Principals causes de falla del transformador de distribució H59

1. Sobrecàrrega

En primer lloc, amb la millora dels nivells de vida de les persones, el consum d'electricitat ha augmentat ràpidament en general. Els transformadors de distribució H59 originals tenen una capacitat petita—“un cavall petit arrossegant un carretó gran”—i no poden satisfer les necessitats dels usuaris, provocant que els transformadors funcionin en condicions de sobrecàrrega. En segon lloc, les variacions estacionals i les condicions meteorològiques extrems porten a una demanda màxima d'electricitat, causant que els transformadors de distribució H59 operin sobrecarregats.

A causa de l'operació de sobrecàrrega a llarg termini, els components interns, les bobines i l'aïllament d'oli es desgasten prematurament. La càrrega dels transformadors és en gran mesura estacional i dependent del temps—especialment en zones rurals durant les temporades agrícoles intensives, quan els transformadors operen a ple rendiment o sobrecarregats, mentre que per la nit funcionen amb una càrrega lleugera. Això resulta en una gran variació de la corba de càrrega, amb temperatures d'operació que arriben a més de 80 °C al píxel i cauen fins a 10 °C al mínim.

Més encara, les inspeccions dels transformadors rurals mostren que cada transformador acumula més de 100 grams d'humitat al fons, en mitjana. Aquesta humitat entra a través de l'acció respiratòria de l'oli del transformador durant l'expansió i contractació tèrmica i després precipita fora de l'oli. Addicionalment, els nivells insuficients d'oli baixen la superfície de l'oli, augmentant l'àrea de contacte entre l'oli aïllant i l'aire, accelerant l'absorció d'humitat de l'atmosfera. Això redueix la força interna d'aïllament, i un cop l'aïllament es degrada per davall d'un llindar crític, ocorren fallades internes i defectes de curtcircuït.

2. Ompliment Il·legal d'Oli als Transformadors de Distribució H59

Un electricista va omplir d'oli un transformador de distribució H59 mentre estava engegat. Una hora després, el fusible de caiguda de tensió elevada va saltar en dues fases, acompanyat d'una lleugera projecció d'oli. L'inspecció in situ va confirmar la necessitat d'una reparació major. Les causes principals de la cremada del transformador van ser:

• L'oli de transformador nou afegit era incompatible amb l'oli existent a l'interior de la cistella. Els oils de transformador tenen formulacions base diferents, i generalment es prohibeix barrejar tipus diferents.

• S'afegí oli sense desengegar el transformador. Barrejar oli calent i fred accelerà la circulació interna, removint l'humitat del fons i distribuint-la a les bobines de alta i baixa tensió, reduint l'aïllament i causant defectes.

• Es va utilitzar oli de transformador subestàndard.

3. Compensació Inadequada de Potència Reactiva Provocant Sobre-tensió Resonant

Per reduir les pèrdues de línia i millorar l'utilització de l'equipament, les normatives recomanen instal·lar dispositius de compensació de potència reactiva en els transformadors de distribució H59 amb una capacitat superior a 100 kVA. No obstant això, si la compensació està configurada inadequadament—tal que la reactància capacitiva total equivalgui a la reactància inductiva total en el circuit—pot produir-se una ferroresonància en la línia i l'equipament connectat, provocant sobre-tensió i sobre-corrent que poden cremar el transformador H59 i altres dispositius elèctrics.

4. Sobre-tensió Resonant del Sistema

En les xarxes de distribució rural de 10 kV, les línies varien en longitud, altura respecte al terra i mida del conductor. Juntes amb el commutació freqüent dels transformadors H59, màquines de soldar, condensadors i càrregues grans, els paràmetres del sistema canvien significativament. A més, el terra unitari intermitent en un sistema de 10 kV amb neutre no aterrada pot activar la sobre-tensió resonant. Quan això ocorre, els casos menors resulten en fusibles de tensió elevada salts; els casos greus provoquen la cremada del transformador, i en casos rars, flashover o explosió de les bossalles.

