Συζήτηση για Αποτυχίες σε Διανομικούς Μετασχηματιστές Αγροτικών Ηλεκτρικών Δικτύων

1. Εισαγωγή

Λόγω μακροχρόνιας λειτουργίας, τα προβλήματα και τα ατυχήματα στους διανεμητικούς μετασχηματιστές των χωρικών ηλεκτρικών δικτύων δεν μπορούν να αποφεύγονται εξ ολοκλήρου. Αυτά τα προβλήματα και ατυχήματα προκαλούνται από πολλούς παράγοντες, όπως εξωτερικές δυνάμεις όπως η βλάβη και ο αντίκτυπος, καθώς και ανυποδεκτές φυσικές καταστροφές όπως οι χτυπήσεις αστραπής. Παράλληλα, σε κάποιες χωρικές περιοχές, οι χαμηλότενες γραμμές δεν διατηρούνται επαρκώς, προκαλώντας συχνά υπερφόρτωση και μαζικές συνδέσεις, που οδηγούν στην καύση των διανεμητικών μετασχηματιστών. Αυτό έχει γίνει ένας κύριος παράγοντας που συμβάλλει στις αποτυχίες.

Για να αποφευχθεί η καύση των διανεμητικών μετασχηματιστών και να μειωθούν οι λειτουργικές αποτυχίες στα χωρικά ηλεκτρικά δίκτυα, αυτό το έγγραφο συνοψίζει και αναλύει μερικούς τυπικούς τύπους και αιτίες προβλημάτων διανεμητικών μετασχηματιστών, εξερευνά προληπτικά μέτρα, εξετάζει περαιτέρω και αντιμετωπίζει δυνητικά κινδύνους και αδύναμα σημεία των διανεμητικών μετασχηματιστών, αποτελεσματικά προλαμβάνει και περιορίζει την εμφάνιση προβλημάτων καύσης των διανεμητικών μετασχηματιστών, και έτσι ενισχύει την αξιοπιστία της παροχής ρεύματος στα χωρικά ηλεκτρικά δίκτυα.

Τρέχον, οι διανεμητικοί μετασχηματιστές που χρησιμοποιούνται στα χωρικά ηλεκτρικά δίκτυα είναι κυρίως οι διανεμητικοί μετασχηματιστές με βουτύρωμα. Οι αποκλίσεις των τέτοιων μετασχηματιστών κατατάσσονται συνήθως σε εσωτερικές και εξωτερικές αποκλίσεις. Οι εσωτερικές αποκλίσεις αναφέρονται σε διάφορες δυσλειτουργίες που συμβαίνουν μέσα στην δοχείο του μετασχηματιστή. Οι κύριες κατηγορίες περιλαμβάνουν μαζικές συνδέσεις μεταξύ στροφών, μαζικές συνδέσεις μεταξύ στροφών, και αποκλίσεις εδαφικής σύνδεσης όπου οι στροφές ή οι εξόδοι επαφίζουν στην εξωτερική κάλυψη. Οι εξωτερικές αποκλίσεις είναι διάφορες δυσλειτουργίες που συμβαίνουν στα εξωτερικά απομονωτικά κολλιτέρια έξω από την δοχείο του μετασχηματιστή και τους εξόδους τους. Οι κύριες κατηγορίες είναι η εδαφική σύνδεση λόγω αντικίνησης ή σπάσιμου των απομονωτικών κολλιτερίων, και μαζικές συνδέσεις μεταξύ φάσεων ή εδαφικής σύνδεσης των χαμηλότενων εξόδων γραμμών.

Επειδή οι αποκλίσεις των διανεμητικών μετασχηματιστών καλύπτουν ευρύ φάσμα, υπάρχουν πολλοί συγκεκριμένοι τρόποι ταξινόμησης. Για παράδειγμα, από την άποψη των κυκλωμάτων, κατατάσσονται κυρίως σε αποκλίσεις κυκλώματος, αποκλίσεις μαγνητικού κυκλώματος και αποκλίσεις πετρελαιοδιαδρομής. Εάν κατατάσσονται με βάση το κύριο σύστημα του διανεμητικού μετασχηματιστή, μπορούν να χωριστούν σε αποκλίσεις στροφών, αποκλίσεις πυρήνα, αποκλίσεις ποιότητας πετρελαίου, και αποκλίσεις ανταρτήσεων. Συνήθως, οι τύποι αποκλίσεων των διανεμητικών μετασχηματιστών κατατάσσονται βάσει των συνηθισμένων περιοχών που παρουσιάζουν αποκλίσεις, όπως αποκλίσεις απομόνωσης, αποκλίσεις πυρήνα, αποκλίσεις των ταπ-στροφών, κλπ. Απ' αυτές, η αποκλίση μαζικής σύνδεσης του εξόδου του διανεμητικού μετασχηματιστή έχει την πιο σοβαρή επίδραση στον ίδιο τον μετασχηματιστή και την υψηλότερη συχνότητα εμφάνισης. Υπάρχουν επίσης αποκλίσεις διαρροής των διανεμητικών μετασχηματιστών, κλπ. Όλα αυτά τα διαφορετικά είδη αποκλίσεων μπορεί να αντιπροσωπεύουν θερμικές αποκλίσεις, ηλεκτρικές αποκλίσεις, ή και τα δύο θερμικές και εκκρεμές αποκλίσεις. Ωστόσο, η αποκλίση διαρροής του διανεμητικού μετασχηματιστή δεν εμφανίζει συνήθως θερμικές ή ηλεκτρικές χαρακτηριστικά αποκλίσεις υπό συνθήκες.

