Какви са дефектите в трансформатора?

Какви са дефектите в трансформатор?

Определение на дефекти в трансформатор

Дефектите в трансформатор се отнасят до проблеми като повреди на изолацията и дефекти на ядрото, които могат да се появят във вътрешността или извън трансформатора.

Външни дефекти в електрическия трансформатор

Външен краткосрочен замыкание на електрическия трансформатор

Краткосрочни замыкания могат да се случат в две или три фази на електрическата система. Силата на тока при дефект обикновено е висока, в зависимост от напрежението при краткосрочното замыкание и импеданса на цепта до точката на дефект. Този висок ток при дефект увеличава медните загуби, причинявайки вътрешно загряване на трансформатора. Това също така създава сериозни механични напрежения, особено по време на първия цикъл на тока при дефект.

Високо напрежение при дефект в електрическия трансформатор

Високонапрежените дефекти в електрическия трансформатор са от два вида,

• Транзиентни превишавания на напрежението

• Превишавания на напрежението с честота на мрежата

Транзиентни превишавания на напрежението

Високонапрежените и високочестотни превишавания могат да възникнат в електрическата система поради следните причини,

• Искрено заземление, ако нейтралната точка е изолирана.

• Работа на различни електрически устройства.

• Атмосферни светкавични импулси.

Независимо от причините за превишаване на напрежението, то е все пак вълна, която се движи с висок и стръмен профил и с висока честота. Тази вълна се движи в електрическата система, когато достигне трансформатора, причинява разрушаване на изолацията между витките, близки до линейния терминал, което може да създаде краткосрочно замыкание между витките.

Превишавания на напрежението с честота на мрежата

Винаги има вероятност за превишаване на напрежението в системата поради внезапното отключване на голяма нагрузка. Въпреки че амплитудата на това напрежение е по-висока от нормалното ниво, честотата остава същата както при нормални условия. Превишаването на напрежението в системата причинява увеличение на напрежението върху изолацията на трансформатора. Както знаем, напрежението, увеличеното напрежение причинява пропорционално увеличение на работния поток.

Това причинява увеличение на железните загуби и пропорционално голямо увеличение на магнитизиращия ток. Увеличените потоци се отклоняват от ядрото на трансформатора към други стоманени конструктивни части на трансформатора. Болтовете, които обикновено носят малко поток, могат да бъдат подложени на голяма компонента от потока, отклонен от насыщената област на ядрото. При такива условия болтовете могат бързо да се загреят и да разрушият собствената си изолация, както и изолацията на витките.

Ефект от намалена честота в електрическия трансформатор

Тъй като напрежението и броят на витките в обмотката са фиксирани, от това уравнение е ясно, че ако честотата намалее в системата, потокът в ядрото се увеличава, ефектите са приблизително сходни с тези при превишаване на напрежението.

Вътрешни дефекти в електрическия трансформатор

Основните дефекти, които се появяват във вътрешността на електрическия трансформатор, се класифицират като,

• Повреда на изолацията между обмотката и земята

• Повреда на изолацията между различните фази

• Повреда на изолацията между съседни витки, т.е. междинно-витков дефект

• Дефект на ядрото на трансформатора

Вътрешни заземни дефекти в електрическия трансформатор

Вътрешни заземни дефекти в звезден свързан обмотка с заземена нейтрална точка чрез импеданс

В звезден свързан обмотка с заземена нейтрална точка чрез импеданс, силата на тока при дефект зависи от заземящия импеданс и разстоянието от точката на дефект до нейтралната точка. Напрежението в точката на дефект е по-високо, ако е по-далеч от нейтралната точка, водещо до по-висок ток при дефект. Токът при дефект зависи също от утечката реактивност на частта от обмотката между точката на дефект и нейтралната точка, но това обикновено е ниско в сравнение с заземящия импеданс.

Вътрешни заземни дефекти в звезден свързан обмотка с твърдо заземена нейтрална точка

В този случай, заземящият импеданс е идеално нула. Силата на тока при дефект зависи от утечката реактивност на частта от обмотката, която минава през дефектната точка и нейтралната точка на трансформатора. Силата на тока при дефект зависи също от разстоянието между нейтралната точка и дефектната точка в трансформатора.

Както казахме в предходния случай, напрежението между тези две точки зависи от броя на витките, които минават през дефектната точка и нейтралната точка. Така, в звезден свързан обмотка с твърдо заземена нейтрална точка, силата на тока при дефект зависи от два основни фактора: първо, утечката реактивност на частта от обмотката, която минава през дефектната точка и нейтралната точка, и второ, разстоянието между дефектната точка и нейтралната точка. 

Но утечката реактивност на обмотката варира по сложен начин с позицията на дефекта в обмотката. Се наблюдава, че реактивността намалява много бързо, когато дефектната точка се приближава до нейтралната точка, и затова силата на тока при дефект е най-висока, когато дефектът е близо до нейтралния край. В тази точка, напрежението, налично за тока при дефект, е ниско, а същевременно реактивността, противодействаща на тока при дефект, също е ниска, затова стойността на тока при дефект е достатъчно висока. 

Отново, при дефектна точка, далеч от нейтралната точка, напрежението, налично за тока при дефект, е високо, но същевременно реактивността, предлагана от частта от обмотката между дефектната точка и нейтралната точка, е висока. Може да се забележи, че токът при дефект остава на много високо ниво през цялата обмотка. С други думи, токът при дефект поддържа много висока величина, независимо от позицията на дефекта в обмотката.

Вътрешни фазови дефекти в електрическия трансформатор

Фазовите дефекти в трансформатора са рядки. Ако такъв дефект се появи, той ще предизвика значителен ток, който ще активира моментната релета за надмеждане на тока на входа, както и диференциалната релета.

Междинно-виткови дефекти в електрическия трансформатор

Електрическият трансформатор, свързан с екстра високонапреженна система за пренос, е много вероятен да бъде изложен на високи, стръмни и високочестотни импулсни напрежения поради светкавични импулси в линията за пренос. Напрежението между витките става толкова голямо, че не може да издържи напрежението и причинява провал на изолацията между междинните витки в някои точки. Също така, LV обмотката е подложена на стрес поради прехвърлените импулсни напрежения. Голям брой дефекти на трансформаторите произтичат от дефекти между витките. Междинно-витковите дефекти могат също да се появят поради механични сили между витките, произтичащи от външно краткосрочно замыкание.

Дефект на ядрото в електрическия трансформатор

Ако някой част от ламините на ядрото е повреден или свързан с проводим материал, това може да причини вихрови токове и местно прекомерно загряване. Това може да се случи също, ако изолацията на болтовете, използвани за затягане на ламините на ядрото, провали. Тези дефекти причиняват сериозно местно загряване, но не влияят значително на входния и изходния ток на трансформатора, което прави трудно техните откриване с стандартни електрически защитни системи. Прекомерното загряване може да развали трансформаторното масло, освобождавайки газове, които се натрупват в реле Буххолц и активират аларма.