Najčešći uzroci kvara transformatora za raspodelu H59

1. Preopterećenje

Prvo, sa poboljšanjem životnog standarda, potrošnja električne energije se uopšteno povećala brzo. Originalni H59 distribucijski transformatori imaju malu kapacitet—“mali konj povlači veliku koliju”—i ne mogu ispuniti zahteve korisnika, što dovodi do toga da transformatori rade pod preopterećenim uslovima. Drugo, sezonske varijacije i ekstremne vremenske uslove dovode do vrhunskog zahteva za električnom energijom, što dodatno dovodi do toga da H59 distribucijski transformatori rade preopterećeno.

Zbog dugotrajnog rada pod preopterećenjem, unutrašnji komponenti, zavojnice i uljna izolacija stare preuređeno. Opterećenje transformatora je veoma sezonsko i zavisi od vremena—naročito u ruralnim oblastima tokom najintenzivnijih poljoprivrednih sezona, kada transformatori rade na punom ili preopterećenom kapacitetu, dok noću rade pod lakim opterećenjem. Ovo dovodi do velikih varijacija krive opterećenja, gde operativne temperature dostižu preko 80 °C na vrhuncima i padaju do 10 °C na minimumu.

Dodatno, inspekcije ruralnih transformatora pokazuju da svaki transformator prosečno ima više od 100 grama vode na dnu. Ova voda unosi se kroz disanje ulja transformatora tokom termalne ekspanzije i kontrakcije, a zatim se taloži iz ulja. Takođe, nedostatak ulja smanjuje površinu ulja, povećavajući kontakt površinu između izolacionog ulja i zraka, što ubrzava apsorpciju vode iz atmosfere. To smanjuje unutrašnju izolacionu snagu, i kada izolacija padne ispod kritične granice, događaju se unutrašnji prekid i prekidi struje.

2. Neovlašćeno dopunjavanje ulja H59 distribucijskim transformatorima

Električar je dodao ulje H59 distribucijskom transformatoru dok je bio pod napajanjem. Jedan sat kasnije, visokonaponski spustni prekidač je prekidio na dve faze, pratio ga je lagani spravljanje ulja. Inspekcija na mestu je potvrdila potrebu za velikom popravkom. Glavne uzroke gorjenja transformatora bile su:

• Novo dodato ulje transformatora bilo je nesaglasno sa postojećim uljem unutar rezervoara. Ulja transformatora imaju različite osnovne formulacije, i mešanje različitih tipova je opšte zabranjeno.

• Ulje je dodano bez deaktiviranja transformatora. Mešanje topljeg i hladnog ulja ubrzalo je unutrašnju cirkulaciju, miješajući vodu sa dna i raspodeljujući je u visokonaponske i niskonaponske zavojnice, smanjujući izolaciju i dovodeći do prekida.

• Korišćeno je nedovoljno kvalitetno ulje transformatora.

3. Nepodobna kompenzacija reaktivne snage koja dovodi do rezonantnog prenapona

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

4. Sistem ferorezonantni prenapon

U ruralnim 10 kV distribucijskim mrežama, linije variraju po dužini, visini od zemlje i prečniku provodnika. Kombinovano sa čestim preključivanjem H59 transformatora, zavarivača, kondenzatora i velikih opterećenja, parametri sistema se znatno menjaju. Takođe, intermitentni jednofazni zemljni kontakt u 10 kV mreži bez zemljenog neutrala može dovesti do rezonantnog prenapona. Kada se to desi, manji slučajevi dovode do prekidanja visokonaponskih prekidača; teži slučajevi dovode do spaljenja transformatora, a u retkim situacijama, do prerastanja ili eksplozije izolatora.

5. Prenapon zbog munje

H59 distribucijski transformatori moraju, prema propisima, biti opremljeni kvalitetnim ograničivačima prenapona na oba, visokonaponska i niskonaponska strana, kako bi se smanjili oštetu zavojnicama i izolatorima zbog munje i ferorezonantnih prenapona. Zajedniči uzroci oštećenja prenaponom uključuju:

• Nepravilna instalacija ili testiranje ograničivača. Obično, tri ograničivača dele jednu tačku zemljenja. Vremenom, korozija zbog izlaganja vremenskim uticajima ili loša održavanja može prekidati ili degradirati ovu zemlju. Tokom incidenta munje ili rezonantnog prenapona, nedovoljno zemljenje sprečava efektivnu ispunju prirodne putanji, dovodeći do prekida transformatora.

