Причини та рішення для високого показника відмов у розподільчих перетворювачах

1. Причини відмов у сільськогосподарських розподільчих трансформаторах

(1) Пошкодження ізоляції

У сільському електропостачанні зазвичай використовуються системи змішаного живлення 380/220В. Через велику частку однофазних навантажень, розподільні трансформатори часто працюють при значному нерівномірному навантаженні трьохфазного типу. У багатьох випадках, ця нерівномірність перевищує допустимий діапазон, визначений стандартами, що призводить до раннього старіння, вироблення та відмови ізоляції обмоток трансформатора, що в кінцевому підсумку призводить до спалювання.

При тривалому перенавантаженні розподільних трансформаторів, аваріях на стороні низької напруги або гострому збільшенні навантаження, можуть виникати пошкодження через недостатню захист. Відсутність захисних пристроїв на стороні низької напруги, разом з невчасним (або взагалі відсутнім) спрацюванням випадкових запальників на стороні високої напруги, дозволяє трансформаторам проводити струми, які значно перевищують їх номінальні значення (іноді в кілька разів). Це призводить до значного зростання температури, швидкого старіння ізоляції та спалювання обмоток.

Після тривалої експлуатації, герметизуючі деталі, такі як резинові кульки та прокладки, старіють, тріскаються та втрачають свою функціональність. Якщо це не виявлено та не замінено вчасно, це призводить до витоку масла та зниження його рівня. Повітряний пар, що потрапляє в ізоляційне масло, значно зменшує його диелектричну міцність. Серйозна недостатність масла може призвести до відкриття переключника напруги повітря, що призводить до вберання вологи, розряду, коротких замикань та відмови трансформатора.

Дефекти виробництва також вносять свій вклад у відмови. Недостатні технологічні процеси, неповне пропітання обмоток лаком (або низькоякісний ізоляційний лак), недостатнє висушування та ненадійне зварювання з'єднань обмоток можуть створювати вразливості ізоляції. Додатково, додавання низькоякісного ізоляційного масла під час ремонту або занесення вологи та забруднення під час ремонту знижує якість масла та міцність ізоляції, що в кінцевому підсумку призводить до пробою ізоляції та відмови трансформатора.

(2) Перенапруга

Захист від блискавок часто втрачає свою ефективність через значення опору заземлення, які не відповідають вимогам. Навіть якщо спочатку вони відповідали вимогам, заземлюючі системи можуть вироблятися з часом через корозію сталі, окислення, поламання або погані зварювання, що призводить до значного зростання опору заземлення та вразливості трансформаторів до пошкоджень від блискавок.

Неправильна конфігурація захисту від блискавок є поширеною. Багато сільськогосподарських розподільних трансформаторів мають встановлені захисники від грозових наднапруг лише на стороні високої напруги. Оскільки сільське електропостачання переважно використовує трансформатори з підключенням Yyn0, удар блискавки може створювати как пряму, так и обернену перетворення наднапругу. Без захисту від наднапруг на стороні низької напруги, трансформатори стають значно більш вразливими до пошкоджень від цих наднапруг.

Системи електропостачання 10 кВ в сільській місцевості часто стикаються з феромагнітним резонансом. Під час подій резонансної наднапруги, первинний струм розподільних трансформаторів може значно збільшитися, що призводить до спалювання обмоток або відкриття відносин або навіть вибуху.

(3) Погані умови експлуатації

У періоди високих температур у літні місяці або при тривалому перенавантаженні трансформаторів, температура масла значно зростає. Це сильно впливає на теплообмін, прискорює старіння, вироблення та відмову ізоляції, значно скорочуючи термін служби трансформатора.

(4) Неправильна робота переключника напруги або низька якість

Електропотреба в сільській місцевості характеризується розсіяними навантаженнями, сильним сезонним коливанням, великими різницями між піком та долиною, довгими лініями низької напруги та значними випадками зниження напруги, що призводить до значних коливань напруги. Це призводить до того, що сільські електрики часто самостійно регулюють переключники напруги трансформаторів. Більшість таких регулювань не відповідає правильним процедурам, і значення струму постійного струму не вимірюються та не порівнюються після проведення операції перед поверненням до експлуатації. В результаті, багато трансформаторів відмовляють через неправильне положення переключника напруги, погане контактування, збільшення опору контакту та спалювання переключника напруги.

