Głównych przyczyn awarii transformatora dystrybucyjnego H59

1. Przeciążenie

Po pierwsze, wraz z poprawą standardów życia ludzi, zużycie energii elektrycznej znacząco wzrosło. Oryginalne transformatory rozdzielcze H59 mają małą pojemność – „mały koń ciągnie ciężki wóz” – i nie są w stanie sprostać potrzebom użytkowników, co powoduje, że transformatory działają w warunkach przeciążenia. Po drugie, sezonowe wahania i ekstremalne warunki pogodowe prowadzą do szczytowego zapotrzebowania na energię, co jeszcze bardziej powoduje przeciążenie transformatorów rozdzielczych H59.

Długotrwałe działanie w trybie przeciążenia powoduje przedwczesne starzenie się wewnętrznych elementów, cewek i izolacji olejowej. Obciążenia transformatora są w dużej mierze sezonowe i zależne od czasu – szczególnie w obszarach wiejskich podczas intensywnych okresów upraw, kiedy transformatory działają przy pełnym lub przekroczonym obciążeniu, podczas gdy w nocy pracują przy lekkim obciążeniu. To prowadzi do dużych zmian krzywej obciążenia, z temperaturami pracy osiągającymi ponad 80 °C w szczytowych momentach i spadającymi do 10 °C w minimalnych.

Ponadto, inspekcje transformatorów wiejskich wykazały, że każdy transformator gromadzi średnio ponad 100 gramów wilgoci u dołu. Ta wilgoć wchodzi do transformatora przez oddychanie oleju transformatorowego podczas termicznej ekspansji i kontrakcji, a następnie opada z oleju. Dodatkowo, niewystarczający poziom oleju obniża powierzchnię oleju, zwiększając obszar kontaktu między olejem izolującym a powietrzem, co przyspiesza absorpcję wilgoci z atmosfery. To obniża wewnętrzną siłę izolacji, a gdy izolacja degraduje poniżej krytycznego progu, następują wewnętrzne przebicia i awarie zwarcia.

2. Nieautoryzowane dolewanie oleju do transformatorów rozdzielczych H59

Elektryk dolał oleju do transformatora rozdzielczego H59 podczas jego działania. Godzinę później, wysokie napięcie zdmuchnęło dwie fazy, towarzysząc lekkim tryskaniu oleju. Inspekcja na miejscu potwierdziła konieczność wielkiego remontu. Głównymi przyczynami spalenia transformatora były:

• Nowo dodany olej transformatorowy był niekompatybilny z istniejącym olejem w zbiorniku. Oleje transformatorowe mają różne podstawowe formuły, a mieszanie różnych typów jest zwykle zabronione.

• Olej został dodany bez wyłączenia transformatora. Mieszanie gorącego i zimnego oleju przyspieszyło wewnętrzną cyrkulację, mieszając wilgoć z dna i rozpowszechniając ją w cewkach wysokiego i niskiego napięcia, obniżając izolację i powodując jej przebicie.

• Użyto niesprawdzonego oleju transformatorowego.

3. Niewłaściwa kompensacja reaktywnej mocy powodująca rezonansowe przetarczenie napięcia

Aby zmniejszyć straty liniowe i poprawić wykorzystanie sprzętu, przepisy zalecają instalowanie urządzeń kompensacji reaktywnej na transformatorach rozdzielczych H59 o mocy powyżej 100 kVA. Jeśli jednak kompensacja jest niewłaściwie skonfigurowana – tak, że całkowita reaktancja pojemnościowa równa się całkowitej reaktancji indukcyjnej w obwodzie – może wystąpić ferorozbrzmienie w linii i sprzęcie, co prowadzi do przetarczenia napięcia i prądu, które mogą spalić transformator H59 i inne urządzenia elektryczne.

4. Rezonansowe przetarczenie napięcia w systemie

W wiejskich sieciach dystrybucyjnych 10 kV, linie różnią się długością, odległością od ziemi i rozmiarem przewodników. W połączeniu z częstym przełączaniem transformatorów H59, maszyn spawalniczych, kondensatorów i dużych obciążeń, parametry systemu ulegają znacznym zmianom. Ponadto, intermitentne jednofazowe uziemienia w systemie 10 kV z nieuziemionym neutrałem mogą wywołać rezonansowe przetarczenie napięcia. Gdy to wystąpi, w łagodnych przypadkach dochodzi do wybuchu wysokich napięć, w poważnych przypadkach do spalenia transformatora, a w rzadkich przypadkach do błyskawicznego przebicia lub eksplozji izolatorów.

5. Przetarczenie napięcia spowodowane piorunami

Transformatory rozdzielcze H59 muszą, zgodnie z przepisami, być wyposażone w kwalifikowane ograniczniki napięcia na stronie wysokiego i niskiego napięcia, aby zmniejszyć uszkodzenia cewek i izolatorów spowodowane piorunami i rezonansem. Powszechne przyczyny uszkodzeń spowodowanych przetarczeniem napięcia obejmują:

• Niewłaściwa instalacja lub testowanie ograniczników. Zwykle trzy ograniczniki dzielą jeden punkt ziemny. Z biegiem czasu korozja spowodowana działaniem warunków atmosferycznych lub niewłaściwą utrzymaniem może przerwać lub obniżyć tę połączenie z ziemią. Podczas piorunów lub rezonansowych przetarć napięcia, niewystarczające uziemienie uniemożliwia skuteczne odprowadzenie do ziemi, prowadząc do przebicia transformatora.

