Kaj so napake v transformatorju?

Kaj so napake v transformatorju?

Definicija napak v transformatorju

Napake v transformatorju se nanašajo na težave, kot so odpovedi izolacije in napake jedra, ki se lahko pojavijo znotraj ali zunaj transformatorja.

Zunanje napake v močnem transformatorju

Zunanji krajši vod v močnem transformatorju

Krajši vodi se lahko zgodi v dveh ali treh fazah električnega sistema. Tok napake je običajno visok, odvisen od napetosti pri krajšem vodu in impedanci kruga do točke napake. Ta visoki tok napake poveča gubitke bakra, kar povzroča notranje segrevanje v transformatorju. Prav tako ustvarja hude mehanske stresne stanja, še posebej med prvim ciklusom toka napake.

Visoke napetostne motnje v močnem transformatorju

Visoke napetostne motnje v močnem transformatorju obstajata v dveh vrstah,

• Prenosni hitri val napetosti

• Previsoka napetost frekvence strme

Prenosni hitri val napetosti

Visoka napetost in visoka frekvenca hitrega vala se lahko pojavi v električnem sistemu zaradi katerihkoli naslednjih razlogov,

• Dugačni premiki, če je neutralna točka izolirana.

• Vklopni operacije različnih električnih oprem.

• Atmosferski svetlobni impulz.

Kakršnekoli bi bile vzroki za hitre valove napetosti, je to vedno val, ki se giblje z visoko in strmoglavo valovno obliko ter tudi visoko frekvenco. Ta val se giblje skozi mrežo električnega sistema, ko doseže močni transformator, povzroči odpoved izolacije med zavojnicami blizu terminala, kar lahko ustvari krajši vod med zavojnicami.

Previsoka napetost frekvence strme

Vedno obstaja možnost previsoke napetosti sistema zaradi nenadnega odpojitve velikega opta. Čeprav je amplituda te napetosti višja od običajne ravni, je frekvenca enaka kot je bila v normalnem stanju. Previsoka napetost v sistemu povzroči povečanje stresa na izolaciji transformatorja. Kot vemo, napetost, povečana napetost povzroči sorazmerno povečanje delovnega magnetnega toka.

To povzroča, povečane železne gubitke in sorazmerno veliko povečanje magnetizacijskega toka. Povečani magnetni tok se odvija s jedra transformatorja na druge dele ocelne konstrukcije transformatorja. Vtisne vtičnice, ki običajno nosijo malo magnetnega toka, se lahko soočijo z veliko komponento toka, odvedenega iz zasičenega dela jedra ob strani. V takem stanju se vtičnice lahko hitro segrejejo in uničijo svojo lastno izolacijo in izolacijo zavojnice.

Učinki podfrekvence v močnem transformatorju

Kot, napetost, število zavojnic v zavojnici je fiksno. Iz te enačbe je jasno, da, če se frekvenca v sistemu zmanjša, se magnetni tok v jedru poveča, učinki so več ali manj enaki kot pri previsoki napetosti.

Notranje napake v močnem transformatorju

Glavne napake, ki se pojavijo znotraj močnega transformatorja, so kategorizirane kot,

• Odpoved izolacije med zavojnico in zemljo

• Odpoved izolacije med različnimi fazami

• Odpoved izolacije med sosednjimi zavojnicami, torej inter-turn napaka

• Napaka jedra transformatorja

Notranje zemljinske napake v močnem transformatorju

Notranje zemljinske napake v zvezdno povezanem navijanju s neutralno točko zemljenim preko impedancije

V zvezdno povezanem navijanju s neutralno točko zemljenim preko impedancije, tok napake odvisen je od zemljene impedancije in razdalje od točke napake do neutralne točke. Napetost na točki napake je višja, če je oddaljena od neutralne točke, kar vodi v višji tok napake. Tok napake je tudi odvisen od ležnih reaktanc v delu navijanja med točko napake in neutralno točko, toda ta je običajno nizka v primerjavi s zemljeno impedanco.

Notranje zemljinske napake v zvezdno povezanem navijanju s solidno zemljeno neutralno točko

V tem primeru je zemljena impedanca idealno nič. Tok napake je odvisen od ležnih reaktanc del navijanja, ki se nahajajo med točko napake in neutralno točko transformatorja. Tok napake je tudi odvisen od razdalje med neutralno točko in točko napake v transformatorju.

Kot smo rekli v prejšnjem primeru, napetost med temi dvema točkama odvisna je od števila zavojnic, ki se nahajajo med točko napake in neutralno točko. Torej v zvezdno povezanem navijanju s solidno zemljeno neutralno točko, tok napake odvisen je od dveh glavnih faktorjev, prvič, ležne reaktance del navijanja, ki se nahajajo med točko napake in neutralno točko, in drugič, razdalje med točko napake in neutralno točko. 

Ampak ležna reaktanca navijanja se spreminja zapleteno glede na položaj napake v navijanju. Opazimo, da se reaktanca zelo hitro zmanjša, ko se točka napake približuje neutralni točki, zato je tok napake najvišji blizu neutralne točke. Torej, v tej točki je napetost, dostopna za tok napake, nizka, in hkrati je reaktanca, ki se nasprotuje toku napake, tudi nizka, zato je vrednost toka napake dovolj visoka. 

Spet, pri točki napake oddaljene od neutralne točke, je napetost, dostopna za tok napake, visoka, a hkrati je reaktanca, ki jo ponuja del navijanja med točko napake in neutralno točko, visoka. Opazimo, da tok napake ostane zelo visok skozi celo navijanje. Drugače povedano, tok napake ohranja zelo visoko obseg ne glede na položaj napake v navijanju.

Notranje fazne napake med fazami v močnem transformatorju

Fazne napake med fazami v transformatorju so redke. Če se take napake zgodi, povzročijo velik tok, ki aktivira trenutni previsoki tok relé na primarni strani in diferencialno relé.

Inter-turns napake v močnem transformatorju

Močni transformator, povezan s sistemom prenosov extra visoke napetosti, je zelo verjetno, da bo izpostavljen visokim magnitudam, strmofrontnim in visokofrekvenčnim impulznim napetostim zaradi svetlobnega udarca na prenosni liniji. Napetostne stresi med zavojnicami postanejo tako veliki, da jih ne more obdržati, kar povzroči odpoved izolacije med inter-turns v nekaterih točkah. Tudi navijanje nizke napetosti je stresno zaradi prenesenega impulznega vala. Zelo veliko število odpovedi močnega transformatorja izvirajo iz napak med zavojnicami. Inter-turns napake se lahko tudi zgodi zaradi mehanskih sil med zavojnicami, ki izvirajo iz zunanjih krajših vodov.

Napake jedra v močnem transformatorju

Če je kateri koli del laminacij jedra poškoden ali mosten s prevodnikom, lahko to povzroči eddijske toke in lokalno pretopenje. To se lahko zgodi tudi, če odpade izolacija vtisnih vtičnic, uporabljenih za utrditev laminacij jedra. Te napake povzročajo hud lokalni segrevaj, a ne bistveno vplivajo na vhodni in izhodni tok transformatorja, kar jih težko zaznajo standardni elektrotehnični sistemi zaščite. Prekomerno segrevanje lahko razloči olje v transformatorju, s čimer se sproščajo plini, ki se nagromadijo v reléju Buchholz in sprožijo alarm.