Glavne uzroke neispravnosti transformatora H59 za distribuciju

1. Preopterećenje

Prvo, s poboljšanjem standarda života ljudi, potrošnja struje se općenito povećala brzo. Originalni H59 distribucijski transformatori imaju malu kapacitet—“mali konj povlači veliku koliju”—i ne mogu ispuniti zahtjeve korisnika, što dovodi do rada transformatora u uvjetima preopterećenja. Drugo, sezonske varijacije i ekstremni vremenski uvjeti dovode do vrhunskog potražnje za strujom, što još više dovodi do preopterećenog rada H59 distribucijskih transformatora.

Zbog dugotrajnog rada pod preopterećenjem, unutarnji komponenti, zavojnice i naftna izolacija starje premačano. Opterećenje transformatora uglavnom ovisi o sezoni i vremenu—posebno u ruralnim područjima tijekom gospodarskih sezona, kada transformatori rade na punom ili preopterećenom kapacitetu, dok noću rade pod laganim opterećenjem. To rezultira velikim varijacijama krive opterećenja, s radnim temperaturama koje dosežu iznad 80 °C na vrhuncu i padaju do 10 °C na najnižoj točki.

Također, inspekcija ruralnih transformatora pokazala je da svaki transformator prosječno sakuplja više od 100 grama vlage na dnu. Ova vlaga ulazi kroz disanje transformatorske naftne tokom termalne ekspanzije i kontrakcije, a zatim se taloži iz naftne. Dodatno, nedostatak naftne razina snižava nivo naftne, povećavajući površinu kontakta između izolacijske naftne i zraka, što ubrzava apsorpciju vlage iz atmosfere. To smanjuje unutarnju izolacijsku čvrstoću, i kada se izolacija degradira ispod kritičnog praga, događaju se unutarnji propad i greške kratkog spoja.

2. Neovlašteno dodavanje naftne u H59 distribucijskim transformatorima

Električar je dodao naftnu u H59 distribucijski transformator dok je bio pod napajanjem. Sat vremena kasnije, visokonaponski padni prekidač je iskočio na dvije faze, uz blago isprskavanje naftne. Inspekcija na mjestu potvrdila je potrebu za velikim popravkom. Glavne uzroke ogorjelosti transformatora bile su:

• Nova dodana transformatorska nafta nije bila kompatibilna s postojećom naftom u spremniku. Transformatorske naftne imaju različite bazne formulacije, i mešanje različitih tipova obično je zabranjeno.

• Nafta je dodana bez isključivanja transformatora. Mešanje vruće i hladne naftne ubrzalo je unutarnju cirkulaciju, mijeseći vlagu sa dna i distribuirajući je u visokonaponske i niskonaponske zavojnice, smanjujući izolaciju i uzrokujući propad.

• Korištena je podstandardna transformatorska nafta.

3. Nepravilna kompenzacija reaktivne snage koja uzrokuje resonantno prenapon

Da bi se smanjile gubitke na liniji i poboljšala iskorištivost opreme, propisi preporučuju instalaciju uređaja za kompenzaciju reaktivne snage na H59 distribucijskim transformatorima većim od 100 kVA. Međutim, ako je kompenzacija nepravilno konfigurirana—tako da ukupna kapacitivna reaktivnost jednaka je ukupnoj induktivnoj reaktivnosti u krugu—može doći do ferorezonancije u liniji i povezanoj opremi, što dovodi do prenapona i prestruja koji mogu ogorjeti H59 transformator i druge električne uređaje.

4. Sustavna ferorezonantna prenapon

U ruralnim 10 kV distribucijskim mrežama, linije variraju po duljini, visini od zemlje i veličini provodnika. Kombinirano s čestim prekidanjem H59 transformatora, zavarivača, kondenzatora i velikih opterećenja, parametri sustava se značajno mijenjaju. Također, intermitentno jednofazno zaraživanje u 10 kV neizoliranom neutralnom sustavu može pokrenuti resonantni prenapon. Kada se to dogodi, u manjim slučajevima do dolazi do iskopčanja visokonaponskih prekidača; u težim slučajevima do dolazi do ogorjeti transformatora, a u rijetkim slučajevima, do dolazi do isparkivanja ili eksplozije presluha.

5. Prenapon uslijed munja

H59 distribucijski transformatori moraju, prema propisima, biti opremljeni kvalitetnim ograničiteljima prenapona na visokonaponskoj i niskonaponskoj strani kako bi se smanjila šteta na zavojnicama i presluhu uzrokovana munjama i ferorezonantnim prenaponima. Uobičajene uzroci oštećenja uslijed prenapona uključuju:

• Nepravilna instalacija ili testiranje ograničitelja. Obično, tri ograničitelja dijele jednu zemljnu točku. S vremenom, korozija zbog vremenskih uvjeta ili lošeg održavanja može prekinuti ili degradirati ovu zemljnu vezu. Tijekom događaja munje ili resonantnog prenapona, nedostatak zemljanja sprečava učinkovitu ispunjavanje na zemlju, što dovodi do propadanja transformatora.

