Glavne vzroki za odpoved transformatorja H59 za distribucijo

1. Preobremenitev

Prvič, s povečanjem življenjskih standardov ljudi se je splošno hitro povečalo porabljanje električne energije. Izvirni transformatorji za distribucijo H59 imajo majhen kapacitet—“majhen konj vleče veliko vozo”—in ne morejo zadovoljiti potreb uporabnikov, kar povzroča, da transformatorji delujejo v stanju preobremenitve. Drugič, sezonske spremembe in ekstremne vremenske razmere vodijo do vrha povpraševanja po električni energiji, kar še dodatno povzroča, da transformatorji H59 delujejo v stanju preobremenitve.

Zaradi dolgoročnega dela v stanju preobremenitve se notranji komponente, vinčnice in izolec nafta starostajo predčasno. Nalozni tok transformatorjev je veliko odvisen od sezone in časa—še posebej na podeželju med intenzivnimi kmetijskimi sezonami, ko transformatorji delujejo na polnem ali preobremenjenem nalogu, medtem ko nočno delujejo pri lažjem nalogu. To povzroča veliko spreminjanje krivulje naloza, z temperaturami, ki dosežejo nad 80 °C ob vrhu in padajo do 10 °C ob najmanjši vrednosti.

Poleg tega so pregledi transformatorjev na podeželju pokazali, da vsak transformator na dnu povprečno zadrži več kot 100 gramov vlage. Ta vlaga pride v transformator skozi dihanje naftne izolacije med termičnim širjenjem in stiskanjem, nato pa se iz naftne izolacije odstrani. Dodatno, premajhen nivo nafta zniža površino naftne izolacije, kar poveča kontaktne površine med izolacijsko nafto in zrakom, kar pospeši absorpcijo vlage iz zraka. To zmanjša notranjo izolacijsko trdoto, in ko se izolacija degradira pod kritično mejo, se pojavi notranja preklop in kratkoporočna napaka.

2. Neustrezen dopolnilni naliv nafta v transformatorjih H59

Električar je dodal nafto v transformator H59, medtem ko je bil transformator pod naponom. Eno uro kasneje sta visokonaponska odpadna varnostna klepetala dvostopenjska odpala, prav tako je bilo opaženo malo sprševanje nafta. Na mesto pregled je potrdil potrebo po velikem popravilu. Glavni vzroki za zapal transformatorja so bili:

• Dodal je novi naftni izolant, ki ni bil združljiv z obstoječim naftnim izolantom v rezervoarju. Naftni izolanti imajo različne osnovne sestave, in mešanje različnih vrst je običajno prepovedano.

• Nafta je bila dodana brez odvlake transformatorja. Mešanje topljive in hladne naftne izolante je pospešilo notranje cirkulacijo, zmotalo vlago z dna in jo razpršilo v visokonaponske in nizkonaponske vinčnice, zmanjšalo izolacijo in povzročilo preklop.

• Uporabljena je bila podstandardna nafta.

3. Nepravilna kompenzacija reaktivnega močnega pretoka, ki povzroča resonančno prekomerno napetost

Za zmanjšanje izgub v omrežju in izboljšanje izkoriščenosti opreme predpisi priporočajo namestiti naprave za kompenzacijo reaktivnega močnega pretoka na transformatorjih H59 z nazivno močjo nad 100 kVA. Vendar, če je kompenzacija napačno nastavljena—tako, da je skupna kapacitivna reaktivna odpornost enaka skupni induktivni reaktivni odpornosti v krogu—se lahko v liniji in povezanem opremi pojavijo feromagnetni resonanci, kar vodi v prekomerno napetost in prekomeren tok, ki lahko zapale transformator H59 in druge elektrotehnike.

4. Sistem feromagnetske resonančne prekomerne napetosti

V podeželskih 10 kV distribucijskih omrežjih se dolžine linij, višina nad talo in debelina vodil razlikujejo. Skupaj s pogostim vklopom in izklopom transformatorjev H59, zvarilnih strojev, kondenzatorjev in velikih nalog se sistemski parametri bistveno spremenijo. Dodatno lahko intermitentna enofazna zemeljska vez v 10 kV nezemeljskem sistemu s neutralom povzroči resonančno prekomerno napetost. Ko se to zgodi, lahko manjši primeri povzročijo odpad visokonaponskih varnostnih klepetal; težji primeri povzročijo zapal transformatorja, in v redkih primerih lahko pride do prekinitve ali eksplozije čimbure.

5. Prekomerna napetost zaradi groma

Transformatorji H59 morajo, glede na predpise, biti opremljeni z kvalificiranimi zaščitnimi napravami na visokonaponski in nizkonaponski strani, da zmanjšajo škodo vinčnicam in čimburam zaradi udarov bleska in feromagnetskih prekomernih napetosti. Pogosti vzroki za škodo zaradi prekomerne napetosti so:

• Nepravilna namestitev ali preskuševanje zaščitnih naprav. Tipično deli tri zaščitne naprave eno zemeljsko točko. Z časom lahko korozija zaradi vremenskih vplivov ali slabo vzdrževanje prekine ali degradira to zemeljsko vez. Med udari bleska ali resonančnimi prekomernimi napetostmi neustrezen zemeljski odvod prepreči učinkovito odvoditev v zemljo, kar vodi v preklop transformatorja.