• Previse oslanjanje na osiguranje. Mnogi korisnici pretpostavljaju da, budući da je transformator osiguran, instalacija i testiranje ograničivača nije potrebno—verujući da će osiguravajući preduzeće pokrijeti greške. Ova mentalnost je značajno doprinela širokoj oštećenosti transformatora tokom godina.

• Naglasak samo na ograničivačima visokonaponske strane, ignorirajući niskonaponsku stranu. Bez niskonaponskih ograničivača, udar munje na niskonaponskoj strani može indukovati obrnuti prenaponski valovi koji stresiraju visokonaponsku zavojnicu i potencijalno oštećuju niskonaponsku zavojnicu takođe.

6. Sekundarni kraći put

Kada se desi sekundarni kraći put, strujni tokovi od nekoliko do desetina puta veći od nominale proteknu na sekundarnoj strani. Odgovarajuće veliki strujni tok protiče i na primarnoj strani kako bi se suprotstavio demagnetizirajućem efektu sekundarnog greškog strujnog toka. Takvi ogromni strujni tokovi:

• Generišu ogroman mehanički stres unutar zavojnica, štapićući bobine, rušići glavnu i međuslojnu izolaciju, i dovodeći do deformacije;

• Dovodi do brzog porasta temperature u oba zavojnika. Ako su sigurnosni prekidači nepravilno dimenzionisani ili zamjenjeni bakarnim/aluminijumskim žicom, zavojnici se mogu brzo spaliti.

7. Loš kontakt na promenjivom odabiru

• Lošeg kvaliteta promenjivi odabir s lošim dizajnom, nedovoljnim pritiskom sprangice ili nepotpunim kontaktom između pokretnih i stacionarnih kontakata može smanjiti izolaciono rastojanje između nesklapajućih kontakata, što dovodi do isparkavanja, kratkih spojeva i brzog spaljenja zavojnika promenjivog odabira ili celokupnih zavojnika.

• Greška ljudske prirode: Neki električari pogrešno shvataju princip bezopterećenog promenjivog odabira. Nakon podešavanja, kontakti se mogu samo djelomično zatvoriti. Alternativno, dugotrajna eksploatacija dovodi do kontaminacije stacionarnih kontakata, što rezultira lošim kontaktom, isparkavanjem i konačnom propadom transformatora.

8. Zaključan ulaz za disanj
Transformatori sa snalom većim od 50 kVA obično imaju instaliran “disanj” na konzervacionom spremniku. Kućište za disanj je obično prozirna staklena cilindrična bočica ispunjena sušilom. To je lako slomljivo tijekom transporta, pa proizvođači često dostavljanju jedinice sa malom kvadratnom metalnom pločom zakrpljenom preko ulaza za disanj umjesto instaliranja stvarnog disanja kako bi se sprečilo zagađenje vlago.

Pri komisionisanju, ova metalna ploča mora biti odmah uklonjena i zamjenjena funkcionalnim disanjem. Ako to nije urađeno, toplota generisana tokom rada dovodi do širenja ulja i povećanja unutrašnjeg pritiska. Bez funkcionalnog disanja, ulje se ne može pravilno cirkulirati, toplota se ne može disipirati, a temperature jezgra i zavojnika stalno rastu. Izolacija se neprekidno degradira sve dok transformator konačno ne spali.

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

• Tokom održavanja ili instalacije, zatezanje ili razvlačenje oružja provodne štapiće može dovesti do rotacije štapa, što dovodi do kontakta između sekundarnih mekih bakarnih vodilja—što dovodi do fazonih spojeva ili prekid primaryh vodilja zavojnika.

• Nesrećno padanje alata ili predmeta tokom rada na transformatoru može dovesti do oštećenja izolatorskih glavica, što dovodi do manjih isparkavanja na zemlju ili teških kratkih spojeva.

• Nakon održavanja, testiranja ili zamjene kabela na paralelnim transformatorima, neispunjavanje verifikacije fazonog reda i nasumično ponovno spajanje može dovesti do pogrešnog faziranja. Kada se energizuje, veliki cirkularni strujni tokovi teku, spaljujući transformator.

• Anti-krađa mjerni kutije instalirane na niskonaponskom stranu često trpe zbog ograničenja prostora i loše obrade—neki spojevi su samo zavrnuti žicama. To stvara visok otpor kontakta na niskonaponskim terminalima, što dovodi do pregrejavanja i isparkavanja pod velikim opterećenjem, konačno spaljujući provodne štapove.