Основні причини виходу з ладу трансформатора розподілу H59

1. Перевантаження

По-перше, з підвищенням рівня життя людей споживання електроенергії загалом швидко збільшується. Попередні трансформатори H59 мають невелику пропускну здатність — «мала кінь тягне великий воз» — і не можуть задовольнити потреби користувачів, що призводить до перевантаження трансформаторів. По-друге, сезонні коливання та екстремальні погодні умови ведуть до пікового споживання електроенергії, що ще більше призводить до перевантаження трансформаторів H59.

В результаті довготривалого перевантаження внутрішні компоненти, обмотки та олійна ізоляція старіють раніше часу. Навантаження на трансформатори є значно сезонним та залежним від часу доби — особливо в сільських районах під час інтенсивних сільськогосподарських сезонів, коли трансформатори працюють на повну або перевищують номінальні міри, а вночі вони працюють при легкому навантаженні. Це призводить до великих коливань кривої навантаження, з температурою роботи, яка досягає понад 80 °C під час пікових навантажень, а в мінімумі опускається до 10 °C.

Крім того, перевірки сільських трансформаторів показали, що кожен трансформатор в середньому зберігає більше 100 грамів вологи на дні. Волога потрапляє через дихальний процес олії під час теплового розширення та стиснення, а потім осідає з олії. Додатково, недостатній рівень олії знижує поверхню олії, збільшуючи контактну площу між ізоляційною олією та повітрям, що прискорює абсорбцію вологи з атмосфери. Це зменшує внутрішню ізоляційну міцність, і коли ізоляція знижується нижче критичного рівня, відбуваються внутрішні пробої та короткі замикання.

2. Неправомірне заповнення олією трансформаторів H59

Електрик додав олію до трансформатора H59, поки він був під напругою. Через годину відпали фази двох високовольтних випадкових предохранителів, супроводжені легким розпиленням олії. На місці перевірки підтвердилося, що потрібен капітальний ремонт. Основні причини вигоріння трансформатора:

• Додана нова олія не сумісна з існуючою олією в резервуарі. Олії для трансформаторів мають різні базові формули, і змішування різних типів зазвичай заборонено.

• Олія була додана без відключення трансформатора. Змішування гарячої та холодної олії прискорило внутрішнє циркулювання, збуджуючи вологу знизу та розподіляючи її по високовольтних та низьковольтних обмотках, що зменшує ізоляцію та призводить до пробою.

• Була використана некваліфікована олія для трансформатора.

3. Неправильна компенсація реактивної потужності, що призводить до резонансного перенапруги

Для зменшення втрат у лініях та підвищення ефективності використання обладнання, регламенти рекомендують встановлювати пристрої компенсації реактивної потужності на трансформаторах H59 з номінальною потужністю понад 100 кВА. Однак, якщо компенсація налаштована неправильно — так, що загальна ємнісна реактивна опір дорівнює загальній індуктивній реактивній опір в цепі — може відбутися ферорезонанс в лінії та з'єднаному обладнанні, що призводить до перенапруги та надмірного струму, що може вигоріти трансформатор H59 та інші електричні пристрої.

4. Системний ферорезонансний перенапіг

У сільських розподільчих мережах на 10 кВ, лінії мають різну довжину, висоту над землею та діаметр провідників. Разом з частими переключеннями трансформаторів H59, сварочних машин, конденсаторів та великого навантаження, параметри системи значно змінюються. Додатково, періодичне однофазне заземлення в незаземленій нейтральній системі на 10 кВ може спричинити резонансну перенапругу. Коли це відбувається, в легких випадках відпаливаються високовольтні предохранители; у складних випадках відбувається вигоріння трансформатора, а в рідких випадках — відбиваються або вибухають втулки.

5. Перенапруга від блискавки

Трансформатори H59 за регламентом повинні бути оснащені кваліфікованими грозозахисними пристроями на обох сторонах — високовольтній та низьковольтній — для зменшення шкоди від блискавок та ферорезонансних перенапружень до обмоток та втулок. Посібні причини шкоди від перенапруги включають:

• Неправильна установка або перевірка грозозахисних пристроїв. Зазвичай три грозозахисні пристрої мають спільну точку заземлення. З часом, корозія від погодних умов або погана догляд можуть зламати або виродити це з'єднання з землею. Під час блискавок або резонансних перенапружень, недостатнє заземлення не дозволяє ефективному розряду в землю, що призводить до пробою трансформатора.

