Top 5 oorzaken van H59 distributietransformatorfouten

1. Overbelasting

Ten eerste, met de verbetering van de levensstandaard is het elektriciteitsverbruik algemeen sterk gestegen. De oorspronkelijke H59 distributietransformatoren hebben een kleine capaciteit—“een klein paard trekt een grote wagen”—en kunnen niet voldoen aan de eisen van gebruikers, waardoor de transformatoren onder overbelastende omstandigheden werken. Ten tweede leiden seizoensgebonden variaties en extreme weersomstandigheden tot piek-elektriciteitsvraag, wat ertoe leidt dat H59 distributietransformatoren overbelast raken.

Vanwege langdurige overbelasting verouderen de interne componenten, windingen en olieisolatie voortijdig. De belasting van transformatoren is grotendeels seizoens- en tijdsafhankelijk—vooral in landelijke gebieden tijdens de drukke landbouwperiodes, waarin transformatoren op volle of overbelaste capaciteit werken, terwijl ze 's nachts onder lichte belasting werken. Dit resulteert in een grote variatie in de belastingscurve, met werkingstemperaturen die bij pieken boven de 80 °C uitkomen en bij minima tot 10 °C dalen.

Bovendien tonen inspecties van landelijke transformatoren aan dat elke transformer gemiddeld meer dan 100 gram vocht aan de bodem verzamelt. Dit vocht komt binnen door de adembeweging van transformatorolie tijdens thermische uitzetting en samentrekking en neerslaat uit de olie. Bovendien zorgen onvoldoende olieniveaus voor een lagere olievloer, waardoor het contactoppervlak tussen isolerende olie en lucht toeneemt, wat de absorptie van vocht uit de atmosfeer versnelt. Dit vermindert de interne isolatiesterkte, en wanneer de isolatie onder een kritisch drempelniveau daalt, komen er interne doorslagen en kortsluitingen voor.

2. Ongeautoriseerde olieaanvulling op H59 distributietransformatoren

Een elektricien voegde olie toe aan een H59 distributietransformator terwijl deze onder spanning stond. Een uur later sloegen de hoogspanningsvalfusen op twee fasen door, vergezeld van lichte oliespuiting. Ter plaatse werd bevestigd dat een grote reparatie nodig was. De belangrijkste oorzaken van de transformatorbrand waren:

• De toegevoegde transformatorolie was niet compatibel met de bestaande olie in de tank. Transformatoroliën hebben verschillende basisformuleringen, en het mengen van verschillende soorten is in het algemeen verboden.

• Olie werd toegevoegd zonder de transformator van stroom te ontdoen. Het mengen van warme en koude olie versnelde de interne circulatie, roerde het vocht van de bodem op en verspreidde het in de hoog- en laagspanningswindingen, waardoor de isolatie afnam en er een doorslag ontstond.

• Onvoldoende kwaliteit transformatorolie werd gebruikt.

3. Onjuiste reactieve vermogenscompensatie veroorzaakt resonantie-overspanning

Om lijnverliezen te verminderen en de benutting van apparatuur te verbeteren, adviseren regelgevingen het installeren van reactieve vermogenscompensatieapparatuur op H59 distributietransformatoren met een vermogen van meer dan 100 kVA. Echter, als de compensatie onjuist is geconfigureerd—zo dat de totale capacitieve reactance gelijk is aan de totale inductieve reactance in het circuit—kan ferroresonantie optreden in de lijn en aangesloten apparatuur, wat kan leiden tot overspanning en overstroming die de H59 transformator en andere elektrische apparatuur kunnen laten branden.

4. Systeemferroresonantie-overspanning

In landelijke 10 kV distributienetten variëren de lijnen in lengte, grondafstand en geleidergrootte. Samen met frequente schakeling van H59 transformatoren, lasapparatuur, condensatoren en grote lasten, veranderen de systeemparameters significant. Bovendien kan incidentele enkelvoudige fasingronding in een 10 kV ongegronde neutrale systeem resonantie-overspanning veroorzaken. Wanneer dit gebeurt, leiden mindere gevallen tot gesprongen hoogspanningsfusen; ernstige gevallen veroorzaken transformatorbrand, en in zeldzame gevallen bushingflashover of -explosie.

5. Bliksemoverspanning

H59 distributietransformatoren moeten, conform de regelgeving, aan beide zijden van de hoog- en laagspanning worden uitgerust met gekwalificeerde overspanningsbeveiligingen om schade door bliksem en ferroresonante overspanningen aan windingen en bushings te verminderen. Gewone oorzaken van overspanningsgerelateerde schade zijn:

• Onjuiste installatie of test van overspanningsbeveiligingen. Meestal delen drie overspanningsbeveiligingen één aardingpunt. Met de tijd kan corrosie door weersinvloeden of slechte onderhoudsmaatregelen dit aardingverbinding breken of degraderen. Tijdens bliksem- of resonantie-overspanningsincidenten voorkomt onvoldoende aarding een effectieve afvoer naar de aarde, wat kan leiden tot transformatordefecten.