Переключники напруги низької якості з недостатнім статичним та динамічним контактом, або з неправильними показчиками положення (коли зовнішні позначення не відповідають фактичному внутрішньому положенню), можуть призводити до розряду та аварій короткого замикання після введення в експлуатацію, що призводить до пошкодження переключника напруги або всієї обмотки.

(5) Проблеми з заземленням сердечника трансформатора

Проблеми якості розподільних трансформаторів можуть призводити до раннього старіння ізоляційного лаку між пластинами силиконової сталі при довготривалій експлуатації, що призводить до багатоточкового заземлення сердечника та відмови трансформатора.

(6) Тривала робота при перенавантаженні

З розвитком сільської економіки, потреба у електроенергії значно зросла. Однак, недостатнє додавання нових трансформаторів або заміна на більш високопотужні моделі змусила існуючі трансформатори працювати тривалий час при перенавантаженні. Додатково, велика частка однофазних навантажень в сільській місцевості робить важким досягнення балансу трьохфазного навантаження, що призводить до значного перенавантаження певних фаз, а струми нейтральної лінії значно перевищують допустимі значення. Ці умови в кінцевому підсумку призводять до спалювання трансформатора.

2. Захисні заходи

Згідно з відповідними стандартами, кожен розподільний трансформатор повинен мати три основні захисти: захист від блискавок, захист від короткого замикання та захист від перенавантаження.

Для захисту від блискавок, захисники від грозових наднапруг повинні бути встановлені на обох сторонах трансформатора, як на високій, так і на низькій напрузі, з волого-оксидними захисниками як відреченням.

Захист від коротких замикань та перенавантаження повинен розглядатися окремо. Високовольтні падаючі предохранители повинні основно захищати від внутрішніх коротких замикань у трансформаторі, тоді як умови перенавантаження та короткі замикання на низьковольтній стороні повинні оброблятися низьковольтними автоматичними вимикачами або пальниками, встановленими на низьковольтній стороні.

Під час експлуатації поточні струми фаз повинні регулярно контролюватися за допомогою клещів для вимірювання струму, щоб перевірити, чи залишається незбалансованість трьохфазного навантаження в допустимих межах. При виявленні надмірного незбалансування необхідно негайно перерозподілити навантаження, щоб привести незбалансованість до стандартних меж.

Регулярна перевірка та тестування розподільчих трансформаторів згідно з встановленими графіками є важливим. Інспектори повинні перевіряти колір, рівень та температуру олії на нормальність, а також шукати поділки олії. Поверхні втулок слід перевіряти на наявність слідів пробою або розрядів. Будь-які відхилення повинні бути негайно усунуті. Також рекомендується періодичне очищення зовнішніх поверхонь трансформаторів, щоб вилучити бруд та забруднюючі речовини з втулок та інших поверхонь.

Перед кожним сезоном гроз кожного року необхідно провести детальну перевірку високовольтних та низьковольтних грозозахисних пристроїв та заземлювальних провідників. Несправні грозозахисні пристрої повинні бути замінені. Заземлювальні провідники повинні бути без порушень, таких як переривання ниток, погані зварки або розриви. Для заземлювальних провідників не слід використовувати алюмінієві провідники; замість цього рекомендуються сталеві прути діаметром 10-12 мм або плоскі сталеві стрічки 30×3 мм.

Опір заземлення повинен перевірятися щорічно зимою при сприятливих погодних умовах (принаймні тиждень постійної ясної погоди). Несправні системи заземлення повинні бути відновлені.

З'єднання між клемами трансформатора та провідниками надземних ліній на високовольтній та низьковольтній сторонах повинні використовувати медно-алюмінієві переходні компоненти або медно-алюмінієві зажими. Перед з'єднанням поверхні цих компонентів слід полірувати мелкоситним шліфувальним папером та покрити відповідною кількістю провідної змазки.

При роботі з комутаторами кроків напруги трансформатора процедури повинні суворо дотримуватися. Після налаштування трансформатор не повинен бути негайно повернути до експлуатації. Замість цього, значення опору постійного струму кожного фазового проводника повинні вимірюватися мостом перед та після операції та порівнюватися. Якщо значущих змін не спостерігається, значення опору постійного струму між фазами та лініями після операції повинні бути порівняні, з різницею фаз не більше 4% та різницею ліній менше 2%. Якщо ці критерії не виконуються, причина повинна бути виявлена та виправлена. Лише після виконання цих вимог трансформатор може бути повернутий до експлуатації.