Причини и решения за високия процент на отказване на разпределителните трансформатори

1. Причини за повреда в селските разпределителни трансформатори

(1) Повреда на изолацията

Селското електропитане обикновено използва системи за смесено питане на 380/220В. В резултат на голямата дялчина на еднофазни натоварвания, разпределителните трансформатори често работят при значителен дисбаланс на трите фази. В много случаи, дисбалансът надвишава допустимия диапазон, определен в стандарти, причинявайки преждевременно стареене, влошаване и повреда на изолацията на трансформаторните виткания, което води до изгаряне.

Когато разпределителните трансформатори са подложени на продължителна свръхнагласка, дефект на линията от страната на ниското напрежение или внезапно значително увеличение на натоварването, може да настъпи повреда поради недостиг на защита. Липсата на защитни устройства от страната на ниското напрежение, комбинирана с невременна реакция (или липса на реакция) на падащите предпазители от страната на високото напрежение, позволява на трансформаторите да пропускат ток, който надвишава многократно техния номинален стойност. Това причинява драматично увеличение на температурата, ускорява стареенето на изолацията и води до изгаряне на витканията.

След продължителна работа, компонентите за герметизация, като каучукови бисери и прокладки, се влошават, пукат и изневършват. Ако не са забелязани и заменени навреме, това води до изтичане на масло и намаление на неговото количество. Влага от въздуха влиза в изолационното масло в големи количества, което драстично намалява диелектричната му способност. Сериозен недостиг на масло може да изложи переключателя на ниво на въздуха, причинявайки абсорбция на влага, разряд, късо съединение и изгаряне на трансформатора.

Производствените дефекти също допринасят за повреди. Недостатъчно производствени процеси, непълно насочване на слоевете виткания (или качествено лоша изолационна лак), недостатъчно изсушаване и ненадеждно сваряване на контактите на витканията могат да създадат уязвими точки на изолацията. Освен това, добавянето на некачествено изолационно масло по време на поддръжка или попадането на влага и замърсители по време на ремонти влошава качеството на маслото и силата на изолацията, което в крайна сметка води до пробив на изолацията и повреда на трансформатора.

(2) Свръхнапрежение

Защитата от мълнии често не успява поради стойности на съпротивление на заземяването, които не отговарят на изискванията. Дори и да са в началото съответстващи, системите за заземяване могат да се влошат с времето поради корозия, оксидация, прекъсване или лоши сварки, което причинява драматично увеличение на съпротивлението на заземяването и прави трансформаторите уязвими към повреди от мълнии.

Неправилната конфигурация на защитата от мълнии е често срещана. Много селски разпределителни трансформатори имат инсталирани ограничители на свръхнапрежение само от страната на високото напрежение. Тъй като преобладаващата част от селските системи за електропитане използват трансформатори с Yyn0 връзка, удари от мълнии могат да генерират както положителни, така и обратни преобразувани свръхнапрежения. Без защита от свръхнапрежение от страната на ниското напрежение, трансформаторите стават значително по-уязвими към повреди от тези свръхнапрежения.

Селските 10кВ електропитателни системи често изпитват ферромагнитен резонанс. По време на резонансни свръхнапрежения, первичният ток на разпределителните трансформатори може да се увеличи драматично, изгаряйки виткания или причинявайки пробив на изолаторите и дори взрив.

(3) Лоши условия за работа

По време на високите летни температури или когато трансформаторите работят постоянно при свръхнагласка, температурата на маслото се увеличава прекомерно. Това сериозно влияе на разсейването на топлината и ускорява стареенето, влошаването и повредата на изолацията, значително съкращавайки срока на полезност на трансформатора.

(4) Неправилна работа или лошо качество на переключателя на ниво

Селското електропотребление характеризира се с разпръснати натоварвания, силни сезонни вариации, големи различия между пики и долини, дълги линии с ниско напрежение и значителни падения на напрежението, което води до значителни колебания на напрежението. Това води до често самодейно регулиране на переключателите на ниво от селски електротехници. Повечето от тези регулировки не следват правилните процедури, и DC съпротивленията не се мерят и сравняват след операцията, преди да се върнат в употреба. В резултат, много трансформатори излизат от строя поради неправилно положение на переключателя, лош контакт, увеличено контактно съпротивление и изгаряне на переключателя.

Лошо качество на переключателите с недостатъчно статично и динамично съприкосновение, или несъответствие на индикаторите за положение (когато външните маркировки не съответстват на реалните вътрешни положения), може да доведе до разряд и късо съединение след включване, причинявайки повреда на переключателя или целия виткан.