• Overmatig vertrouwen op verzekering. Veel gebruikers gaan ervan uit dat, omdat de transformator verzekerd is, de installatie en test van overspanningsbeveiligingen overbodig zijn—met de gedachte dat verzekeraars de storingen zullen dekken. Deze mentaliteit heeft in de loop der jaren bijgedragen aan wijdverspreide transformatorschade.

• Enkel de nadruk leggen op overspanningsbeveiligingen aan de hoogspanningszijde terwijl de laagspanningszijde wordt verwaarloosd. Zonder laagspanningsbeveiligingen kan een blikseminslag aan de LV-zijde inverse spanningsschokken induceren die de HV-winding belasten en potentieel ook de LV-winding beschadigen.

6. Secundaire kortsluiting

Wanneer een secundaire kortsluiting optreedt, stromen kortsluitstroom van meerdere tientallen malen de nominale stroom aan de secundaire zijde. Een even groot stroomvolume stroomt ook aan de primaire zijde om de demagnetiserende werking van de secundaire foutstroom tegen te gaan. Dergelijke enorme stromen:

• Genereren enorme mechanische spanning binnen de windingen, wat de spieren comprimeert, de hoofd- en tussenlaagisolatie losser maakt en vervorming veroorzaakt;

• Zorgt voor een snelle temperatuurstijging in beide windingen. Als de zekeringen onjuist zijn afgesteld of vervangen door koper/ aluminiumdraad, kunnen de windingen snel uitbranden.

7. Slecht contact bij tappasveranderaar

• Tappasveranderaars van lage kwaliteit met een slecht ontwerp, ontoereikende veerkracht of incompleet contact tussen bewegende en vaste contacten kunnen de isolatiedistantheid tussen misplaatste contacten verkleinen, wat kan leiden tot booging, kortsluitingen en snelle uitschakeling van tappaswindingen of hele spoelen.

• Menselijke fout: Sommige elektriciens begrijpen de principes van het tappasveranderen zonder belasting niet goed. Na aanpassing kunnen de contacten slechts gedeeltelijk sluiten. Ofwel kan langdurig gebruik tot besmetting van vaste contacten leiden, wat resulteert in slecht contact, booging en uiteindelijke transformatorfout.

8. Geblokkeerde ademopening
Transformators met een vermogen boven 50 kVA hebben meestal een "ademopening" geïnstalleerd op de conserveringsbak. De behuizing van de ademopening is meestal een transparante glazen cilinder gevuld met desiccant. Het is breekbaar tijdens transport, dus fabrikanten verschepen vaak eenheden met een klein vierkant metalen plaatje dat over de ademopening is bevestigd in plaats van de echte ademopening, om vochtinbreng te voorkomen.

Bij inbedrijfstelling moet dit metalen plaatje onmiddellijk worden verwijderd en vervangen door de functionele ademopening. Indien dit niet gebeurt, veroorzaken de hitte die tijdens het gebruik wordt geproduceerd olie-expansie en toegenomen interne druk. Zonder een functionele ademopening kan de olie niet goed circuleren, de hitte kan niet afkoelen, en de temperaturen van de kern en windingen blijven stijgen. De isolatie degradeert continu totdat de transformator uiteindelijk uitbrandt.

9. Andere problemen
Veelvoorkomende problemen in de dagelijkse bedrijfsvoering en onderhoud van H59-verdeeltransformatoren zijn:

• Tijdens onderhoud of installatie kan het aandraaien of losdraaien van de geleidingsstangnoot ertoe leiden dat de stang roteert, waardoor contact ontstaat tussen secundaire zachte koperleidingen—wat fase-aan-fase kortsluitingen of het breken van primaire windingleidingen veroorzaakt.

• Het per ongeluk laten vallen van gereedschap of objecten tijdens werkzaamheden aan de transformator kan bushingen beschadigen, wat kan leiden tot kleine flashover naar de grond of ernstige kortsluitingen.

• Na onderhoud, testen of kabelvervanging op parallelgeschakelde transformators, kan het nalaten van faseseqentiecontrole en willekeurige heraansluiting leiden tot onjuiste fasering. Wanneer deze geënergieerd worden, stromen grote circulerende stromen, waardoor de transformator uitbrandt.

• Anti-diefstal meetkasten die op de laagspanningszijde zijn geïnstalleerd, lijden vaak aan ruimtebeperkingen en slechte vakbekwaamheid—sommige verbindingen zijn simpelweg gewikkeld met draad. Dit creëert hoge contactweerstanden op LV-terminals, wat leidt tot oververhitting en booging onder zware belasting, waardoor uiteindelijk de geleidingsstangen uitbranden.