Foutanalyse en verbeteringsmaatregelen voor lichtgasalarmen in 25 MVA boogovengetransformator

Een 25 MVA elektrische boogoven transformatort van een bepaald bedrijf is een apparaat dat geïmporteerd is uit de voormalige Sovjet-Unie. Het bestaat uit drie enkelefasetransformatoren, elk met een vermogen van 8,333 MVA, met een verbindingstype D,d0. De primaire spanning is 10 kV, en de secundaire spanning varieert van 140 tot 230,4 V. De tapveranderingsmethode is belasttapverandering met 21 stappen (stappen 11, 12 en 13 zijn gecombineerd tot één stap, in totaal 23 posities). Elke fase kan onafhankelijk worden geregeld, waardoor tijdens het smelten de fasen A, B en C afzonderlijk kunnen worden aangepast om een evenwichtige stroom over de driefase-elektroden te behouden.

Tijdens normale bedrijfsvoering kwam de B-fasetransformator twee keer in aanraking met lichte gasalarms. Na het vrijlaten van gas werd de stroom hersteld en keerde de bedrijfsvoering terug naar normaal. Tegelijkertijd werden olie-monsters genomen voor gaschromatografische analyse, en de resultaten toonden geen afwijkingen. Op dat moment werd het probleem voornamelijk toegeschreven aan luchtbinnendringing door lekken in het negatieve drukgedeelte van het olieleidingssysteem. In de volgende dagen echter, traden lichte gasalarms frequent op, tot wel 6-7 keer per dienst. Nadien bleken olie-monsters en gaschromatografische analyses afwijkende resultaten te tonen.

1. Analyse van de lichte gasstoring in de boogoventransformator

Gaschromatografische analyse is gebaseerd op gassen die oplossen in olie; wanneer de concentratie de oplosbaarheidsgrens van de olie overschrijdt, ontstaat vrije gas. De samenstelling van deze gassen (in μL/L) is nauw gerelateerd aan het type en de ernst van interne storingen. Daarom kan deze methode interne transformatorstoringen in een vroeg stadium detecteren en de locatie en ontwikkeling van dergelijke storingen continu monitoren.

Analyseconclusie: Het totaal aantal koolwaterstoffen en het acetylenegehalte hebben de aanvaardbare limieten overschreden. Volgens de coderingsregels van de drie-ratiomethode, is de codecombinatie 1-0-1, wat wijst op een storing van het type boogontlading.

2. Kernheffingsinspectie bevindingen en analyse

2.1 Kernheffingsinspectie bevindingen

Om de veiligheidsrisico's van het apparaat tijdig te elimineren en de storing niet te laten escaleren, werd een kernheffingsinspectie uitgevoerd. De inspectie wees uit dat de storing oorsprong vond in de polariteitschakelaarcontacten binnen de belasttapveranderder, die ernstig oververhit waren en aanzienlijke brandverschijnselen vertoonden.

2.2 Analyse van oververhitting en schade aan polariteitschakelaarcontacten

2.2.1 Langdurige overbelasting van de contacten

De berekende nominale stroom door de polariteitschakelaarcontacten was 536 A. Vanwege de frequente overbelasting van de oven, was de werkelijke stroom hoger dan de capaciteit van de schakelaar, wat resulteerde in een te hoge temperatuurstijging op de contacten. Deze oververhitting vormde lokale heetpunten, verhoogde de contactweerstand en zette een "slechte cyclus" in gang, wat leidde tot olieverdeling, vrije gasvorming en daaropvolgende lichte gasalarms.

2.2.2 Langdurige bedrijfsvoering van polariteitschakelaarcontacten op dezelfde positie

De polariteitschakelaar is in feite een selectieschakelaar met twee posities: één voor spanningstaps 1-10 en de andere voor taps 11-23. In de praktijk werd de secundaire spanning van de oven consistent op taps 21-23 bediend, waardoor de schakelaarcontacten langdurig in dezelfde positie bleven. Dit elimineerde de normale veegactie, waardoor de zelfreiniging van de contactoppervlakte werd voorkomen. Organische vervuilingen stapelden zich op, vormden een stabiel, donker isolerend film. Deze film verlaagde geleidelijk de stroomdraagcapaciteit, verhoogde de contactweerstand en verhoogde de contacttemperatuur. De verhoogde temperatuur versnelde nog meer de depositie van vervuiling, versterkte de "slechte cyclus" en resulteerde in vrije gasvorming en gasalarms.

3 Verbeteringsmaatregelen

3.1 Verhoging van de stroomdraagcapaciteit van de contacten en vermindering van de contactweerstand

Om de frequente overbelasting van de oven te verhelpen en de productie-eisen te voldoen, werden de polariteitschakelaarcontacten opnieuw vervaardigd. Op basis van daadwerkelijke metingen en zonder de installatieafmetingen te veranderen, werd de breedte van het oorspronkelijke lineaire contactoppervlak met 2 mm vergroot om de stroomcapaciteit te verhogen. De oorspronkelijke chroom-nikkelaluminiumbedekking werd vervangen door harde zilverbedekking, en de bedekking dikte werd met 0,5 mm verhoogd. Dit verbeterde de contactdruk, verlaagde de contactweerstand en verhoogde de geleidbaarheid.

3.2 Regelmatige belastloze bedrijfsvoering van de polariteitschakelaar

Om langdurige stationaire bedrijfsvoering en de daarmee gepaard gaande weerstandsverhoging te voorkomen, werden extra belastloze bedrijfsvoeringen van de polariteitschakelaar toegevoegd tijdens de preventieve testen van de transformatoren. Gebruikers werden ook gevraagd de schakelaar maandelijks één keer belastloos te bedienen. Het doel hiervan is om mechanisch de contactoppervlakken te reinigen, afzettingen te verwijderen en de contactweerstand te verlagen.

4 Conclusie

Oververhittingsstoringen in de contacten van transformatortapveranderders behoren tot de belangrijkste problemen die de stabiele bedrijfsvoering beïnvloeden. Tijdige en nauwkeurige identificatie van de aard en locatie van de storing is essentieel voor gerichte correctieve maatregelen. Lessen moeten continu worden verzameld om de analytische nauwkeurigheid te verbeteren. Voor de lichte gasalarms in de boogoventransformator werden de oorzaken door middel van een grondige analyse geïdentificeerd en effectieve maatregelen getroffen om het veiligheidsrisico te elimineren. Na meer dan twee jaar bedrijfsvoering zijn er geen soortgelijke afwijkingen opgetreden. Deze oplossing voorkwam economische verliezen die gepaard gaan met de verwijdering, reparatie en ongeplande stilstand van de transformatoren, waardoor aanzienlijke economische voordelen werden behaald.