• Загальне надійство на страхування. Багато користувачів вважають, що оскільки трансформатор застрахований, то встановлення та перевірка грозозахисних пристроїв не потрібні, вважаючи, що страховики покриють аварії. Цей настрій значно сприяв широкому пошкодженню трансформаторів протягом років.

• Акцент лише на грозозахисних пристроях високовольтної сторони, про ігнорування низьковольтної сторони. Без грозозахисних пристроїв на низьковольтній стороні, удар блискавки на LV стороні може викликати інверсні перенапрузки, що створюють напруження високовольтної обмотки та можуть пошкодити низьковольтну обмотку.

6. Другорядне коротке замикання

При другорядному короткому замиканні, струми короткого замикання, що становлять кілька до десятків разів номінальний струм, текуть на другорядній стороні. Відповідно великий струм також теке на первинній стороні, щоб протидіяти демагнітізаційному ефекту струму короткого замикання на вторинній стороні. Такі масивні струми:

• Створюють великий механічний стрес всередині обмоток, стискаючи катушки, розслабляючи основну та міжшарова ізоляцію, що призводить до деформації;

• Спричиняє швидкий підвищення температури в обох обмотках. Якщо запобіжники неправильно підібрані або замінені медною/алюмінієвою дротом, обмотки можуть швидко спалитися.

7. Поганий контакт у переключнику напруги

• Низькоякісні переключники напруги з поганим дизайном, недостатньою пружним тиском або неповним контактом між рухомими і стаціонарними контактами можуть зменшити відстань ізоляції між невідповідно встановленими контактами, що призводить до дугового поджарення, коротких замикань і швидкого спалення обмоток переключника або всієї катушки.

• Помилка людини: Деякі електрики неправильно розуміють принципи безнавантаженого переключення. Після налаштування контакти можуть частково зачепитися. Альтернативно, довготривала робота призводить до забруднення стаціонарних контактів, що призводить до поганого контакту, дугового поджарення і, в кінцевому підсумку, відмови трансформатора.

8. Заблокований порт дихача
Трансформери, які мають потужність більше 50 кВА, зазвичай оснащені "дихачем", встановленим на консерваторну банку. Корпус дихача зазвичай є прозорим скляним циліндром, заповнений сушаркою. Він виявляється хрупким при транспортуванні, тому виробники часто відправляють одиниці з маленьким квадратним металевим пластинкою, прикріпленим болтами над портом дихача, замість встановлення реального дихача, для запобігання проникненню води.

При введення в експлуатацію цю металеву пластинку необхідно відразу ж зніяти і замінити функціональним дихачем. Якщо це не зроблено, тепло, що генерується при роботі, призводить до розширення масла і збільшення внутрішнього тиску. Без функціонального дихача масло не може правильно циркулювати, тепло не може віддаватися, і температура сердечника і обмоток постійно підвищується. Ізоляція поступово вироджується до того моменту, поки трансформатор врешті-решт не спалиться.

9. Інші питання
Загальні проблеми, що виникають при повсякденному експлуатації та технічному обслуговуванні трансформаторів H59, включають:

• Під час технічного обслуговування або встановлення затягування або розтягування гайки провідного стержня може призвести до обертання стержня, що призводить до контакту між вторинними м'якими медними проводами—це призводить до фазових коротких замикань або розриву первинних провідних проводів.

• Аварійне випадання інструментів або предметів під час роботи на трансформаторі може пошкодити вводи, що призводить до малих пробивів на землю або серйозних коротких замикань.

• Після технічного обслуговування, тестування або заміни кабелів на паралельних трансформаторах, невиконання перевірки послідовності фаз і випадкового підключення може призвести до некоректного фазування. Коли включено, великі циркулюючі струми проходять, спалюючи трансформатор.

• Протизлодійські лічильні ящики, встановлені на стороні низької напруги, часто страждають від обмежень простору і поганої роботи—деякі з'єднання просто обмотані дротом. Це створює велику опору контакту на низьковольтових терміналах, що призводить до перегріву і дугового поджарення при великому навантаженні, врешті-решт спалюючи провідні стержні.