Elosztótranszformátorok magas hibaráta okai és megoldásai

1. Mezőgazdasági elosztási transzformátorok hibáinak okai

(1) Izolációs károsodás

A vidéki villamos energiával való ellátás tipikusan 380/220V vegyes ellátási rendszereket használ. A magas egyfázisú terhelések arányának következtében a terhelés gyakran jelentősen egyensúlytalan háromfázisú működést eredményez. Sok esetben az egyensúlytalanság meghaladja a szabványokban megfogalmazott engedélyezett tartományt, ami előidézi a transzformátorizoláció korai öregedését, romlását és kudarcát, végül pedig a kiégést.

Amikor a terhelés hosszan túlterheli a transzformátort, alacsony feszültségű oldali hiba történik, vagy hirtelen jelentős terhelési növekedés lép fel, a védelem hiánya miatt károsodás történhet. Az alacsony feszültségű oldalon lévő védelmi berendezések hiánya, valamint a magas feszültségű oldalon található hullámlebegők nem időben (vagy egyáltalán) történő működése lehetővé teszi, hogy a transzformátorok áramot viseljenek, ami jelentősen (néha többször is) meghaladja a nominál értéket. Ez drasztikus hőmérséklet-emelkedést eredményez, ami gyorsítja az izoláció öregedését, és a tekerők kiégését okozza.

A hosszú idejű működés során a gumi csomagolók, selyemcseppek és sima csomagolók romlanak, réseket kapnak, és kudarcba fulladnak. Ha ezeket nem rövidesen észlelik és cserélnek, olajszivárgást és az olajszint csökkenését okozzák. A levegőből származó pára nagy mennyiségben bejut az izoláló olajba, ami drasztikusan csökkenti a dielektrikus erejét. Súlyos olajhiány esetén a tap váltó kitérhet a levegőbe, ami párat vesz fel, diszcharge-t, rövidzártat, és a transzformátor kiégését okozza.

A gyártási hibák is hozzájárulnak a kudarchoz. Inadequate gyártási folyamatok, a tekerőrétegek teljesen nem áthatolt varnise (vagy rossz minőségű izoláló varnis), elégtelen szárazság, és megbízhatatlan tekerőcsatlakoztatások izolációs sebezhetőségeket hozhatnak létre. Emellett a karbantartás során alkalmazott alacsony minőségű izoláló olaj, vagy a javítás során bejutó pára és szennyeződések rombolják az olajminőséget és az izolációs erejét, végül pedig az izoláció megszakadását és a transzformátor kudarcát okozzák.

(2) Túlfeszültség

A villámlás elleni védelem gyakran kudarcba fullad, mert a földelés ellenállása nem felel meg a követelményeknek. Még akkor is, ha kezdetben megfelelő, a földelési rendszerek idővel romlhatnak acél fém romlásával, oxidálódással, töréssel vagy rossz hegesztéssel, ami drasztikusan növeli a földelési ellenállást, és a transzformátort a villámlás károsodásának kitetve hagyja.

A villámlás elleni védelem helytelen konfigurációja gyakori. Sok mezőgazdasági elosztási transzformátoron csak a magas feszültségű oldalon vannak telepítve ütközők. Mivel a vidéki villamosenergia-ellátás főleg Yyn0 csatlakozással rendelkező transzformátorokat használ, a villámlás pozitív és fordított transzformációs túlfeszültséget is generálhat. Az alacsony feszültségű oldalon nincs ütközővédelem esetén a transzformátorok jelentősen sebezhetőbbé válnak ezen túlfeszültségekkel szemben.

A vidéki 10kV energia-rendszerek gyakran ferromágneses rezonanciát tapasztalnak. A rezonancia túlfeszültségek során a transzformátorok elsődleges áramának jelentősen növekedhet, ami a tekerők kiégését, vagy a porcelángörcsök fénytörikését, akár robbanást is okozhat.

(3) Rossz működési feltételek

A nyári meleg időszakban, vagy amikor a transzformátorok hosszan túlterhelt állapotban működnek, az olaj hőmérséklete jelentősen emelkedik. Ez komolyan befolyásolja a hővezetést, és gyorsítja az izoláció öregedését, romlását és kudarcát, jelentősen rövidítve a transzformátor élettartamát.

(4) Helytelen tap váltó működés vagy rossz minőség

A vidéki villamos energiával való fogyasztás szórt terhelések, erős szezonális mintázatok, nagy csúcs-völgy különbségek, hosszú alacsony feszültségű vezetékek, és jelentős feszültség-csökkenések miatt jelentős feszültség-ingadozásokat okoz. Ezért a vidéki villamosmérnökök gyakran saját kezükkel állítják a transzformátorok tap váltóját. A legtöbb esetben ezek az állítások nem követik a megfelelő eljárásokat, és a DC ellenállás értékeit nem mérjék és nem hasonlíttatják meg a működés után, mielőtt a berendezés újra használatba kerülne. Ennek eredményeként sok transzformátor kudarcba fullad a helytelen tap váltó beállítás, a rossz kapcsolat, a növekedett kapcsolati ellenállás, és a kiégés miatt.

