Hlavní příčiny selhání transformátoru H59

1. Přetížení

Za prvé, s vylepšením životní úrovně lidí se spotřeba elektrické energie obecně zrychlila. Původní transformátory rozdělovače H59 mají malou kapacitu – „malý kůň táhne velký vůz“ – a nemohou splnit požadavky uživatelů, což způsobuje, že transformátory pracují v přetíženém stavu. Za druhé vedou sezónní kolísání a extrémní povětrnostní podmínky ke špičkové poptávce po elektrické energii, což dále způsobuje, že transformátory rozdělovače H59 běží v přetíženém stavu.

V důsledku dlouhodobého provozu v přetíženém stavu dochází k předčasnému stárnutí vnitřních komponent, vinutí a olejové izolace. Zatížení transformátoru je v mnoha případech sezónní a časově závislé – zejména ve venkovských oblastech během zaneprázdněných zemědělských období, kdy transformátory pracují na plné nebo přetížené kapacitě, zatímco v noci běží v lehkém zatížení. To má za následek velké kolísání zatížení, přičemž provozní teploty dosahují nad 80 °C v špičce a klesají až na 10 °C v minimu.

Kromě toho ukazují inspekce venkovských transformátorů, že každý transformátor v průměru shromažďuje více než 100 gramů vlhkosti na dně. Toto vlhkost proniká do transformátoru během dýchání transformátorového oleje při tepelném rozpínání a stahu a poté se z oleje vykrystalizuje. Kromě toho nedostatečná hladina oleje snižuje hladinu oleje, což zvyšuje plochu kontaktu mezi izolačním olejem a vzduchem, což urychluje absorbenci vlhkosti z atmosféry. To snižuje vnitřní sílu izolace a jakmile se izolace degraduje pod kritickou hranici, dochází k vnitřnímu prohození a krátké spojení.

2. Neoprávněné naplnění olejem transformátoru rozdělovače H59

Elektrotechnik přidal olej do transformátoru rozdělovače H59, když byl zapojen. Jednu hodinu poté došlo k vyhození vysokonapěťového padacího pojistného na dvou fázích spolu s mírným výstřikem oleje. Místní prohlídka potvrdila potřebu významné opravy. Hlavní příčiny vyhoření transformátoru byly:

• Nově přidaný transformátorový olej nebyl kompatibilní s existujícím olejem uvnitř nádrže. Transformátorové oleje mají různé základní složení a směs různých typů obvykle není povolená.

• Olej byl přidán bez odpojení transformátoru. Směs horkého a studeného oleje urychlila vnitřní cirkulaci, zamíchala vlhkost z dna a distribuovala ji do vysokonapěťových a níkonapěťových vinutí, což snížilo izolaci a způsobilo prohození.

• Byl použit nesplňující standardy transformátorový olej.

3. Nekorektní kompenzace reaktivního výkonu způsobující rezonanční přetlak

Pro snížení ztrát na lince a zlepšení využití zařízení doporučují předpisy instalovat kompenzační zařízení reaktivního výkonu na transformátory rozdělovače H59 o nominální hodnotě vyšší než 100 kVA. Pokud je však kompenzace nesprávně nastavena – tak, aby celková kapacitní reaktance byla rovna celkové induktivní reaktanci v obvodu – může dojít k ferrorezonanci v lince a připojeném zařízení, což vede k přetlaku a přetoku, které mohou vyhořet transformátor H59 a jiná elektrická zařízení.

4. Systémový ferrorezonanční přetlak

V venkovských distribučních sítích 10 kV se délka linií, vzdálenost od země a velikost vodičů liší. Spolu s častým přepínáním transformátorů H59, svářecích strojů, kondenzátorů a velkých zatěžovacích jednotek se parametry systému výrazně mění. Kromě toho může intermitentní jednofázové zazemnění v 10 kV nnezazemněném neutrálním systému vyvolat rezonanční přetlak. Když dojde k tomuto jevu, menší případy vedou k vyhození vysokonapěťových pojistných, závažnější případy k vyhoření transformátoru a v řídkých případech k výbuchu nebo záblesku izolačních tulek.

5. Přetlak způsobený bleskem

Transformátory rozdělovače H59 musí podle předpisů být vybaveny kvalifikovanými ochrannými přepážkami na straně vysokého i nízkého napětí, aby byly minimalizovány škody způsobené blesky a ferrorezonančním přetlakem vinutí a izolačních tulek. Běžné příčiny škod způsobených přetlakem zahrnují:

• Nesprávnou instalaci nebo testování ochranných přepážek. Obvykle sdílejí tři ochranné přepážky jeden zemní bod. V průběhu času může korozí způsobená expozicí na povětrnost nebo špatnou údržbu způsobit poruchu nebo degradaci tohoto zemního spojení. Během událostí blesku nebo rezonančního přetlaku nedostatečné zemnění brání efektivnímu vypouštění do země, což vede k prohození transformátoru.

