Principais causas de fallo do transformador de distribución H59

1. Sobrecarga

Primeiro, co melloramento do nivel de vida das persoas, o consumo de electricidade aumentou rapidamente en xeral. Os transformadores de distribución H59 orixinais teñen unha capacidade pequena—“un cabalo pequeno a tirar dun carro grande”—e non poden satisfacer as necesidades dos usuarios, provocando que os transformadores operen en condicións de sobrecarga. Segundo, as variacións estacionais e as condicións meteorolóxicas extremas levan a unha demanda máxima de electricidade, causando que os transformadores de distribución H59 operen con sobrecarga.

Debido á operación de longo prazo en condicións de sobrecarga, os compoñentes internos, as bobinas e a aislación do óleo envelecen prematuramente. A carga dos transformadores é en gran medida estacional e dependente do tempo—especialmente nas áreas rurais durante as épocas de cultivo intensivo, cando os transformadores operan a capacidade completa ou en sobrecarga, mentres que de noite funcionan con carga leve. Isto resulta nunha gran variación da curva de carga, coas temperaturas de operación a alcanzar máis de 80 °C no pico e a baixar ata 10 °C no mínimo.

Ademais, as inspeccións aos transformadores rurais mostran que cada transformador acumula máis de 100 gramas de humidade na base en media. Esta humidade entra a través da acción respiratoria do óleo do transformador durante a expansión e contracción térmica e despois se precipita do óleo. Ademais, os niveis insuficientes de óleo baixan a superficie do óleo, aumentando a área de contacto entre o óleo aislante e o aire, o que acelera a absorción de humidade atmosférica. Isto reduce a forza da aislación interna, e unha vez que a aislación degrada por debaixo dun limiar crítico, ocorren fallos de ruptura interna e cortocircuitos.

2. Recarga non autorizada de óleo nos transformadores de distribución H59

Un electricista engadiu óleo a un transformador de distribución H59 mentres estaba energizado. Unha hora despois, o fusible de caída de alta tensión explotou en dúas fases, acompañado de unha lixeira expulsión de óleo. A inspección no local confirmou a necesidade de unha reparación importante. As causas principais da quema do transformador foron:

• O óleo de transformador recén engadido era incompatíbel co óleo existente dentro do tanque. Os óleos de transformador teñen diferentes formulacións base, e xeralmente está prohibida a súa mestura.

• Engadiuse óleo sen desenerxizar o transformador. A mestura de óleo quente e frío acelerou a circulación interna, agitando a humidade do fondo e distribuíndoa nas bobinas de alta e baixa tensión, reducindo a aislación e causando a ruptura.

• Usouse óleo de transformador de baixa calidade.

3. Compensación incorrecta de potencia reactiva que causa sobre-tensión por resonancia

Para reducir as perdas de liña e mellorar a utilización do equipo, as normas recomiendan instalar dispositivos de compensación de potencia reactiva nos transformadores de distribución H59 con capacidade superior a 100 kVA. No entanto, se a compensación está mal configurada—de tal xeito que a reactancia capacitiva total iguale a reactancia inductiva total no circuito—pode ocorrer ferroresonancia na liña e no equipo conectado, levando a sobre-tensión e sobre-corrente que poden queimar o transformador H59 e outros dispositivos eléctricos.

4. Sobre-tensión por ferroresonancia do sistema

Nas redes de distribución de 10 kV rurais, as liñas varían en lonxitude, altura respecto ao solo e tamaño do conductor. Xunto co frecuente comutación de transformadores H59, máquinas de soldar, condensadores e cargas grandes, os parámetros do sistema cambian significativamente. Ademais, a terra intermitente en unha fase en un sistema de 10 kV con neutro non aterrado pode activar a sobre-tensión por resonancia. Cando isto ocorre, os casos menores resultan en fusibles de alta tensión explotados; os casos graves causan a quema do transformador, e en casos raros, a descarga de bujes ou explosión.

5. Sobre-tensión por raio

Os transformadores de distribución H59 deben, segundo as normas, estar equipados con para-raios cualificados tanto no lado de alta como no de baixa tensión para mitigar os danos causados polos raios e as sobre-tensiones por ferroresonancia nas bobinas e bujes. As causas comúns de danos relacionados con a sobre-tensión inclúen:

• Instalación ou proba incorrecta dos para-raios. Xeralmente, tres para-raios comparten un único punto de aterramento. Co paso do tempo, a corrosión debido á exposición ao clima ou a manutenção deficiente pode romper ou degradar esta conexión de aterramento. Durante eventos de raio ou sobre-tensión por resonancia, un aterramento inadecuado impide a descarga eficaz ao terreo, levando á ruptura do transformador.

