Årsaker og løsninger for høy feilrate hos distribusjonstransformatorer

1. Årsaker til mislykkelser i landbrukfordeltransformatorer

(1) Isolasjonskader

Landbruksstrømforsyning bruker ofte 380/220V-miksede forsyningsystemer. På grunn av den høye andelen enefasebelasted, opererer fordeltransformatorer ofte under betydelig tre-fase lastubalansering. I mange tilfeller overstiger ubalansen det tillatte området angitt i standarder, noe som fører til forhastet aldring, forringelse og mislykket isolasjon av transformatorvindingene, og endelig til brann.

Når fordeltransformatorer opplever langvarige overlastsituasjoner, lavspenns side linjeavvik eller plutselige betydelige økninger i last, kan skader oppstå på grunn av utilstrekkelig beskyttelse. Fraværet av beskyttelsesenheter på lavspennsiden, sammen med at utslagsfusibler på høy-spennsiden ikke fungerer på tide (eller sletten ikke fungerer), tillater at transformatorer bærer strømmer langt over deres spesifiserte verdier (noen ganger flere ganger spesifisert strøm). Dette fører til dramatiske temperaturøkninger, som akselererer isolasjonsaldring og fører til vindingbrann.

Etter langvarig drift, forverres tettelementer som kautsjukperler og tettpakker, sprukker og mislykkes. Hvis dette ikke blir raskt oppdaget og erstattet, fører det til oljelekkasje og nedgang i olnivå. Fukt fra luften kommer da inn i isolerende olje i store mengder, noe som dramatisk reduserer dens dielektriske styrke. Alvorlig oljemangel kan eksponere tapendringskontaktoren for luft, som fører til fuktighetsabsorpsjon, utslipp, kortslutning og transformatorbrann.

Produksjonsfeil bidrar også til mislykkelser. Utilstrekkelige produksjonsprosesser, ufullstendig vernissimpregnering av vindingslag (eller dårlig kvalitets isolerende verniss), utilstrekkelig tørking og ureliable vindingforbindelsesløydinger kan skape isolasjonsutfordringer. I tillegg, ved å legge til substandard isolerende olje under vedlikehold eller la fuktighet og forurensninger komme inn under reparasjoner, forverres oljekvaliteten og isolasjonsstyrken, og fører til slutt til isolasjonsnedbryting og transformatormislykke.

(2) Overvoltage

Lynbeskyttelse mislykkes ofte på grunn av jordmotstandverdier som ikke oppfyller krav. Selv når de er initielt i samsvar, kan jordsystemer forverres over tid på grunn av korrosjon, oksidasjon, brudd eller dårlige sveiselokker, noe som fører til dramatiske økninger i jordmotstand og gjør transformatorer sårbare for lynskade.

Ukorrekt konfigurert lynbeskyttelse er vanlig. Mange landbrukfordeltransformatorer har kun surgestoppers installert på høy-spennsiden. Siden landbruksstrømforsyning hovedsakelig bruker Yyn0-koblede transformatorer, kan lynnedslag generere både positive og omvendte transformasjons-overvoltage. Uten lavspenns-side surgestop beskyttelse, blir transformatorer betydelig mer sårbare for skade fra disse overvoltage.

Rurale 10kV-strømsystemer opplever ofte ferromagnetisk resonans. Under resonansovervoltage-hendelser, kan primærstrømmen i fordeltransformatorer øke dramatisk, brenne vindinger eller føre til bushing flashover og selv eksplosjon.

(3) Dårlige driftsbetingelser

Under sommerens høye temperaturperiode eller når transformatorer opererer kontinuerlig under overlast, stiger oljetemperaturen for mye. Dette påvirker alvorlig varmeavledning og akselererer isolasjonsaldring, forringelse og mislykke, og forkorter betydelig transformatorlivstid.

(4) Ukorrekt tapendringsoperasjon eller dårlig kvalitet

Landbruksstrømforbruk har spredte belasted, sterke sesongmønstre, store topp-dal forskjeller, lange lavspenns linjer, og betydelige spenningsfall, noe som fører til store spenningsfluktuasjoner. Dette fører til at lokale elektrikere ofte justerer transformatorers tapendringer selv. De fleste av disse justeringene følger ikke riktige prosedyrer, og DC motstandverdier måles ikke og sammenlignes etter operasjon før retur til drift. Som et resultat, mislykkes mange transformatorer på grunn av feil plasserte tapendringer, dårlig kontakt, økt kontaktmotstand, og brennende tapendringer.