• Zbytnia polegałość na ubezpieczeniach. Wielu użytkowników uważa, że ponieważ transformator jest ubezpieczony, instalacja i testowanie ograniczników jest niepotrzebne, zakładając, że ubezpieczyciele pokryją awarie. Ten sposób myślenia znacznie przyczynił się do szeroko zakrojonych uszkodzeń transformatorów w ciągu lat.

• Kładzenie nacisku tylko na ograniczniki strony wysokiego napięcia, pomijając stronę niskiego napięcia. Bez ograniczników strony niskiego napięcia, piorun uderzający w stronę niskiego napięcia może wywołać odwrócone impulsy napięcia, które stresują cewkę wysokiego napięcia i mogą również uszkodzić cewkę niskiego napięcia.

6. Krótkie spięcie wtórne

Gdy wystąpi krótkie spięcie wtórne, prądy krótkiego spięcia kilka do kilkudziesięciu razy większe niż nominalne płyną na stronie wtórnej. Odpowiednio duży prąd płynie również na stronie pierwotnej, aby zrekompensować efekt demagnetyzujący prądu błędnego na stronie wtórnej. Tak ogromne prądy:

• Generują ogromne naprężenia mechaniczne w cewkach, sprężając cewki, luźno main i izolację międzypowierzchniową, powodując deformację;

• Powoduje szybki wzrost temperatury w obu cewkach. Jeśli bezpieczniki są niewłaściwie dopasowane lub zastąpione drutem miedzianym/aluminiowym, cewki mogą szybko przepalić się.

7. Słaby kontakt w przełączniku odstępu

• Niskiej jakości przełączniki odstępu o słabej konstrukcji, niewystarczającym ciśnieniu sprężyny lub niekompletnym kontakcie między ruchomymi i nieruchomymi kontaktami mogą zmniejszyć odległość izolacyjną między nierówno ustawionymi kontaktami, prowadząc do łuków elektrycznych, zwarć i szybkiego przepalenia cewek odstępu lub całych cewek.

• Błąd ludzki: Niektórzy elektrycy błędnie interpretują zasady zmiany odstępu bez obciążenia. Po dostosowaniu, kontakty mogą być tylko częściowo połączone. Alternatywnie, długotrwała eksploatacja powoduje zanieczyszczenie nieruchomych kontaktów, co prowadzi do słabego kontaktu, łuków elektrycznych i ostatecznie awarii transformatora.

8. Zablokowany port wentylacyjny
Transformatory o mocy powyżej 50 kVA zwykle mają zainstalowany "wentylator" na zbiorniku konserwacyjnym. Obudowa wentylatora jest zwykle przezroczystą szklaną rurką wypełnioną suszarką. Jest krucha podczas transportu, dlatego producenci często wysyłają jednostki z małą kwadratową metalową płytą przymocowaną do portu wentylacyjnego zamiast faktycznego wentylatora, aby zapobiec wprowadzeniu wilgoci.

Po uruchomieniu, ta metalowa płyta musi być natychmiast usunięta i zastąpiona funkcjonalnym wentylatorem. W przeciwnym razie ciepło generowane podczas pracy powoduje rozszerzenie oleju i zwiększenie wewnętrznego ciśnienia. Bez działającego wentylatora olej nie może prawidłowo cyrkulować, ciepło nie może się rozpraszać, a temperatura rdzenia i cewek ciągle rośnie. Izolacja stale degraduje, aż transformator ostatecznie przepali się.

9. Inne problemy
Wspólne problemy w codziennej eksploatacji i konserwacji transformatorów dystrybucyjnych H59 obejmują:

• Podczas konserwacji lub montażu zaciskanie lub poluzowywanie orzechu pręta przewodzącego może spowodować obrót pręta, prowadząc do kontaktu między miękkimi miedzianymi przewodami wtórnymi—powodując zwarcia fazowe lub przerwanie przewodów pierwotnych.

• Niedbalstwo podczas upuszczania narzędzi lub przedmiotów podczas pracy na transformatorze może uszkodzić izolatory, powodując lekkie zwarcia do ziemi lub poważne zwarć.

• Po konserwacji, testach lub wymianie kabli w transformatorach równoległych, brak weryfikacji sekwencji faz i losowego ponownego połączenia może prowadzić do błędnego fazowania. Gdy zostanie zasilony, płyną duże prądy obiegowe, powodując przepalenie transformatora.

• Skrzynki pomiarowe antywłamaniowe zamontowane na stronie napięcia niskiego często cierpią na ograniczenia przestrzenne i słabą robotę—niektóre połączenia są po prostu owinięte drutem. To tworzy wysoką oporność kontaktową na zaciskach niskiego napięcia, prowadząc do nadgrzewania i łuków elektrycznych przy dużym obciążeniu, co ostatecznie powoduje przepalenie prętów przewodzących.