• Sobre-relianza na cobertura do seguro. Muitos usuarios supoñen que, xa que o transformador está asegurado, a instalación e a proba dos para-raios son innecesarias—crendo que os aseguradores cubrirán as falhas. Este pensamento contribuíu significativamente ao dano generalizado de transformadores ao longo dos anos.

• Enfoque só nos para-raios do lado de alta tensión e negligencia do lado de baixa tensión. Sen para-raios de baixa tensión, un raio no lado de baixa tensión pode inducir surtos de tensión inversa que estresan a bobina de alta tensión e poden danar tamén a bobina de baixa tensión.

6. Cortocircuito secundario

Cando ocorre un cortocircuito secundario, correntes de cortocircuito varias a docenas de veces a corrente nominal fluín no lado secundario. Unha corrente correspondentemente grande tamén fluye no lado primario para contrarrestar o efecto desmagnetizador da corrente de fallo secundaria. Estas enormes correntes:

• Xeran unha enorme estrés mecánico dentro das bobinas, comprimindo as espiras, afrouxando o aislamento principal e intercapa, e causando deformación;

• Producen un aumento rápido da temperatura en ambos enrolamentos. Se os fusibles están mal dimensionados ou son substituídos por arame de cobre/aluminio, os enrolamentos poden queimarse rapidamente.

7. Mal Contacto no Cambiador de Derivacións

• Cambiadores de derivacións de baixa calidade con deseño deficiente, presión insuficiente das molas ou contacto incompleto entre os contactos móveis e estacionarios poden reducir a distancia de aislamento entre contactos desalineados, provocando arcos, cortocircuitos e queima rápida dos enrolamentos de derivación ou de todo o bobinado.

• Erro humano: Algúns electricistas malinterpretan os principios do cambio de derivacións sen carga. Despois do axuste, os contactos poden engadarse só parcialmente. Alternativamente, a operación a longo prazo pode causar contaminación nos contactos estacionarios, resultando en mal contacto, arcos e falla final do transformador.

8. Porto de Respiración Obstruído
Os transformadores cunha potencia superior a 50 kVA xeralmente teñen instalado un "respirador" no tanque conservador. O aloxamento do respirador é xeralmente un cilindro de vidro transparente cheo de desecante. É frágil durante o transporte, polo que os fabricantes suelen enviar as unidades cunha pequena placa metálica cadrada atornillada sobre o porto de respiración en lugar de instalar o respirador real, para prevenir a entrada de humidade.

Ao comisionar, esta placa metálica debe ser retirada rapidamente e substituída polo respirador funcional. Se non, o calor xerado durante a operación provoca a expansión do aceite e o aumento da presión interna. Sen un respirador funcional, o aceite non pode circular correctamente, o calor non pode disiparse e as temperaturas do núcleo e dos enrolamentos continúan a subir. O aislamento degrade continuamente ata que o transformador acabe queimándose.

9. Outros Problemas
Os problemas comúns na operación e manutención diarias dos transformadores de distribución H59 inclúen:

• Durante a manutención ou a instalación, apertar ou afrouxar a tarraxa do perno conductor pode facer que o perno rote, provocando contacto entre os conductores secundarios de cobre blando—causando cortocircuitos entre fases ou rotura dos conductores primarios.

• Derrubando ferramentas ou obxectos accidentalmente durante o traballo no transformador, pódense danar as embocaduras, causando flashovers menores a terra ou cortocircuitos graves.

• Despois da manutención, probas ou substitución de cabos en transformadores en paralelo, non realizar a verificación da secuencia de fase e a reconexión aleatoria pode resultar en una fase incorrecta. Cando se energiza, circulan correntes grandes, queimando o transformador.

• As caixas de medida antirrobos instaladas no lado de baixa tensión adoitan sufrir restricións espaciais e mala execución—algúns conexións son simplemente envoltas con arame. Isto crea unha alta resistencia de contacto nos terminais de BT, provocando sobrecalentamento e arcos baixo carga pesada, acabando por queimar os pernos conductores.