Що таке дефекти в трансформаторі

Що таке аварії в трансформаторі?

Визначення аварій у трансформаторі

Аварії в трансформаторі стосуються проблем, таких як злам ізоляції та дефекти сердечника, які можуть виникати всередині або поза трансформатором.

Зовнішні аварії в силовому трансформаторі

Зовнішнє коротке замикання силового трансформатора

Короткі замикання можуть виникнути в двох або трьох фазах електроенергетичної системи. Струм аварії, як правило, високий, що залежить від напруги короткого замикання та опору контуру до точки аварії. Цей високий струм аварії збільшує втрати в міді, що призводить до внутрішнього нагрівання трансформатора. Він також створює суттєві механічні навантаження, особливо під час першого циклу струму аварії.

Високонапругова завада в силовому трансформаторі

Високонапругові завади в силовому трансформаторі бувають двох видів,

• Перехідна високонапругова хвиля

• Наднапруга промислової частоти

Перехідна високонапругова хвиля

Високонапругові і високочастотні хвилі можуть виникнути в електроенергетичній системі через будь-яку з наступних причин,

• Дугове заземлення, якщо нейтральний пункт ізольовано.

• Операції комутації різного електричного обладнання.

• Атмосферний удар блискавки.

Якими б не були причини високонапругової хвилі, це все ж хвиля, що рухається з високою і крутою формою, а також з високою частотою. Ця хвиля рухається в мережі електроенергетичної системи, і коли вона досягає силового трансформатора, вона призводить до зламу ізоляції між витками, прилеглими до лінійного терміналу, що може створити коротке замикання між витками.

Наднапруга промислової частоти

Завжди є шанс системної наднапруги через раптове відключення великої навантаженості. Хоча амплітуда цієї напруги вища за її нормальний рівень, але частота така сама, як і в нормальних умовах. Наднапруга в системі призводить до збільшення напруженості на ізоляції трансформатора. Як відомо, напруга, збільшена напруга, призводить до пропорційного збільшення робочого потоку.

Це, таким чином, призводить до збільшення втрат в залізі та пропорційно великого збільшення магнітного струму. Збільшений потік переходить з сердечника трансформатора на інші сталеві конструктивні частини трансформатора. Болти сердечника, які зазвичай проводять мало потоку, можуть бути піддані великій компоненті потоку, що відхиляється від насиченої області сердечника поруч. У таких умовах болти можуть швидко нагріватися і знищити свою власну ізоляцію, а також ізоляцію витків.

Ефект нижчої частоти в силовому трансформаторі

Оскільки число витків в обмотці фіксоване. З цього рівняння очевидно, що якщо частота зменшується в системі, потік в сердечнику збільшується, ефекти більш-менш схожі на те, що відбувається при наднапрузі.

Внутрішні аварії в силовому трансформаторі

Основні аварії, які відбуваються всередині силового трансформатора, класифікуються як,

• Злам ізоляції між обмоткою та землею

• Злам ізоляції між різними фазами

• Злам ізоляції між суміжними витками, тобто міжвитковий злам

• Злам сердечника трансформатора

Внутрішні земельні аварії в силовому трансформаторі

Внутрішні земельні аварії в зірчастій обмотці з нейтральним пунктом, заземленим через імпеданс

У зірчастій обмотці з нейтральним пунктом, заземленим через імпеданс, струм аварії залежить від заземлюючого імпедансу та відстані від точки аварії до нейтрального пункту. Напруга в точці аварії вища, якщо вона знаходиться далі від нейтрального пункту, що призводить до більшого струму аварії. Струм аварії також залежить від витокової реактивності частини обмотки між точкою аварії та нейтральним пунктом, але це, як правило, невелико порівняно з заземлюючим імпедансом.

Внутрішні земельні аварії в зірчастій обмотці з нейтральним пунктом, заземленим безпосередньо

У цьому випадку, заземлюючий імпеданс ідеально дорівнює нулю. Струм аварії залежить від виткової реактивності частини обмотки, що проходить через точку аварії та нейтральний пункт трансформатора. Струм аварії також залежить від відстані між нейтральним пунктом та точкою аварії в трансформаторі.

Як сказано в попередньому випадку, напруга між цими двома точками залежить від кількості витків, що проходять через точку аварії та нейтральний пункт. Отже, у зірчастій обмотці з нейтральним пунктом, заземленим безпосередньо, струм аварії залежить від двох основних факторів: по-перше, виткової реактивності обмотки, що проходить через точку аварії та нейтральний пункт, і, по-друге, від відстані між точкою аварії та нейтральним пунктом. 

Але виткова реактивність обмотки змінюється складним чином залежно від положення точки аварії в обмотці. Помітно, що реактивність дуже швидко зменшується для точки аварії, що наближається до нейтрального пункту, і тому струм аварії найвищий для точки аварії, що знаходиться близько до нейтрального кінця. Отже, в цій точці, напруга, доступна для струму аварії, низька, а одночасно реактивність, що протистоїть струму аварії, також низька, тому значення струму аварії достатньо високе. 

Знову ж таки, для точки аварії, що знаходиться далеко від нейтрального пункту, напруга, доступна для струму аварії, висока, але одночасно реактивність, що запропонована частиною обмотки між точкою аварії та нейтральним пунктом, висока. Можна помітити, що струм аварії залишається на дуже високому рівні по всій обмотці. Іншими словами, струм аварії зберігає дуже високу величину незалежно від положення точки аварії на обмотці.

Внутрішні фазові аварії в силовому трансформаторі

Фазові аварії в трансформаторі рідкісні. Якщо така аварія відбувається, вона спричинить значний струм, що активує моментальний реле перевантаження на первинній стороні, а також диференційне реле.

Міжвиткові аварії в силовому трансформаторі

Силовий трансформатор, підключений до електричної системи передачі енергії високої напруги, дуже ймовірно, буде піддаватися високим величинам, крутым фронтам та високочастотним імпульсам напруги через блискавкові сурги на лінії передачі. Напруженні між витками обмотки стають настільки великими, що не можуть витримати напруження, що призводить до зламу ізоляції між витками в деяких точках. Також низьковольтна обмотка страждає через перенесену сургу. Дуже велика кількість аварій силових трансформаторів виникає через злам між витками. Міжвиткові аварії також можуть виникнути через механічні сили між витками, що виникають через зовнішнє коротке замикання.

Злам сердечника в силовому трансформаторі

Якщо будь-яка частина пластини сердечника пошкоджена або з'єднана провідним матеріалом, це може спричинити зближений струм та локальне перегрівання. Це також може відбуватися, якщо ізоляція болтів, які використовуються для затягування пластин сердечника, зламається. Ці аварії призводять до суттєвого локального нагріву, але не значно впливають на вхідний та вихідний струм трансформатора, що робить їх важкими для виявлення стандартними електричними системами захисту. Перегрівання може призвести до розпаду масла трансформатора, що випускає гази, які накопичуються в релє Бухгольца і спричиняють сигнал тривоги.