• Přílišnou důvěru v pojistné pokrytí. Mnoho uživatelů předpokládá, že protože je transformátor pojištěn, není nutné instalovat a testovat ochranné přepážky, jelikož si myslí, že pojišťovny pokryjí selhání. Tento postoj významně přispěl k rozšířené škodě transformátorů v průběhu let.

• Důraz pouze na ochranné přepážky na straně vysokého napětí, zanedbáváním strany nízkého napětí. Bez ochranných přepážek na straně nízkého napětí může blesk na straně nízkého napětí vyvolat inverzní přetlakové vlny, které stresují vinutí vysokého napětí a mohou také poškodit vinutí nízkého napětí.

6. Sekundární krátké spojení

Když dojde k sekundárnímu krátkému spojení, na straně nízkého napětí protékají proudy několik až desítkykrát vyšší než nominální proud. Na straně vysokého napětí také protéká odpovídající velký proud, aby protiúčinkoval demagnetizačnímu efektu sekundárního chybového proudu. Takto obrovské proudy:

• Generují obrovský mechanický zatěžující vliv uvnitř vinutí, což způsobuje stlačení cívek, uvolnění hlavní a meziskupinové izolace a deformaci;

• Způsobí rychlé zvyšování teploty v obou cestách. Pokud jsou pojistky nesprávně rozměrovány nebo nahrazeny měděným/hořčíkovým drátem, cesty mohou rychle vyhořet.

7.Špatný kontakt u přepínacího článku

• Nekvalitní přepínací články s špatným designem, nedostatečným tlakem pružiny nebo neprovedeným kontaktem mezi pohyblivými a stacionárními kontakty mohou snížit izolační vzdálenost mezi nesouladovými kontakty, což vedne k jiskření, krátkému spojení a rychlému vyhoření cest přepínacího článku nebo celých cívek.

• Lidská chyba: Někteří elektrikáři nerozumí principu přepínání bez zatížení. Po nastavení se kontakty mohou pouze částečně zapojit. Alternativně, dlouhodobá provozování způsobí kontaminaci stacionárních kontaktů, což vede ke špatnému kontaktu, jiskření a konečnému selhání transformátoru.

8.Zakrytá dýchací tříšt
Transformátory s výkonem nad 50 kVA obvykle mají nainstalovanou "dýchací tříšť" na nádrži konzervátora. Schránka dýchací tříšti je obvykle průhledný skleněný válec plněný sušidlem. Je to během dopravy křehké, takže výrobci často dodávají jednotky s malou čtvercovou kovovou desku přibitém na dýchací tříšť místo skutečné dýchací tříšti, aby zabránili proniknutí vlhkosti.

Při uvedení do provozu musí být tato kovová deska okamžitě odstraněna a nahrazena funkční dýchací tříští. Pokud ne, teplo generované během provozu způsobí rozšíření oleje a zvýšení vnitřního tlaku. Bez funkční dýchací tříšti nemůže olej správně obíhat, teplo se nerozptyluje a teploty jádra a cest stále stoupají. Izolace se neustále degraduje, dokud transformátor nakonec nevyhoří.

9.Jiné problémy
Běžné problémy při každodenním provozu a údržbě transformátorů H59 zahrnují:

• Během údržby nebo instalace zatěsnění nebo uvolnění matice vodičového tyče může způsobit otáčení tyče, což vede ke kontaktu mezi sekundárními měkkými měděnými vodiči—což způsobí fázové krátké spojení nebo zlomení primárních vodičových cest.

• Náhodné upuštění nástrojů nebo předmětů během práce na transformátoru může poškodit terminály, což způsobí menší přechody na zem nebo závažná krátká spojení.

• Po údržbě, zkouškách nebo výměně kabelů na paralelně zapojených transformátorech selhání ověření fázové posloupnosti a náhodné připojení může vést k nesprávnému fázování. Při zapojení proudí velké oběžné proudy, což způsobí vyhoření transformátoru.

• Anti-zlodějské merací schránky nainstalované na straně nízkého napětí často trpí omezením prostoru a špatnou výrobou—některé spojení jsou jednoduše obalené drátem. To vytváří vysoký kontaktový odpor na LV terminálech, což vede k přehřívání a jiskření za těžkého zatížení, nakonec k vyhoření vodičových tyčí.