори обикновено се класифицират като вътрешни и външни. Вътрешните дефекти се отнасят до различни неисправности, които се появяват вътре в резервоара на трансформатора. Основните видове включват краткосвързания между обмотките, краткосвързания между витковете в обмотките и дефекти, свързани с заземяване, когато обмотките или изходящите водещи контактират с външната обвивка. Външните дефекти са различни неисправности, които се появяват на изолационните бушировки извън резервоара на трансформатора и техните изходящи водещи. Основните видове са заземяване в резултат на пробой или повреда на изолационните бушировки, както и краткосвързания или заземяване на нисковолтовите изходящи линии.
Тъй като дефектите на трансформаторите за разпределение покриват широк диапазон, има много конкретни методи за класификация. Например, от гледна точка на контурите на веригата, те се класифицират главно като дефекти на веригата, дефекти на магнитната верига и дефекти на масло-веригата. Ако се класифицират според основната конструкция на трансформатора за разпределение, те могат да бъдат разделени на дефекти на обмотките, дефекти на ядрото, дефекти на качеството на маслото и дефекти на аксесоарите. Обикновено типовете дефекти на трансформаторите за разпределение се класифицират общо на основа на най-често срещаните области с дефекти, такива като изолационни дефекти, дефекти на ядрото, дефекти на регулиращите устройства и т.н. Сред тях, дефектът на краткосвързване на изходящите линии на трансформатора за разпределение има най-сериозно влияние върху самия трансформатор и най-висока честота на възникване в момента. Освен това има и дефекти, свързани с утечка на трансформатора за разпределение, и т.н. Всички тези различни видове дефекти може да представляват термични дефекти, електрически дефекти или едновременно термични и разрядни дефекти. Но дефектът, свързан с утечка на трансформатора за разпределение, може да не показва характеристики на термичен или електрически дефект при нормални условия.
Поради това е трудно да се класифицират типовете дефекти на трансформаторите за разпределение в рамките на конкретна структура. Настоящата статия приема относително общи и широко разпространени типове дефекти на трансформаторите за разпределение, такива като дефекти на краткосвързания, дефекти на разряд, изолационни дефекти, дефекти на ядрото, дефекти на регулиращите устройства, дефекти, свързани с утечка на масло-газ, дефекти, свързани с външни сили, и дефекти, свързани с защита чрез предпазни пръстени. Всеки тип се разглежда отделно в аспекта на причината му и съответните технически мерки.
2. Анализ на дефектите на трансформаторите за разпределение
2.1 Дефекти на краткосвързания
2.1.1 Анализ на причините за дефектите
Дефектите на краткосвързания на трансформаторите за разпределение се отнасят главно до краткосвързания на изходящите линии на трансформаторите за разпределение, както и до краткосвързания между вътрешните изходящи водещи или обмотки към земята, и краткосвързания между фазите, които водят до дефекти.
По време на нормалната работа на трансформаторите за разпределение, повредите, причинени от дефектите на краткосвързанията на изходящите линии, са относително сериозни. Според съответната статистика, дефектите, които директно произтичат от ударите на тока на краткосвързанията върху трансформаторите за разпределение в селските електрически мрежи, представляват приблизително 40% от всички дефекти. Има множество такива случаи. Особено, когато се случи краткосвързване на нисковолтовата изходяща линия на трансформатора за разпределение, обикновено се налага замяна на обмотките. В сериозни случаи, може да се наложи замяна на всички обмотки, което води до изключително сериозни последици и загуби. Затова трябва да се обърне достатъчно внимание.
Ефектите на краткосвързанията на изходящите линии върху трансформаторите за разпределение включват следните два аспекта:
Изолационен дефект, причинен от тока на краткосвързването
В резултат на недостатъчното поддръжка на някои селски нисковолтови линии, прекомерно товарене и краткосвързания често се появяват. Когато трансформаторът за разпределение преживее внезапно краткосвързване, неговите високоволтова и нисковолтова обмотки може да пропуснат ток на краткосвързване, който е десетки пъти по-голям от номиналната стойност. Това генерира голямо количество топлина, което причинява трансформатора за разпределение да се нагорещи сериозно и температурата на обмотките да се увеличи бързо, довеждайки до остаряване на изолацията. Когато способността на трансформатора за разпределение да издържа тока на краткосвързанията е недостатъчна и неговата термична стабилност е лоша, изолационният материал на трансформатора за разпределение ще бъде сериозно повреден, довеждайки до пробив и повреда на трансформатора за разпределение.
Дефект на деформация на обмотките, причинен от електродинамичната сила на краткосвързанията
Когато трансформаторът за разпределение е ударен от краткосвързване, ако токът на краткосвързанията е малък и предпазният пръстен се разтвори правилно, деформацията на обмотките ще бъде малка. Ако токът на краткосвързанията е голям и предпазният пръстен се разтвори с забавяне или не се разтвори, вторичната страна ще генерира ток на краткосвързанията, който е 20-30 пъти по-голям от номиналния ток. Първичната страна на трансформатора за разпределение ще генерира неизбежно голям ток, за да противодейства демагнитизиращият ефект на тока на краткосвързанията на вторичната страна. Големият ток генерира значителна механична сила вътре в обмотката, причинява обмотката да се съсредоточи, смести или деформира, изолационните подложки и плочи да се разпуснат, болтовете за закачане на ядрото да се разтоварят, високоволтова обмотка да се деформира или разцепи, и в крайна сметка да доведе до дефект на трансформатора за разпределение. Едновременно с това, обмотките са подложени на относително голям електромагнитен момент, и изолационният материал се отделя, оголвайки проводника и причинявайки краткосвързания между витковете. За малки деформации, ако не се поправят навреме, като възстановяване на положението на подложките, затягане на шпилките на обмотките и на хапчетата и телата на йоката, и засилване на зажимащата сила на изходящите водещи, натрупаните ефекти след многократни удари на краткосвързанията ще повредят трансформатора за разпределение.
2.1.2 Мерки за намаляване на дефектите на краткосвързанията
Оптимизация на изискванията за избор. При избора на трансформатор за разпределение, изберете един, който може успешно да премине теста за краткосвързание. Разумно определете капацитета на трансформатора за разпределение и изберете неговото съпротивление при краткосвързание рационално. Използвайте възможно най-ефективни S11-типа трансформатори за разпределение и изведете от употреба трансформатори с високо енергопотребление.
Оптимизация на условията и околната среда на експлуатация. Подобрете изолационното ниво на електропроводните линии, особено изолационното ниво на нисковолтовите изходящи линии на трансформатора за разпределение на определено разстояние. Едновременно, повишените стандарти за безопасния коридор и изискванията за безопасно разстояние на нисковолтовите линии, за да се намали въздействието и опасностите от близки дефекти. Това включва внимание към качеството на инсталацията и поддръжката на нисковолтовите понижаващи терминали (тъй като експлозията на нисковолтовите терминали е еквивалентна на вторично краткосвързване), предотвратяване на проникването на малки животни, и подобряване на качествените изисквания за нисковолтовите предпазни пръстени, за да се предотвратят ситуации, като предпазните пръстени, които не се разтворят.
Оптимизация на режима на експлуатация. При определянето на режима на експлуатация, изчислете тока на краткосвързанията и ограничете неговите опасности. По-конкретно, предотвратете експлуатацията на трансформатора за разпределение при прекомерно товарене. Опитайте се да изчислите и коригирате електрическата нагрузка на трансформатора за разпределение.