5. Sobre-tensió per Raig

Els transformadors de distribució H59 han de estar equipats, segons les normatives, amb paraigües qualificades en els costats de alta i baixa tensió per mitigar els danys causats pels raigs i les sobre-tensions resonants a les bobines i les bossalles. Les causes comunes de danys relacionats amb la sobre-tensió inclouen:

• Instal·lació o prova inadequada de paraigües. Normalment, tres paraigües comparteixen un sol punt de terra. Amb el temps, la corrosió deguda a l'exposició a les condicions meteorològiques o la mala manteniment pot trencar o degradar aquesta connexió a terra. Durant els esdeveniments de raig o sobre-tensió resonant, una aterrada inadequada impedeix la descàrrega efectiva a terra, provocant la fallada del transformador.

• Excessiva confiança en la cobertura d'assegurança. Molts usuaris assumen que, ja que el transformador està assegurat, la instal·lació i prova de paraigües no són necessàries—creient que els asseguradors cobriran les fallades. Aquesta mentalitat ha contribuït significativament al dañ ampliament repartit dels transformadors a lo llarg dels anys.

• Emfàsic únicament en els paraigües del costat de tensió elevada mentre s'ignora el costat de baixa tensió. Sense paraigües de baixa tensió, un raig al costat de baixa tensió pot induir surts de tensió inversa que stressen la bobina de tensió elevada i potencialment enderroquen també la bobina de baixa tensió.

6. Curtcircuït Secundari

Quan ocorre un curtcircuït secundari, corrents de curtcircuït diverses vegades superiors a la corrent nominal flueixen al costat secundari. Una corrent corresponentment gran també flueix al costat primari per contrarestar l'efecte demagnetitzador de la corrent de fallada secundària. Aquests corrents massives:

• Generen un estrès mecànic enorm a les bobines, comprimint les bobines, alliberant l'aïllament principal i intercapa, i causant deformacions;

• Provoca un augment de temperatura ràpid en ambdós bobinatges. Si els fusibles estan mal dimensionats o són substituïts per fils de cobre/alumini, els bobinatges es poden cremar ràpidament.

7. Contacte deficient al canvi de tocs

• Canvis de tocs de baixa qualitat amb disseny defectuós, pressió insuficient de la molla o contacte incomplet entre els contactes mòbils i fixos, poden reduir la distància d'aislament entre els contactes desalinejats, provocant arcing, circuits curts i cremat ràpid dels bobinatges de toc o de les totalitats de bobines.

• Error humà: Alg uns electricistes malinterpreten els principis del canvi de tocs sense càrrega. Després de l'ajust, els contactes podrien estar només parcialment enganxats. Alternativament, la operació a llarg termini provoca contaminació als contactes fixos, resultant en contacte deficient, arcing i fallada final del transformador.

8. Port respira bloquejat
Els transformadors de més de 50 kVA solen tenir un "respira" instal·lat en el dipòsit conservador. La carcassa del respira és habitualment un cilindre transparent de vidre omplert amb dessecant. És fragile durant el transport, per tant, els fabricants sovint envien unitats amb una petita placa quadrada de metall boltxada sobre el port respira en lloc d'instal·lar el respira real, per prevenir l'entrada d'hidrogen.

En la comissió, aquesta placa de metall ha de ser eliminada prontament i reemplaçada pel respira funcional. Si no, el calor generat durant l'operació provoca l'expansió del oli i un increment de la pressió interna. Sense un respira funcional, el oli no pot circular correctament, el calor no pot dissipar-se, i les temperatures del nucli i els bobinatges continuen augmentant. L'aislament es degrada continuament fins que el transformador finalment es crema.

9. Altres problemes
Problemes comuns en l'operació i manteniment diari dels transformadors de distribució H59 inclouen:

• Durant el manteniment o instal·lació, apretar o aflojar la tarraca de la barra conductora pot fer girar la barra, causant contacte entre els cables de cobre suau secundaris—provocant circuits curts entre fases o trencant els cables primaris.

• Deixar caure eines o objectes accidentalment durant el treball en el transformador pot danar els embolcallaments, causant flashover menors a terra o circuits curts severes.

• Després del manteniment, proves, o substitució de cables en transformadors en paral·lel, no verificar la seqüència de fase i reconectar aleatòriament pot resultar en fasing incorrecte. Quan s'energitzen, corrents círculants grans flueixen, cremant el transformador.

• Les caixes de mesura antirrobo instal·lades en el costat de baixa tensió sovint patixen limitacions d'espai i mala feina—algunes connexions estan simplement envoltades amb fil. Això crea una resistència de contacte alta a les terminals de BT, causant sobrecalentament i arcing sota càrrega pesada, eventualment cremant les barres conductoras.