• Prevelika upravljanost z zavarovanjem. Mnogi uporabniki mislijo, da ker je transformator zavarovan, namestitev in preskuševanje zaščitnih naprav ni potrebno—verjamejo, da bo zavarovalca pokril morebitne odpade. Ta mentalni način je v mnogo letih prispeval k široko razširjeni škodi transformatorjem.

• Odvračanje le na visokonaponski strani, medtem ko se zanemarja nizkonaponska stran. Brez nizkonaponskih zaščitnih naprav lahko udarec bleska na nizkonaponski strani povzroči obratne napetostne valove, ki obremenjujejo visokonaponsko vinčnico in lahko škodijo tudi nizkonaponski vinčnici.

6. Sekundarni kratkoporočni preklop

Ko se zgodi sekundarni kratkoporočni preklop, na sekundarni strani tečejo kratkoporočni tokovi, ki so večkrat do desetkrat večji od nazivnega toka. Odgovarjajoč velik tok teče tudi na primarni strani, da bi se nasprotovalo demagnetizacijskemu vplivu sekundarnega preklopnega toka. Takšni veliki toki:

• Generirajo ogromen mehanični stres znotraj vinčnic, s čimer se stisnejo vinčnice, oslabijo glavne in mehurske izolate in pride do deformacije;

Hitro povečanje temperature v obeh viti. Če so preklopniki napačno izbrani ali so zamenjeni s bakrenim/aluminijevim vodom, lahko viti hitro izgore.

7.Slab kontakt na tap preklopniku

• Nizkokakovostni tap preklopniki z slabo konstrukcijo, nedostatkom pritiska spirale ali nepopolnim stikom med giblji in stacionarnimi kontakti lahko zmanjšajo izolacijsko razdaljo med neskladnimi kontakti, kar vodi do luknjanja, kratkih krmelj in hitrega izgoranja tap vitih ali celotnih navojev.

• Človeška napaka: Nekateri električarji napačno razumejo načelo brezobremenega spreminjanja tapa. Po prilagoditvi se kontakti morda le delno zazipajo. Alternativno lahko dolgoročna uporaba povzroči onesnaženost stacionarnih kontaktov, kar vodi do slabega stika, luknjanja in končnega odpovedi transformatorja.

8. Zaklonjena ventilacijska vrata
Transformatorji z močjo nad 50 kVA običajno imajo nameščeno "ventilacijo" na rezervoarnem vrečku. Oblika ventilacijskega doma je običajno prosojna steklena cilindrična posoda, napolnjena z sušilom. Med prevozom je krhka, zato proizvajalci pogosto dostavljajo enote z majhno kvadratno metalno ploščo, pričrpano na ventilacijska vrata, namesto dejanske ventilacije, da preprečijo vstop vlage.

Ob postavitvi mora biti ta metalna plošča takoj odstranjena in zamenjana s funkcionalno ventilacijo. Če tega ne storimo, generirana toplota med delovanjem povzroči širjenje olja in povečanje notranjega tlaka. Brez delujoče ventilacije se olje ne more ustrezno cirkulirati, toplota se ne more disipirati in temperature jedra in vitih se stalno povečujejo. Izolacija se stalno degradira, dokler transformator končno ne izgore.

9. Druga težava
Skupne težave pri vsakodnevnem delovanju in vzdrževanju distribucijskih transformatorjev H59 vključujejo:

• Med vzdrževanjem ali namestitvijo lahko zategovanje ali raztegovanje matice prevodnega palice povzroči vrtenje palice, kar vodi do stika med sekundarnimi mehkimi bakrenimi vodiči - kar povzroči fázni krmelj ali poškodovanje primarnih vitih.

• Slučajno spuščanje orodij ali predmetov med delom na transformatorju lahko poškoduje izvode, kar povzroči manjše bljeskevanje do tla ali hude krmelje.

• Po vzdrževanju, preskušanju ali zamenjavi kabla na paralelnih transformatorjih, če ni opravljena preverjanje zaporedja faz in naključno ponovno povezovanje, lahko pride do napačnega faziranja. Ko je podano napetost, velike cirkulirajoče tokove povzročijo izgoranje transformatorja.

• Anti-vtorna merilna škatla, nameščena na nizkonapetostni strani, pogosto trpi zaradi omejenega prostora in slabe izvedbe - nekatere povezave so preprosto ovite z vodom. To ustvarja visok upornostni stik na nizkonapetostnih terminalih, kar vodi do preseganja in luknjanja pod veliko obremenitvijo, končno pa do izgoranja prevodnih palic.