علل اصلی شکست ترانسفورماتور توزیع H59
۱. بیشباری
اول از همه، با بهبود سطح زندگی مردم، مصرف برق به طور کلی به سرعت افزایش یافته است. ترانسفورماتورهای توزیع H59 اصلی ظرفیت کوچکی دارند—مانند "اسب کوچک کشیدن عربه بزرگ"—و نمیتوانند تقاضاهای کاربران را برآورده کنند که منجر به عملکرد بیشباری ترانسفورماتورها میشود. دوم، تغییرات فصلی و شرایط آب و هوایی شدید منجر به تقاضای برق در اوج میشود که این موضوع بیشباری ترانسفورماتورهای توزیع H59 را تشدید میکند.
به دلیل عملکرد بلندمدت در حالت بیشباری، اجزای داخلی، پیچهای لولهای و عایق روغنی به طور زودرس خراب میشوند. بار ترانسفورماتورها به طور قابل توجهی وابسته به فصل و زمان است—به ویژه در مناطق روستایی در فصل کشاورزی مشغله، ترانسفورماتورها با ظرفیت کامل یا بیشباری عمل میکنند، در حالی که در شب با بار کم عمل میکنند. این امر منجر به تغییرات بزرگ در منحنی بار میشود، با دماهای عملیاتی بالای ۸۰ درجه سانتیگراد در اوج و پایینتر از ۱۰ درجه سانتیگراد در حداقل.
علاوه بر این، بازرسیهای ترانسفورماتورهای روستایی نشان میدهد که هر ترانسفورماتور به طور میانگین بیش از ۱۰۰ گرم رطوبت در پایین خود جمع میکند. این رطوبت از طریق تنفس روغن ترانسفورماتور در حین گسترش و انقباض حرارتی وارد میشود و سپس از روغن ترکیده میشود. علاوه بر این، سطح روغن کمتر از حد مورد نیاز باعث افزایش مساحت تماس بین روغن عایق و هوا میشود که جذب رطوبت از اتمسفر را تسریع میکند. این امر باعث کاهش قدرت عایق داخلی میشود و وقتی عایق به حدی کاهش یابد که کمتر از آستانه بحرانی باشد، خرابی داخلی و خطاهای کوتاه مداری رخ میدهند.
۲. پر کردن غیرمجاز روغن در ترانسفورماتورهای توزیع H59
یک برقکار روغن به ترانسفورماتور توزیع H59 اضافه کرد در حالی که ترانسفورماتور در حالت فعال بود. یک ساعت بعد، فیوزهای ریزشی فشار بالا در دو فاز پرید و همراه با تراوش کمی روغن بود. بازرسی محلی نیاز به تعمیر بزرگ را تأیید کرد. علل اصلی سوختن ترانسفورماتور عبارت بودند از:
روغن ترانسفورماتور جدید سازگار با روغن موجود در داخل مخزن نبود. روغنهای ترانسفورماتور دارای ترکیبات پایه مختلفی هستند و مخلوط کردن انواع مختلف معمولاً ممنوع است.
روغن بدون قطع برق ترانسفورماتور اضافه شد. مخلوط کردن روغن گرم و سرد باعث تسریع گردش داخلی شد، رطوبت را از پایین به بالا منتقل کرد و آن را در پیچهای لولهای فشار بالا و پایین توزیع کرد، که باعث کاهش عایق و خرابی شد.
استفاده از روغن ترانسفورماتور غیراستاندارد.
۳. جبران غیرصحیح توان واکنشی منجر به افراط ولتاژ رزونانسی
برای کاهش تلفات خط و بهبود استفاده از تجهیزات، مقررات پیشنهاد میکنند تجهیزات جبران توان واکنشی روی ترانسفورماتورهای توزیع H59 با ظرفیت بالای ۱۰۰ کیلووات نصب شوند. اما اگر جبران به درستی تنظیم نشود—به طوری که مجموع واکنش خازنی با مجموع واکنش القایی در مدار برابر شود—رزونانس فروهنگی ممکن است در خط و تجهیزات متصل به آن رخ دهد که منجر به افراط ولتاژ و جریان میشود و میتواند ترانسفورماتور H59 و دیگر تجهیزات برقی را سوزاند.
۴. افراط ولتاژ رزونانسی سیستم
در شبکههای توزیع ۱۰ کیلووات روستایی، خطوط دارای طولها، فاصله از زمین و اندازه هادیهای مختلف هستند. با توجه به تغییرات مکرر ترانسفورماتورهای H59، ماشینهای دوخت، خازنها و بارهای بزرگ، پارامترهای سیستم به طور قابل توجهی تغییر میکنند. علاوه بر این، زمینگذاری تکفازی متناوب در یک سیستم نیمهنازمینه ۱۰ کیلووات میتواند افراط ولتاژ رزونانسی را ایجاد کند. وقتی این اتفاق میافتد، موارد کماهمیت منجر به پریدن فیوزهای فشار بالا میشود؛ موارد شدید موجب سوختن ترانسفورماتور میشود و در موارد نادر، از بین رفتن یا انفجار دیوارهها.
۵. افراط ولتاژ بر اثر صاعقه
بر اساس مقررات، ترانسفورماتورهای توزیع H59 باید با عایقهای ضربهای معتبر در دو طرف فشار بالا و پایین مجهز شوند تا آسیبهای ناشی از صاعقه و افراط ولتاژ رزونانسی به پیچهای لولهای و دیوارهها را کاهش دهند. علل رایج آسیبهای ناشی از افراط ولتاژ عبارتند از:
نصب یا آزمایش غیرصحیح عایقهای ضربهای. معمولاً سه عایق ضربهای یک نقطه زمین مشترک دارند. با گذشت زمان، فرسودگی ناشی از آب و هوایی یا نگهداری ضعیف میتواند این اتصال زمین را بشکند یا کاهش دهد. در مواقع صاعقه یا افراط ولتاژ رزونانسی، زمینگذاری ناکافی مانع رهاسازی موثر به زمین میشود و منجر به خرابی ترانسفورماتور میشود.