A rossz minőségű tap váltók, amelyek statikus és dinamikus kapcsolatai nem megfelelőek, vagy a helyzetjelzők nem illenek (ahol a külső jelölések nem felelnek meg a tényleges belső helyzeteknek), diszcharge-t és rövidzártat okozhatnak a beavatkozás után, ami a tap váltó vagy a teljes tekerő károsodását eredményezi.

(5) Transzformátor magföldelési problémák

A mezőgazdasági elosztási transzformátorok minőségi problémái miatt a silíciumvaslapok közötti izolációs varnis hosszú távú működés során korai öregedésre és több pontú magföldelésre adhat place, ami a transzformátor kudarcát eredményezi.

(6) Hosszú távú túlterhelési működés

A vidéki gazdasági fejlődés miatt a villamos energia igénye jelentősen nőtt. Ugyanakkor a transzformátorok számának növelése vagy a nagyobb kapacitású egységek cseréje elégtelen volt, ami a meglévő transzformátorokat hosszú távon túlterhelt állapotban működteti. Ezenfelül a vidéki területeken a magas egyfázisú terhelések aránya nehézzé teszi a háromfázisú terhelés egyensúlyának elérését, ami bizonyos fázisokat hosszú távon jelentősen túlterheli, miközben a neutrális vonal áramai jelentősen meghaladják a megengedett értékeket. Ezek a feltételek végül a transzformátor kiégését okozzák.

2. Ellenintézkedések

A releváns szabványok szerint minden elosztási transzformátorhoz három alapvető védelem kell: villámlás elleni védelem, rövidzár elleni védelem, és túlterhelés elleni védelem.

A villámlás elleni védelemhez mindkét oldalon, a magas és alacsony feszültségű oldalon, ütközőknek kell telepítve lenni, a zink-oxid ütközők a preferált opciók.

A rövidzártási és a túlterheléses védelem külön-külön kell, hogy legyen megfontolva. A magasfeszültségi oldali esőkigyűjtőek főleg a transzformátor belső rövidzártási hibáit védik, míg a túlterhelési állapotokat és a alacsonyfeszültségi vonalak rövidzártását a alacsonyfeszültségi oldalon telepített átmenetek vagy esőkigyűjtők kezelik.

A működés során a fázis-terhelési áramok rendszeresen kell, hogy legyenek ellenőrizve csuklóammertékkel, hogy ellenőrizze, a háromfázisú terhelési egyensúly maradjon a megengedett határok között. Ha túl nagy egyensúlytalanság észlelhető, azonnal szükséges a terhelés újraelosztása, hogy az egyensúlyt a szabványos határok közé hozza.

A szabályozott ütemezés szerinti elosztási transzformátorok rendszeres ellenőrzése és tesztelése alapvetően fontos. Az ellenőröknek ellenőrizniük kell az olaj színét, szintjét és hőmérsékletét a normális működéshez, valamint figyelniük kell az olajcsökkentésre. A bukszorka felületeinek vizsgálata szükséges villámugrás vagy kioltási jelek után. Bármi rendellenesség azonnal kezelendő. A transzformátor külső részeinek rendszeres tisztítása is ajánlott, hogy eltávolítsa a szennyező anyagokat a bukszorkák és más felületekről.

Minden évben, a viharszezon előtt, a magas- és alacsonyfeszültségi ingadozóvédelmi elemek és a földelvezetők teljes ellenőrzése szükséges. A nem megfelelő ingadozóvédelmi elemeket lecserélni kell. A földelvezetőknek nincsenek szakadó szálai, rosszul összevarrásai vagy törései. Alumínium vezetékeket soha nem szabad használni földelvezetőként; ehelyett 10-12 mm átmérőjű acélrúgákat vagy 30×3 mm lapos acélból készült sávokat javasolunk.

A földrengésellenállás évente télen, kedvező időjárási feltételek mellett (legalább egy hét folyamatosan tiszta idő) kell, hogy legyen tesztelve. A nem megfelelő földelvezető rendszereket orvosolni kell.

A transzformátor termináljai és a magas- és alacsonyfeszültségi oldali légszer transzfervezetékei közötti kapcsolatokban cu-al transzferkomponenseket vagy cu-al berendezéskomponenseket kell használni. A kapcsolatok előtt ezeknek a komponenseknek a felületeit finom személyes papírral kell pöttyözni és megfelelő mennyiségű vezetőzsírozsal bevonni.

A transzformátor tapváltók működtetésekor szigorúan kell követni a szabályzatot. A beállítás után a transzformátort nem szabad azonnal visszaállítani a szolgálatba. Ehelyett a DC-ellenállást minden fázisban a híd segítségével kell mérni a működés előtt és után, majd össze kell hasonlítani. Ha nincsenek jelentős változások, akkor a működés utáni fázis-fázis és vonal-vonal közötti DC-ellenállást kell összevetni, ahol a fáziskezdő különbségek nem haladhatják meg a 4%-ot, és a vonalkülönbségek nem haladhatják meg a 2%-ot. Ha ezek a feltételek nem teljesülnek, akkor a okot fel kell fedezni és orvosolni. Csak ennek a követelménynek a teljesülése után lehet a transzformátort visszaállítani a szolgálatba.