Dårlig kvalitets tapendringer med utilstrekkelig statisk og dynamisk kontakt, eller upassende posisjonsindikatorer (der eksterne merknader ikke samsvarer med faktiske interne posisjoner), kan føre til utslipp og kortslutningsulykker etter inntak, som resulterer i skadde tapendringer eller hele vindinger.

(5) Transformatorkjernens jordingsproblemer

Kvalitetsproblemer i fordeltransformatorer kan føre til at isolerende verniss mellom silisijernplater aldrer for tidlig under langvarig drift, noe som fører til flerpunkt kjerning og transformatormislykke.

(6) Langvarig overlastdrift

Med økonomisk utvikling i landdistrikter, har strømbehovet økt drastisk. Imidlertid, utilstrekkelig tilførsel av nye transformatorer eller erstatning med høyere kapasitetsenheter, har tvinget eksisterende transformatorer til å operere kontinuerlig under overlast. I tillegg, den høye andelen enefasebelasted i landlige områder gjør tre-fase lastbalansering vanskelig å oppnå, noe som fører til at visse faser opplever alvorlig langvarig overlasting, mens nøytral linjestruken betydelig overstiger tillatte verdier. Disse forholdene fører til slutt til transformatorbrann.

2. Mottiltak

Ifølge relevante standarder, må hver fordeltransformator ha tre grunnleggende beskyttelser: lynbeskyttelse, kortslutningsbeskyttelse og overlastbeskyttelse.

For lynbeskyttelse, må surgestoppers installeres på både høy- og lavspennssider av transformator, med sinkoksid-surge stoppers som foretrukket valg.

Kortslutning- og overbelastningsbeskyttelse bør vurderes separat. Høyspenningsfallutsikter bør hovedsakelig beskytte mot interne kortslutninger i transformator, mens overbelasted tilstand og lavspenningskortslutninger bør håndheves av lavspenningssikringer eller sikringstapp som er installert på lavspenningsiden.

Under drift bør fasebelastningsstrømmer regelmessig overvåkes med klemmametere for å verifisere at tre-fase belastningsubalans forblir innenfor tillatte grenser. Når det oppdages unormal ubalans, er umiddelbar omfordeling av belastningen nødvendig for å bringe ubalansen innenfor standardgrensene.

Regelmessig inspeksjon og testing av distribusjonstransformatorer ifølge foreskrevet program er essensielt. Inspektører bør sjekke oljeens farge, nivå og temperatur for normalitet, og se etter oljelas. Overflater av bushinger bør undersøkes for flashover eller utslippsmarkeringer. Eventuelle anormaliteter må håndteres umiddelbart. Det anbefales også periodisk rensing av transformatoryttersider for å fjerne støv og forurensninger fra bushinger og andre overflater.

Før hver årlig tordenstormsesong, må en grundig inspeksjon av både høy- og lavspenningsnedslagshanterere og jordførere gjennomføres. Ikke-samsvarende nedslagshanterere må erstattes. Jordførere må være fri for brudd, dårlige sveiser eller knuse. Aluminiumledere bør aldri brukes som jordførere; istedenfor anbefales stålstenger med diameter 10-12mm eller flate stålstrenger 30×3mm.

Jordmotstand må testes årlig under gunstige værbetingelser (minst en uke med kontinuerlig klart vær) om vinteren. Ikke-samsvarende jordsystemer må rettes opp.

Tilkoblinger mellom transformatorterminaler og overhengende ledningsledere på både høy- og lavspenningsiden bør bruke koblingskomponenter for kobling av kobber-aluminium eller kobber-aluminiumsklemmer. Før tilkobling, bør overflater av disse komponentene poleres med fint sandpapir og dekket med et passende mengde leddgripe.

Når man opererer tap-changere i transformator, må prosedyrer følges strengt. Etter justering, bør ikke transformatoren umiddelbart settes tilbake i drift. I stedet, må DC-motstandsverdiene for hver fase måles med en broen før og etter drift og sammenlignes. Hvis ingen betydelige endringer observeres, skal post-drift fase-til-fase og linje-til-linje DC-motstandsverdier sammenlignes, med fasen forskjeller som ikke overstiger 4% og linje forskjeller mindre enn 2%. Hvis disse kriteriene ikke er oppfylt, må årsaken identifiseres og rettet. Bare etter at disse kravene er oppfylt, kan transformatoren settes tilbake i drift.