وابستگی بیش از حد به پوشش بیمه. بسیاری از کاربران فرض میکنند که چون ترانسفورماتور بیمه شده است، نصب و آزمایش عایقهای ضربهای لازم نیست—با اعتقاد به اینکه بیمهگران خرابیها را پوشش میدهند. این ذهنیت در طول سالها به طور قابل توجهی به آسیبهای گسترده ترانسفورماتورها کمک کرده است.
توجه فقط به عایقهای ضربهای طرف فشار بالا و نادیده گرفتن طرف فشار پایین. بدون عایقهای ضربهای طرف فشار پایین، صاعقهای که در طرف فشار پایین رخ میدهد میتواند ولتاژ معکوس ایجاد کند که پیچ لولهای فشار بالا را تحت فشار قرار دهد و ممکن است پیچ لولهای فشار پایین را نیز آسیب ببیند.
۶. کوتاه مدار ثانویه
وقتی کوتاه مدار ثانویه رخ میدهد، جریانهای کوتاه مدار چندین تا دهها برابر جریان اسمی در طرف ثانویه جریان مییابند. جریان متناظر بزرگی نیز در طرف اولیه جریان مییابد تا اثر دموتونیزهکننده جریان خطا در طرف ثانویه را خنثی کند. این جریانهای عظیم:
توان مکانیکی عظیمی در پیچهای لولهای ایجاد میکنند، که باعث فشرده شدن پیچها، آزاد شدن عایقهای اصلی و بینلایه و تغییر شکل میشود؛
افزایش سریع دما در هر دو پیچه. اگر فیوزها به درستی اندازهگیری نشده باشند یا با سیم مسی/آلومینیومی جایگزین شوند، پیچهها میتوانند بسیار سریع سوزان.
۷. تماس ضعیف در تغییردهنده تپ
تغییردهندههای تپ با کیفیت پایین و طراحی نامناسب، فشار فنر ناکافی یا تماس ناقص بین تماسهای متحرک و ثابت میتوانند فاصله عایق بین تماسهای غیرهمراستا را کاهش دهند، که منجر به قوس الکتریکی، کوتاهشدن مدار و سوزاندن سریع پیچههای تپ یا کلیه پیچهها میشود.
خطای انسانی: برخی برقکاران اصول تغییر تپ بدون بار را درک نمیکنند. پس از تنظیم، تماسها ممکن است فقط بخشی از آنها وارد تماس شوند. یا عملیات بلندمدت منجر به آلودگی تماسهای ثابت میشود، که منجر به تماس ضعیف، قوس الکتریکی و در نهایت خرابی ترانسفورماتور میشود.
۸. بلوکه شدن پرت دوش
ترانسفورماتورهای با ظرفیت بالای ۵۰ کیلوولت-آمپر معمولاً دارای یک "پرت دوش" روی ظرف محافظ هستند. محفظه پرت دوش معمولاً یک استوانه شیشهای شفاف پر از ماده خشککن است. این محفظه در حمل و نقل لاغر است، بنابراین سازندگان معمولاً واحد را با یک صفحه مربعی فلزی کوچک بر روی پرت دوش بستهبندی میکنند تا ورود رطوبت جلوگیری شود.
در زمان راهاندازی، این صفحه فلزی باید به سرعت خارج شده و با پرت دوش عملی جایگزین شود. در غیر این صورت، حرارت تولید شده در حین عملیات باعث انبساط روغن و افزایش فشار داخلی میشود. بدون یک پرت دوش عملی، روغن به درستی گردش نمییابد، حرارت تخلیه نمیشود و دماهای هسته و پیچهها افزایش مییابند. عایق به طور مداوم تخریب میشود تا اینکه ترانسفورماتور در نهایت سوزانده میشود.
۹. مشکلات دیگر
مشکلات رایج در عملیات و نگهداری روزمره ترانسفورماتورهای توزیع H59 شامل:
در زمان نگهداری یا نصب، سفت کردن یا آزاد کردن مهره میله هادی ممکن است باعث چرخش میله شود، که منجر به تماس بین سیمهای مسی نرم دومی میشود—که باعث کوتاهشدن مدار بین فازها یا شکستن سیمهای پیچه اولیه میشود.
رها کردن ابزار یا اشیاء به طور تصادفی در زمان کار روی ترانسفورماتور میتواند بوشینگها را خراب کند، که باعث قوس الکتریکی کوچک به زمین یا کوتاهشدن مدار شدید میشود.
بعد از نگهداری، تست یا تعویض کابل در ترانسفورماتورهای موازی، عدم انجام تأیید توالی فاز و اتصال تصادفی میتواند باعث توالی فاز نادرست شود. وقتی ترانسفورماتور برق داده میشود، جریانهای حلقوی بزرگ جریان مییابند و ترانسفورماتور را سوزانده میشود.
جعبههای سنجش ضد دزدی نصب شده در سمت پایین ولتاژ معمولاً دارای محدودیت فضایی و کیفیت کاری ضعیف هستند—برخی اتصالات فقط با سیم پیچیده شدهاند. این امر مقاومت تماس بالایی در انتهای LV ایجاد میکند، که منجر به گرم شدن و قوس الکتریکی تحت بار سنگین میشود و در نهایت میلههای هادی را سوزانده میشود.
