Uzroci i rešenja za visoku stopu grešaka distribucijskih transformatora

1. Uzroci otkaza u poljoprivređačkim distribucijskim transformatorima

(1) Oštećenje izolacije

Snabdevanje strujom na ruralnim područjima obično koristi sisteme mješovitog snabdevanja od 380/220V. Zbog visokog udjela jednofaznih opterećenja, distribucijski transformatori često rade pod značajnom nesimetrijom trofaznog opterećenja. U mnogim slučajevima, nesimetrija prelazi dopušteni opseg naveden u standardima, što dovodi do ranog starenja, propadanja i otkaza izolacije vijkovskih namota, što konačno dovodi do opeklinog otkaza.

Kada distribucijski transformatori dugo vremena rade pod preopterećenjem, imaju greške na strani niskog napona ili su izloženi naglim povećanjima opterećenja, može doći do oštećenja zbog nedostatka zaštite. Nedostatak zaštitnih uređaja na strani niskog napona, zajedno s padnicima na strani visokog napona koji ne funkcioniraju na vrijeme (ili uopće ne funkcioniraju), dozvoljava transformatorima da prenose struje koje su daleko veće od njihovih nominativnih vrijednosti (ponekad više puta veće od nominativne struje). To dovodi do dramatičnog porasta temperature, ubrzava starenje izolacije i dovodi do opekline vijkova.

Nakon dugog vremena rada, komponente za zatvaranje, poput gumenih žica i štapića, stariju, puknu i otkazuju. Ako se to ne otkrije i zamijeni na vrijeme, dovodi do curenja ulja i pada razina ulja. Vlažnost iz zraka tada u velikoj mjeri penetrira izolacijsko ulje, drastično smanjujući njegov dielektrični pritisak. Značajan nedostatak ulja može izložiti promjenjivu vezu zraku, što dovodi do apsorpcije vlage, isparkavanja, kratičnih spojeva i opekline transformatora.

Otkazi mogu nastati i zbog proizvodnih defekata. Nedostatak proizvodnih procesa, nepotpuna impregnacija slojeva namota lakom (ili lošeg kvalitetnog izolacijskog laka), nedovoljno sušenje i nesigurno svarenje spajanja namota mogu stvoriti ranjive mjesta izolacije. Također, dodavanje nižeg kvalitetnog izolacijskog ulja tokom održavanja ili dopustanje da vlažnost i prljavštine uđu tijekom popravaka smanjuje kvalitetu ulja i jačinu izolacije, što konačno dovodi do otkaza izolacije i opekline transformatora.

(2) Previsoki napon

Zaštita od munjice često otkazuje zbog otpora zemljanja koji ne zadovoljavaju zahtjeve. Čak i kada su inicijalno u skladu, sustavi zemljanja mogu se s vremenom detergirati zbog korozije čelika, oksidacije, slomljenja ili loših savarenja, što dovodi do dramatičnog porasta otpora zemljanja i ostavlja transformatore ranjivima na oštećenje od munji.

Nepodudaranje u konfiguraciji zaštite od munjice je često. Mnogi poljoprivređački distribucijski transformatori imaju ograničivače prenapona instalirane samo na strani visokog napona. Budući da se u ruralnom snabdevanju uglavnom koriste transformatori Yyn0 priključeni, udar munje može generirati pozitivne i obrnutotransformacione prenapone. Bez zaštite od prenapona na strani niskog napona, transformatori postaju značajno ranjiviji na oštećenje od ovih prenapona.

Ruralni 10kV elektroenergetski sistemi često iskušavaju feromagnetnu rezonanciju. Tijekom događaja previsokog napona zbog rezonancije, primarni struja distribucijskih transformatora može drastično porasti, opeknuvši vijkove ili uzrokujući isparkavanje izolatora i čak eksploziju.

(3) Loši uvjeti rada

Tijekom visokih temperatura u letnje periode ili kada transformatori dugo vremena rade pod preopterećenjem, temperature ulja drastično porastu. To teško utječe na disipaciju toplote i ubrzava starenje, propadanje i otkaz izolacije, značajno skraćujući životnu vijek transformatora.

(4) Nepravilna operacija promjenjive veze ili loša kvaliteta

Potrošnja struje u ruralnim područjima karakterizira se raspršenim opterećenjima, jakim sezonskim uzorcima, velikim razlikama između vrha i doline, dugim linijama niskog napona i značajnim padom napona, što dovodi do značajnih fluktuacija napona. To dovodi do toga da ruralni električari često sami prilagođavaju promjenjive veze transformatora. Većina tih prilagodbi ne slijedi pravilne procedure, a DC otpori se nakon operacije ne mjere i uspoređuju prije vraćanja u upotrebu. Kao rezultat, mnogi transformatori otkazuju zbog nepravilnog položaja promjenjive veze, lošeg kontakta, povećanja otpora kontakta i opekline promjenjivih veza.

