Vzroki in rešitve za visoko stopnjo odpovedi distribucijskih transformatorjev

1. Razlogi za odpoved poljškopskih distribucijskih transformatorjev

(1) Poškodba izolacije

V ruralnem oskrbovanju z električno energijo se običajno uporabljajo mešani sistemi oskrbe s 380/220 V. Zaradi visokega deleža enofaznih obremenitev distribucijski transformatorji pogosto delujejo pod veliko nesimetrijo trofazne obremenitve. V mnogih primerih preseže ta nesimetrija dovoljeni obseg, določen v standardih, kar povzroča predčasno staranje, opadanje in odpoved izolacije vinčev transformatorja, kar končno vodi do izgoritve.

Ko distribucijski transformatorji dolgo delujejo pod pogoji pretovarbe, imajo napake na strani nizkega napetosti ali se pojavi nenadni velik povečan zalog, lahko pride do poškodb zaradi nedostatka varnostnih ukrepov. Absence varnostnih naprav na strani nizkega napetosti, skupaj s padanjem varnikov na strani visokega napetosti, ki ne delujejo pravočasno (ali sploh ne delujejo), omogoča, da transformatorji nosijo tok, ki je znatno večji od njihove nominalne vrednosti (občasno večkrat večji). To povzroča drastičen poveček temperature, pospešuje staranje izolacije in vodi do izgoritve vinčev.

Po dolgem delovanju se gume in gume, ki služijo kot tesne elemente, razpadajo, trčijo in odpadejo. Če to ni hitro zaznano in zamenjano, to vodi do iztekanja olja in upadanja ravni olja. Vlaga iz zraka potem v velikih količinah vstopi v izolacijsko olje, kar drastično zmanjša njegovo dielektrično čvrsto. Zelo slaba raven olja lahko izpostavi tap changer zraku, kar vodi do absorpcije vlage, razbada, kratkih zaprtij in izgoritve transformatorja.

Tudi proizvodne napake prispevajo k odpovedi. Neustrezni proizvodni postopki, nepopolna impregnacija vinčev s lakom (ali slabokakovostni izolacijski lak), nedostatečno sušenje in nerazvedljivo varjenje stikov vinčev lahko ustvarijo ranljivosti v izolaciji. Dodajanje slabe kakovosti izolacijskega olja med vzdrževanjem ali dovoljenje, da vlaga in onesnaženost vstopita med popravili, degradira kakovost olja in čvrsto izolacije, kar končno vodi do propada izolacije in odpovedi transformatorja.

(2) Previsoka napetost

Zaščita pred negativnostmi pogosto odpade zaradi vrednosti upornosti pri zemljenju, ki ne ustrezajo zahtevam. Tudi ko so na začetku v skladu, lahko zemljeni sistemi s časom odpadajo zaradi korozije, oksidacije, lomanja ali slabe varilne zlitine, kar povzroča drastičen poveček upornosti pri zemljenju in transformatorjev postane bolj ranljivi za škodo zaradi negativnosti.

Nenavadno je tudi nepravilna konfiguracija zaščite pred negativnostmi. Mnogi poljški distribucijski transformatorji imajo nadzornike nadmernega toka le na strani visokega napetosti. Ker se v ruralnem oskrbovanju z električno energijo uporablja predvsem Yyn0 povezanih transformatorjev, lahko negativnost ustvari pozitivne in obratne transformacijske previsoke napetosti. Brez zaščite pred negativnostmi na strani nizkega napetosti postanejo transformatorji znatno bolj ranljivi za škodo zaradi teh previsokih napetosti.

Ruralni sistem z 10 kV pogosto doživi ferromagnetni resonans. Med dogodki resonančne previsoke napetosti se primarni tok distribucijskih transformatorjev lahko zelo poveča, kar vodi do izgoritve vinčev ali do bljeska v puščicah in celo do eksplozije.

(3) Slabi pogoji delovanja

Med letskimi toplicami ali ko transformatorji delujejo pod pogoji pretovarbe, se temperatura olja zelo poveča. To hudo vpliva na odvajanje toplote in pospešuje staranje, opadanje in odpoved izolacije, kar bistveno skrči življenjsko dobo transformatorja.

(4) Nenavadno delovanje tap changer-ja ali slaba kakovost

Ruralno porabo električne energije karakterizirajo razpršene obremenitve, močne sezonske vzorce, velike razlike med vrhunskim in dolgim, dolgi nizi nizkega napetosti in veliki padec napetosti, kar vodi do velikih fluktuacij napetosti. To vodi do pogostih prilagoditev tap changer-ja transformatorja sama zase strani. Večina teh prilagoditev ne sledi pravilnim postopkom, in DC upornostne vrednosti po operaciji niso meritve in primerjave pred vračanjem v delo. Tako mnogi transformatorji odpadejo zaradi nenavadne postavitve tap changer-ja, slabe stikavnosti, povečane stikalne upornosti in izgoritve tap changer-ja.

