Mis on transformaatoride vead?

Mis on transformatoriga seotud tõrked?

Transformatoriga seotud tõrkete määratlus

Mis on transformatoriga seotud tõrked?

Transformatoriga seotud tõrkete määratlus

Transformatoriga seotud tõrked viitavad probleemidele nagu isooleerimise läbiminek ja magneetvälijuhtude tõrked, mis võivad esineda nii transformatori sees kui ka sellest väljaspool.

Võimsustransformatorite välised tõrked

Võimsustransformatori väline lühikutejuhe

Lühikutejuhed võivad toimuda elektrilises võrgus kahes või kolmes faasis. Tõrkevool on tavaliselt suur, sõltudes lühikutud voltagist ja tõrkepunktini jõudvat tsirkuitimpedantsist. See suur tõrkevool suurendab vaskku kaotusi, põhjustades transformatorisse sisemist soojenemist. See tekitab ka tugevaid mehaanilisi pingesid, eriti tõrkevoolu esimesel tsüklil.

Võimsustransformatori ülekiriutumine

Võimsustransformatori ülekiriutumine on kaks tüüpi,

• Ajutine ülekiriutumine

• Töövoltaga ülekiriutumine

Ajutine ülekiriutumine

Elektrivõrgus võib tekkida järgmiste põhjuste tõttu korralduslikult või looduslikest tingimustest tingitud ülekiriutumine,

• Korralduslik ülekiriutumine, kui neutraalpunkt on isoleeritud.

• Erinevate elektriseadmete käivitamisel või lülitamisel.

• Äärmuslik ilmaväärtus.

Olenemata ülekiriutumise põhjustest, see on lõppudega kõrge ja terav lainekuju ning kõrge sagedusega. See lain liigub elektrivõrgus, kui see jõuab transformatorisse, see põhjustab isolatsiooni katkise kõrvuti asuvate kierde vahel, mis võib tekitada kierde vahelise lühikutejuhe.

Töövoltaga ülekiriutumine

Süsteemi ülekiriutumine võib tekida näiteks suure tarbijaga seotud äkitselt lülitamisel. Kuigi selle voltagi amplituud on normaalsest kõrgem, on sagedus sama kui normaalses olukorras. Ülekiriutumine süsteemis suurendab pinget transformatori isolatsioonil. Kuna voltagi suurenemine suurendab vastavalt töötlevat fluxi.

See seega põhjustab, raudkaudu kaotuste suurenemist ja suurelt osaliselt magnetiseeriva voolu suurenemist. Suurenenud flux suundatakse transformatori magneetvälijuhust teistesse terasestruktuuridesse. Magneetvälijuhtide kulmad, mis tavaliselt kannavad vähe fluxi, võivad olla suurel osaliselt fluxi mõjutatud, mis suundatakse saturaadioni piirkonnast kõrvalpool. Sellisel juhul võivad kulmad kiiresti külmuda ja hävitada nii oma isolatsiooni kui ka kierde isolatsiooni.

Sageduse alanduse mõju võimsustransformatoris

Kuna voltagi arv kierdes on fikseeritud. Sellest võrrandist on selge, et kui süsteemi sagedus väheneb, siis magneetvälijuhu flux suureneb, mille mõjud on umbes sarnased ülekiriutumise mõjudega.

Võimsustransformatori sisemised tõrked

Võimsustransformatori sees toimuvad peamised tõrked on kategooriseeritud järgmiselt,

• Isolatsiooni läbiminek kierdest maapinna

• Isolatsiooni läbiminek erinevate faaside vahel

• Isolatsiooni läbiminek naaberlikes kierdetes, st inter – turn fault

• Transformatori magneetvälijuhtide tõrked

Võimsustransformatori sisemised maapinnatõrked

Maapinnatõrked tähistatud neutraalpunkti impedantsiga

Tähistatud neutraalpunkti impedantsiga tähistatud kierdes sõltub tõrkevool maapinnatõrke impedantsist ja tõrkepunktini neutraalpunktini kaugusest. Tõrkepunktis olev voltagi on kõrgem, kui see on kaugemal neutraalpunktist, mis tõstab tõrkevoolu. Tõrkevool sõltub ka lekke reaktantsist kierde osas, mis asub tõrkepunktis ja neutraalpunktis, kuid see on tavaliselt madalam kui maapinnatõrke impedants.