Loše kvalitetne promjenjive veze s nedovoljnim statičkim i dinamičkim kontaktom, ili neusklađenim indikatorima položaja (gdje vanjska oznaka ne odgovara stvarnom unutrašnjem položaju), mogu uzrokovati isparkavanje i kratične spojeve nakon komisije, što dovodi do oštećenja promjenjivih veza ili čitavih vijkova.

(5) Problemi sa zemljanjem jezgra transformatora

Problemi kvalitete u distribucijskim transformatorima mogu dovesti do toga da izolacijski lak između silicijskih čelikastih listića stari premačano tijekom dugog vremena rada, što dovodi do višetockog zemljanja jezgra i otkaza transformatora.

(6) Dugotrajna preopterećena radnja

Sa ekonomskim razvojem na ruralnim područjima, potreba za strujom se značajno povećala. Međutim, nedovoljno dodavanje novih transformatora ili zamjena s većim kapacitetom prisilila je postojeće transformatore da stalno rade pod preopterećenjem. Također, visok udio jednofaznih opterećenja na ruralnim područjima čini teškim postizanje ravnoteže trofaznog opterećenja, što dovodi do toga da određene faze doživljavaju značajno dugotrajno preopterećenje, dok struja neutralnog voda značajno prelazi dopuštenim vrijednostima. Ovi uvjeti konačno dovode do opekline transformatora.

2. Protumjere

Prema relevantnim standardima, svaki distribucijski transformator mora imati tri temeljna zaštita: zaštitu od munjice, zaštitu od prekidnog stanja i zaštitu od preopterećenja.

Za zaštitu od munjice, ograničivači prenapona moraju biti instalirani na oba niska i visoka napona transformatora, s preferencijom za ograničivače prenapona od oksida cinka.

Zaštitu od preopterećenja i kratak spoj treba razmatrati zasebno. Padajući prekidači na strani visokog napon trebali bi prvenstveno štititi od unutrašnjih grešaka kratkog spoja unutar transformatora, dok bi uslovi preopterećenja i kratki spojevi na strani niskog napon trebali se rešavati prekidačima ili prevodnicima instaliranim na strani niskog napona.

Tokom rada, fazi talasni tokovi trebaju redovno da se nadgledaju pomoću kleštiva za merenje da bi se proverilo da li nesaglasica u opterećenju tri faze ostaje unutar dopuštenih granica. Kada se otkrije prekomerno neslaganje, potrebno je odmah pre raspoređivanje opterećenja kako bi se neslaganje vratilo unutar standardnih granica.

Redovna inspekcija i ispitivanje distribucijskih transformatora prema predpisanim programima su neophodni. Inspektori trebaju da provere boju, nivo i temperaturu ulja za normalnost, kao i da potraže curenje ulja. Površine izvodnika treba da se pregledaju za oznake prerastanja ili otpornosti. Sve anomalije moraju biti odmah ispravljene. Takođe se preporučuje periodično čišćenje spoljašnjosti transformatora kako bi se uklonili prljavština i kontamini s površina izvodnika i drugih površina.

Pre svakog godišnjeg grmljavinskog sezona, potrebno je da se provede temeljita inspekcija ograničilaca visokog i niskog napona i vodova do zemljišta. Neusklađeni ograničilači moraju biti zamenjeni. Vodovi do zemljišta moraju biti slobodni od pokvarenih žica, loših savarenih spojeva ili prekida. Aluminijumske vodove nikad ne treba koristiti za vode do zemljišta; umesto toga, preporučuju se čelični štapovi prečnika 10-12mm ili ravni čelični traci 30×3mm.

Otpor zemljišta treba da se ispituje godišnje tokom zime pod povoljnim vremenskim uslovima (barem jedna nedelja neprekidnog sunčanog vremena). Neusklađeni sistemi zemljišta moraju biti ispravljeni.

Spojevi između terminala transformatora i povazdušnih vodova na strani visokog i niskog napona trebaju koristiti prelazne komponente bakar-aluminijum ili opreme za pričvršćivanje bakar-aluminijum. Pre veze, površine ovih komponenti trebaju da se poliraju finim papirnatim šljunkom i naneti odgovarajuće količine provodne masti.

Kada se operišu selektori tapova transformatora, procedure moraju biti strogo slijedene. Nakon podešavanja, transformator ne treba odmah vraćati u rad. Umjesto toga, treba mjeriti vrijednosti DC otpora svake faze pomoću mosta prije i poslije operacije i usporediti ih. Ako se ne primijete značajne promjene, trebalo bi usporediti postoperativne vrijednosti DC otpora među fazama i linijama, s razlikom faza koja ne prelazi 4% i razlikom linija manjom od 2%. Ako ovi kriteriji nisu ispunjeni, mora se identificirati uzrok i ispraviti. Tek nakon što su ispunjeni ovi zahtjevi, transformator treba vratiti u rad.