Επομένως, είναι δύσκολο να καταταχθούν οι τύποι αποκλίσεων των διανεμητικών μετασχηματιστών μέσα σε ένα συγκεκριμένο πλαίσιο. Αυτό το έγγραφο χρησιμοποιεί σχετικά κοινές και γενικές τυπικές αποκλίσεις των διανεμητικών μετασχηματιστών, όπως αποκλίσεις μαζικής σύνδεσης, αποκλίσεις εκκρεμές, αποκλίσεις απομόνωσης, αποκλίσεις πυρήνα, αποκλίσεις των ταπ-στροφών, αποκλίσεις διαρροής πετρελαίου-αερίων, αποκλίσεις βλάβης από εξωτερικές δυνάμεις, και αποκλίσεις προστασίας με συρμούς. Κάθε τύπος αναλύεται ξεχωριστά ως προς την αιτία και τα αντίστοιχα τεχνικά μέτρα.

2. Ανάλυση Προβλημάτων των Διανεμητικών Μετασχηματιστών
2.1 Προβλήματα Μαζικής Σύνδεσης
2.1.1 Ανάλυση Αιτίας Προβλήματος

Τα προβλήματα μαζικής σύνδεσης των διανεμητικών μετασχηματιστών αναφέρονται κυρίως σε μαζικές συνδέσεις εξόδου των διανεμητικών μετασχηματιστών, καθώς και σε μαζικές συνδέσεις μεταξύ εσωτερικών εξόδων ή στροφών με το έδαφος, και μαζικές συνδέσεις μεταξύ φάσεων, που οδηγούν σε αποτυχίες.

Κατά την κανονική λειτουργία των διανεμητικών μετασχηματιστών, η βλάβη που προκαλείται από τις μαζικές συνδέσεις εξόδου είναι σχετικά σοβαρή. Σύμφωνα με σχετικά στοιχεία, οι αποτυχίες που προκαλούνται άμεσα από την επίδραση των ρευμάτων μαζικής σύνδεσης στους διανεμητικούς μετασχηματιστές των χωρικών ηλεκτρικών δικτύων αντιπροσωπεύουν περίπου το 40% όλων των αποτυχιών. Υπάρχουν πολλά τέτοια περιστατικά. Συγκεκριμένα, όταν συμβαίνει μαζική σύνδεση εξόδου χαμηλής τάσης σε έναν διανεμητικό μετασχηματιστή, συνήθως χρειάζεται να αντικατασταθούν οι στροφές. Σε σοβαρές περιπτώσεις, μπορεί να χρειαστεί να αντικατασταθούν όλες οι στροφές, οδηγώντας σε εξαιρετικά σοβαρές συνέπειες και απώλειες. Έτσι, πρέπει να δοθεί επαρκής προσοχή.