Maapinnatõrked tähistatud neutraalpunkti solidaarselt maapinnaga

Sellisel juhul on maapinnatõrke impedants ideaalselt null. Tõrkevool sõltub lekke reaktantsist kierde osas, mis asub tõrkepunktis ja neutraalpunktis. Tõrkevool sõltub ka kaugust neutraalpunktist tõrkepunktini transformatoris.

Nagu eelmises juhtumis, sõltub need kaks punkti vahel olev voltagi kierde arvust, mis asub tõrkepunktis ja neutraalpunktis. Seega tähistatud neutraalpunkti solidaarselt maapinnaga kierdes sõltub tõrkevool kahest peamisest tegurist, esiteks lekke reaktantsist kierde osas, mis asub tõrkepunktis ja neutraalpunktis, ja teiseks kaugust neutraalpunktist tõrkepunktini. 

Aga kierde lekke reaktants muutub keeruliselt tõrke asukoha sõltuvalt kierdes. On näha, et reaktants väheneks väga kiiresti tõrkepunktis, mis läheneb neutraalpunktile, ja seega on tõrkevool kõrgeim tõrkepunktis, mis on lähedal neutraalpunktist. Seega on sellel punktil saadaolev voltagi tõrkevoolu jaoks madal, samal ajal kui reaktants, mis vastandab tõrkevoolu, on ka madal, seega on tõrkevooli väärtus piisavalt kõrge. 

Uuesti tõrkepunktis, mis on kaugemal neutraalpunktist, on saadaolev voltagi tõrkevoolu jaoks kõrge, kuid samal ajal on reaktants, mille kierde osa pakkub tõrkepunktist ja neutraalpunktist, kõrge. On märgatatav, et tõrkevool jääb väga kõrge tasemele kogu kierde ulatuses. Teisisõnu, tõrkevool hoiab väga kõrget magnituudi, olenemata tõrke asukohast kierdes.

Võimsustransformatori sisemised faasi vahelised tõrked

Faasi vahelised tõrked transformatoris on haruldased. Kui selline tõrge toimub, siis see põhjustab olulist voolu, mis käivitab kohe ületulekahju relendi primääripoolt ja diferentsiaalrelendi.

Inter Turns Fault in Power Transformer

Võimsustransformator, mis on ühendatud elektrilise ekstra kõrge voltaga edasijõudmisega, on väga võimeline kõrge mahuga, terava frontiga ja kõrge sagedusega impulsvoltaga, mis tekib heleduse surges elektrivõrgus. Voolu stressid kierde vahel muutuvad nii suured, et nad ei saa seda stressi taluda ja põhjustavad isolatsiooni läbimineku inter-turns punktides. Samuti LV-kierde stressitud, kuna ülekanne surges voltagi. Suur arv võimsustransformatori tõrkeid tekib inter-turns vahelistest tõrkedest. Inter-turns tõrked võivad ka tekkida mehaanilistest jõududest kierde vahel, mis pärinevad välisest lühikutejuhest.

Core Fault in Power Transformer

Kui magneetvälijuhtide laminatsioon on kahjustatud või silindriks kandev materjal on sellel, see võib põhjustada eddy current'i ja kohaliku ülesoojenemise. See võib ka juhtuda, kui magneetvälijuhtide kulmade isolatsioon, mida kasutatakse magneetvälijuhtide laminatsiooni tiivitamiseks, läbib. Need tõrked põhjustavad tugevat kohalist soojenemist, kuid ei mõjuta oluliselt transformatori sisend- ja väljundvoolu, mis muudab neid raske tuvastada tavaliste elektriliste kaitsemeetoditega. Liigne ülesoojenemine võib murda transformatori öli, vabastades gaase, mis kogunevad Buchholz-relendis ja käivitavad alarmi.