(5) Проблеми с заземяването на ядрото на трансформатора

Проблеми с качеството на разпределителните трансформатори могат да причинят преждевременно стареене на изолационния лак между силиконовите желязна пластинки при дългосрочна работа, което води до многоточково заземяване на ядрото и повреда на трансформатора.

(6) Дългосрочна работа при свръхнагласка

С развитието на селската икономика, потреблението на електроенергия е нараснало драстично. Обаче, недостатъчното добавяне на нови трансформатори или замяна с трансформатори с по-голяма капацитет, принуждава съществуващите трансформатори да работят постоянно при свръхнагласка. Освен това, голямата дялчина на еднофазните натоварвания в селските райони прави трудно постигането на баланс на трите фази, което води до сериозна дългосрочна свръхнагласка на определени фази, докато токът в нейтралната линия значително надвишава допустимите стойности. Тези условия в крайна сметка водят до изгаряне на трансформаторите.

2. Контрмерки

Според съответните стандарти, всеки разпределителен трансформатор трябва да разполага с три основни защити: защита от мълнии, защита от късо съединение и защита от свръхнагласка.

За защита от мълнии, ограничители на свръхнапрежение трябва да се инсталират както от страната на високото, така и от страната на ниското напрежение на трансформатора, като предпочитаният вариант са ограничителите от цинк-оксид.

Защитата срещу късно и прекомерно зареждане трябва да се разглеждат отделно. Високонапрегнатите предпазни прерязвачи трябва основно да защитават срещу вътрешни късна в трансформатора, докато условията на прекомерно зареждане и късното в нисконапрегнатата мрежа трябва да се обработват от нисконапрегнати автоматични прерязвачи или предпазни прерязвачи, инсталирани на нисконапрегнатата страна.

По време на експлоатацията, фазовите токове на зареждането трябва редовно да се мониторират с клещови амперметри, за да се провери дали несъответствието между фазите остава в допустимите граници. При откриване на прекомерно несъответствие, е необходимо незабавно да се осъществи переразпределение на зареждането, за да се възстанови балансът в рамките на стандартните граници.

Редовната проверка и изпитване на разпределителните трансформатори според определени графици е съществено. Проверяващите трябва да проверят цвета, нивото и температурата на маслото за нормалност, както и да търсят утечка на масло. Повърхностите на изолаторите трябва да бъдат проверени за признаци на пробой или разряд. Всички аномалии трябва да бъдат коригирани незабавно. Също така се препоръчва периодично почистване на външните повърхности на трансформаторите, за да се премахне прах и замърсители от изолаторите и други повърхности.

Преди всяко годишно грозово сезон, трябва да се проведе пълна проверка на високо- и нисконапрегнатите удари и заземляващи води. Несъответстващите удари трябва да бъдат заменени. Заземляващите води трябва да са свободни от порутени жици, лоши сварки или прекъсвания. Алюминиевите проводници никога не трябва да се използват за заземляващи води; вместо това се препоръчват стоманени пръчки с диаметър 10-12 мм или стоманени плоски ленти 30×3 мм.

Съпротивлението на заземяването трябва да се изпитва ежегодно през зимата при благоприятни метеорологични условия (поне една седмица непрекъснато ясно време). Несъответстващите системи за заземяване трябва да бъдат ремонтирани.

Връзките между терминалите на трансформатора и въздушните линии на високо- и нисконапрегнатата страна трябва да използват медно-алуминиеви преходни компоненти или медно-алуминиеви клипси. Преди връзката, повърхностите на тези компоненти трябва да бъдат полирани с фин хартия и покрити с подходящо количество проводима мастика.

При управление на ключовете за промяна на напрежението на трансформатора, трябва стриктно да се спазват процедурите. След регулиране, трансформаторът не трябва да бъде веднага въведен обратно в експлоатация. Вместо това, стойностите на DC съпротивлението на всеки фаза трябва да бъдат измерени с мост, преди и след операцията, и да се сравнят. Ако не се наблюдават значителни промени, след операцията трябва да се сравнят DC съпротивленията между фази и линии, с фазови различия, които не надхвърлят 4%, и линейни различия под 2%. Ако тези критерии не са изпълнени, причината трябва да бъде установена и коригирана. Само след като са изпълнени тези изисквания, трансформаторът може да бъде въведен обратно в експлоатация.