Slabi tap changer-ji z nedostatočno statično in dinamično stikavnostjo ali neskladnimi kazalci položaja (kjer zunanji označevalci ne ujemajo z dejanskimi notranjimi položaji) lahko povzročijo razbade in kratka zaprtja po komisiji, kar vodi do poškodbe tap changer-ja ali celotnih vinčev.

(5) Težave z zemljenjem jedra transformatorja

Kakovostni problemi distribucijskih transformatorjev lahko povzročijo, da se izolacijski lak med silikatnimi listovi premagno staruje med dolgim delovanjem, kar vodi do večtočkovnega zemljenja jedra in odpovedi transformatorja.

(6) Dolgotrajno delovanje pod pretovarbo

S razvojem ruralne ekonomije se je dramatično povečala potreba po električni energiji. Vendar pa zaradi nedostatka dodatnih novih transformatorjev ali zamenjave s transformatorji višje kapacitete so obstoječi transformatorji prisiljeni delovati pod stalnimi pogoji pretovarbe. Poleg tega velika merila enofaznih obremenitev v ruralnih območjih težko dosežejo uravnoteženost trofazne obremenitve, kar vodi do tega, da nekatere faze doživijo dolgotrajno pretovarbo, medtem ko toki v neutralnem vodniku znatno presegajo dovoljene vrednosti. Ti pogoji končno vodijo do izgoritve transformatorja.

2. Protidejstva

Glede na relevantne standarde mora vsak distribucijski transformator imeti tri temeljne zaščite: zaščito pred negativnostmi, zaščito pred kratkim zaprtjem in zaščito pred pretovarbo.

Za zaščito pred negativnostmi morajo biti nameščeni nadzorniki nadmernega toka na obeh straneh transformatorja, visoko in nizko napetost, z oksidom cinka kot prednostno opcijo.

Zaščita pred preklopom in pretovarjem bi morala biti obravnavana ločeno. Padli preklopniki na visokonapetostni strani bi morali predvsem zaščititi pred notranjimi krati v transformatorju, medtem ko bi pretovarne stanje in kratke krožnice na nizkonapetostni strani morale obravnavati nizkonapetostni preklopniki ali vstave, nameščene na nizkonapetostni strani.

Med delovanjem je treba redno z merilnimi kleščmi spremljati fazne tokove naložbe, da se preveri, ali je neravnotežje naložbe treh fazi znotraj dopustnih mej. Ko se zazna prekomerno neravnotežje, je potrebno takojšnje preusmerjanje naložbe, da se neravnotežje privede v sklad s standardnimi omejitvami.

Redna preverjanja in testiranja distribucijskih transformatorjev glede na določen program so ključna. Preučevalci bi morali preveriti barvo, raven in temperaturo olja, da bi preverili njihovo normalnost, in iskati utrke olja. Površine izolatorjev bi morali preučiti po pogoji proženja ali razpoložilnih sledi. Vse nepravilnosti je treba takoj odpraviti. Tudi periodična čiščenja zunanjih površin transformatorjev za odstranitev šlamu in kontaminantov s površin izolatorjev in drugih površin je priporočljivo.

Pred vsako letno sezono grmljavosti je treba temeljito preveriti oba visokonapetostna in nizkonapetostna zaščitna naprava proti prepadnim napetostim ter zemljenjske vodnike. Nezdružljive zaščitne naprave je treba zamenjati. Zemljenjski vodniki morajo biti brez pokvarjenih žic, slabo zavarovanih mehurjev ali lomov. Za zemljenjske vodnike nikoli ne smemo uporabiti aluminijevih vodnikov, namesto tega pa se priporoča uporaba jeklenih palic premera 10-12 mm ali trakovi jekla 30×3 mm.

Upornost zemljenja je treba vsako leto testirati v zimskih mesecih pod ugodnimi vremenskimi pogoji (vsaj en teden zaporednega dobroga vremena). Nestrinska sistema zemljenja morajo biti popravljeni.

Povezave med terminali transformatorja in vodniki nadzorne linije na obema straneh, visoko in nizko napetosti, bi morale uporabljati prehodne komponente bakra in aluminija ali opremne klešči bakra in aluminija. Pred povezavo bi morale površine teh komponent biti polirane z tankozrnato papirico in premazane z ustrezno količino vodljive masti.

Pri delovanju preklapljalnika transformatorja je treba strogo upoštevati postopke. Po nastavitvi transformatorja ne sme biti takoj vračen v delovanje. Namesto tega je treba pred in po delovanju z mostom izmeriti DC upornost posameznih faz in primerjati. Če ni opaznih velikih sprememb, je treba po delovanju primerjati fazne in faza-do-faze DC upornosti, z razliko med fazami, ki ne presega 4%, in razliko med fazami, ki je manjša od 2%. Če ti merila niso izpolnjena, je treba identificirati in odpraviti vzrok. Le po izpolnitvi teh zahtev lahko transformator vrne v delovanje.