Οι επιπτώσεις των μαζικών συνδέσεων εξόδου στους διανεμητικούς μετασχηματιστές περιλαμβάνουν κυρίως τα εξής δύο στοιχεία:
Αποκλίση Θερμοκήπτησης Απομόνωσης Λόγω Ρεύματος Μαζικής Σύνδεσης
Λόγω της ανεπαρκούς διατήρησης μερικών χωρικών γραμμών χαμηλής τάσης, συχνά συμβαίνουν υπερφόρτωση και μαζικές συνδέσεις. Όταν ένας διανεμητικός μετασχηματιστής υφίσταται ξαφνική μαζική σύνδεση, τα υψηλότενα και χαμηλότενα στρώματα μπορεί να διέρχονται ρεύματα μαζικής σύνδεσης δεκάδες φορές την ονομαστική τιμή. Αυτό παράγει μεγάλη θερμότητα, προκαλώντας σοβαρή υπερθέρμανση του διανεμητικού μετασχηματιστή και ταχύ αύξημα της θερμοκρασίας των στροφών, οδηγώντας σε γήρανση της απομόνωσης. Όταν η δύναμη αντοχής του διανεμητικού μετασχηματιστή σε ρεύματα μαζικής σύνδεσης είναι ανεπαρκής και η θερμική σταθερότητα είναι κακή, το υλικό απομόνωσης του διανεμητικού μετασχηματιστή θα υποστεί σοβαρή βλάβη, οδηγώντας σε κατάρρευση και βλάβη του διανεμητικού μετασχηματιστή.
Αποκλίση Μετατόπισης Στροφών Λόγω Ηλεκτροδυναμικής Δύναμης Μαζικής Σύνδεσης
Όταν ένας διανεμητικός μετασχηματιστής υφίσταται ξαφνική μαζική σύνδεση, αν το ρεύμα μαζικής σύνδεσης είναι μικρό και ο σύρμος συρμού διασπάται σωστά, η μετατόπιση των στροφών θα είναι μικρή. Αν το ρεύμα μαζικής σύνδεσης είναι μεγάλο και ο σύρμος συρμού διασπάται με καθυστέρηση ή δεν διασπάται, το δευτερεύον μέρος θα παράγει ρεύμα μαζικής σύνδεσης 20-30 φορές την ονομαστική τιμή. Το πρωτεύον μέρος του διανεμητικού μετασχηματιστή θα παράγει αναγκαστικά μεγάλο ρεύμα για να αντισταθεί στην διασπαστική επίδραση του ρεύματος μαζικής σύνδεσης του δευτερεύοντος μέρους. Το μεγάλο ρεύμα παράγει σημαντική μηχανική ένταση μέσα στις στροφές, προκαλώντας συμπίεση, μετατόπιση ή μετατόπιση, την ξεφυση των απομονωτικών πλακών και πλακών, την ξεφυση των συμπιεστών των στροφών και των τρανσφερών, και τελικά οδηγεί σε αποτυχία του διανεμητικού μετασχηματιστή. Παράλληλα, τα στρώματα υφίστανται σχετικά μεγάλη ηλεκτρομαγνητική ροπή, και το απομονωτικό υλικό αποσπά, αποκαλύπτοντας το σώμα του συρμού και προκαλώντας μαζικές συνδέσεις. Για μικρές μετατοπίσεις, αν δεν επισκευαστούν εγκαίρως, όπως η επαναφορά της θέσης των πλακών, η συμπίεση των πιέστρων των στροφών και των τρανσφερών, και η ενίσχυση της συμπίεσης των εξόδων, η συσσωρευτική επίδραση μετά από πολλές μαζικές συνδέσεις θα βλάψει τον διανεμητικό μετασχηματιστή.

2.1.2 Μέτρα για τη Μείωση των Προβλημάτων Μαζικής Σύνδεσης

• Βελτίωση των Απαιτήσεων Επιλογής. Κατά την επιλογή ενός διανεμητικού μετασχηματιστή, επιλέξτε έναν που μπορεί να διασχίσει επιτυχώς τον έλεγχο μαζικής σύνδεσης. Καθορίστε λογικά την δυναμικότητα του διανεμητικού μετασχηματιστή και επιλέξτε την αντίσταση μαζικής σύνδεσης του με τρόπο λογικό. Προσπαθήστε να χρησιμοποιήσετε ενεργοεξονομαστικούς διανεμητικούς μετασχηματιστές S11 και να αποσύρετε τους υψηλής κατανάλωσης.

• Βελτίωση των Συνθηκών και Περιβάλλοντος Λειτουργίας. Βελτιώστε το επίπεδο απομόνωσης των ηλεκτρικών γραμμών, ειδικά το επίπεδο απομόνωσης των γραμμών χαμηλής τάσης εξόδου του διανεμητικού μετασχηματιστή σε σημαντική απόσταση. Παράλληλα, αυξήστε τα πρότυπα για την ζώνη ασφαλείας και τις απαιτήσεις ασφαλούς απόστασης των γραμμών χαμηλής τάσης για να μειωθεί η επίδραση και οι κίνδυνοι των προβλημάτων σε κοντινές περιοχές. Αυτό περιλαμβάνει την προσοχή στην εγκατάσταση και την διατήρηση των τερματικών χαμηλής τάσης (καθώς η έκρηξη των τερματικών χαμηλής τάσης είναι συνήθως ισοδύναμη με μαζική σύνδεση δευτερεύοντος μέρους), την πρόληψη της εισβολής μικρών ζώων, και την αύξηση των απαιτήσεων ποιότη