• Preveličan oslanjanje na osiguranje. Mnozi korisnici pretpostavljaju da, budući je transformator osiguran, instalacija i testiranje ograničitelja nisu nužni—vjerovali su da će osiguravatelji pokriti propade. Ovaj stav značajno doprinijeo je široko rasprostranjenom oštećenju transformatora tijekom godina.

• Naglasak samo na ograničiteljima visokonaponske strane, zanemarujući niskonaponsku stranu. Bez ograničitelja niskonaponske strane, udar munje na niskonaponskoj strani može inducirati inverzne prenapone koji stresiraju visokonaponsku zavojnicu i potencijalno oštetiti niskonaponsku zavojnicu također.

6. Sekundarni krati spoj

Kada dođe do sekundarnog krati spoja, strujni krati spojevi nekoliko do desetina puta veći od nominale strujne teče na sekundarnoj strani. Odgovarajuće velika struja teče i na primarnoj strani kako bi se suprotstavila demagnetizirajućem efektu sekundarnog strujnog krati spoja. Takva ogromna struja:

• Generira ogroman mehanički stres unutar zavojnice, komprimirajući bobine, oluđujući glavnu i međuslojnu izolaciju, uzrokujući deformaciju;

• Uzrokuju brzo porast temperature u obje zavojnice. Ako su prednjice neispravno dimenzionirane ili zamijenjene bakrenom/aluminijumskim žicom, zavojnice se mogu brzo spaliti.

7. Loš kontakt na promjenjivom odjeljku

• Niskokvalitetni promjenjivi odjeljci s lošim dizajnom, nedostatnim pritiskom mahanaca ili nepotpunim kontaktom između pokretnih i stacionarnih kontakata mogu smanjiti izolacijski razmak između neskladnih kontakata, što dovodi do iskričenja, krajnjih spojeva i brzog spalivanja zavojnica promjenjivog odjeljka ili cijelog zavojnog sklopa.

• Greška ljudi: Neki električari krivo razumiju princip bezopterećenog promjenjivog odjeljka. Nakon prilagođavanja, kontakti se mogu djelomično uključiti. Alternativno, dugotrajan rad može dovesti do kontaminacije stacionarnih kontakata, što rezultira lošim kontaktom, iskričenjem i konačnom propadanjem transformatora.

8. Zagušeni prihvatni otvor
Transformatori s nominacijom preko 50 kVA obično imaju "dahalicu" instaliranu na spremnik za konzerviranje. Kućište dahalice obično je prozirna staklena cijev napunjena sušilom. To je osetljivo tijekom prijevoza, pa proizvođači često isporučuju jedinice sa malom kvadratnom metalnom pločom zakrpanom nad prihvatnim otvorom umjesto instaliranja stvarne dahalice kako bi se sprečilo ulazanje vlažnosti.

Pri uporabi, ova metalna ploča mora biti ubrzo uklonjena i zamijenjena funkcionalnom dahalicom. Ako to nije učinjeno, toplina generirana tijekom rada dovodi do ekspanzije ulja i povećanja unutarnjeg tlaka. Bez funkcionalne dahalice, ulje se ne može pravilno cirkulirati, toplina se ne može disipirati, a temperature jezgra i zavojnica stalno rastu. Izolacija se neprekidno degenerira dok transformator konačno ne spali.

9. Ostali problemi
Zajednički problemi u svakodnevnoj uporabi i održavanju distribucijskih transformatora H59 uključuju:

• Tijekom održavanja ili instalacije, zatimanje ili oslabljanje mutne vode provodnog štapa može dovesti do rotacije štapa, što dovodi do kontakta između sekundarnih mekih bakrenih voda—uzrokujući fazi-fazi krajnje spojeve ili slom prvih voda zavojnice.

• Slučajno ispustanje alata ili predmeta tijekom rada na transformatoru može oštetiti izvode, uzrokujući manje iskričenje na zemlju ili teže krajnje spojeve.

• Nakon održavanja, testiranja ili zamjene kabela na paralelnim transformatorima, neispunjavanje provjere redoslijeda faza i nasumično ponovno spajanje može dovesti do pogrešnog faziranja. Kada se energizira, velike cirkulacijske struje teku, spaljujući transformator.

• Anti-krađa mjerni kutije instalirane na niskonaponskoj strani često trpe zbog ograničenja prostora i loše obrade—neki spojevi su jednostavno obmotani žicama. To stvara visok otpor spoja na niskonaponskim terminalima, što dovodi do pregrejavanja i iskričenja pod velikim opterećenjem, konačno spaljujući provodne štape.