Anàlisi de fallida del transformador H59/H61 i mesures de protecció
1.Causas del daño als transformadors de distribució immersos en oli H59/H61 agrícoles
1.1 Dañ d'aislament
El subministrament elèctric rural utilitza sovint un sistema mixt de 380/220V. Degut a la gran proporció de càrregues monofàsiques, els transformadors de distribució immersos en oli H59/H61 solen funcionar amb un desequilibri significatiu de càrrega trifàsica. En molts casos, el grau d'asimetria de la càrrega trifàsica supera amb gairebé l'esperat els límits permèsos per les normatives d'operació, causant l'envejeciment prematur, la deterioració i finalment la fallida de l'aislament de les bobines, que porta a la seva combustió.
Quan els transformadors de distribució immersos en oli H59/H61 experimenten una sobrecàrrega prolongada, falles a la banda de baixa tensió o augment brusc de la càrrega sense dispositius de protecció instal·lats a la banda de baixa tensió—i els fusibles de caiguda a la banda d'alta tensió no actuen prontament (o no ho fan pas)—els transformadors són forçats a portar corrents de falla que superen amb gairebé l'esperat la seva corrent nominal (de vegades diverses vegades el valor nominal) durant períodes llargs. Això resulta en un augment agut de la temperatura, accelerant l'envejeciment de l'aislament i finalment la combustió de les bobines.
Després d'un llarg període d'operació, els components d'estanquització com els cordons de goma i els juntes dels transformadors de distribució immersos en oli H59/H61 envejeixen, es creben i perdren la seva eficàcia. Si no es detecten i reemplacen a temps, això porta a la filtració d'oli i una disminució del nivell d'oli. L'aigua de l'aire entra llavors en grans quantitats a l'oli aïllant, reduint dràsticament la seva resistència dielèctrica. En condicions greus de manca d'oli, el selector de relés pot quedar exposat a l'aire, absorir humitat i causar descàrregues o curtes circuits, provocant la combustió del transformador.
Processos de fabricació inadequats—com una impregnació incompleta d'vernís entre les capes de bobina (o vernís aïllant de mala qualitat), un secat insuficient o una soldadura insegura de les unions de bobina—deixen defectes ocults d'aislament als transformadors de distribució immersos en oli H59/H61. A més, durant la posada en servei o la manteniment, es pot afegir oli aïllant de mala qualitat, o la humitat i contaminants poden entrar a l'oli, degradant-ne la qualitat i reduint la força d'aislament. Amb el temps, això pot portar a la ruptura de l'aislament i la combustió del transformador de distribució immers en oli H59/H61.
1.2 Sobretensió
La resistència de terra de protecció contra els raigs no compleix els estàndards requerits. Encara que inicialment era conforme a la posada en servei, la corrosió, l'òxid, la ruptura o la soldadura deficients dels components d'acer del sistema de terra a lo llarg del temps poden causar un increment dramàtic de la resistència de terra, resultant en danys al transformador en cas de raigs.
Una configuració inadeguada de la protecció contra raigs és comuna: molts transformadors de distribució immersos en oli H59/H61 rurals només disposen d'un conjunt de paràfuls de sobretensió a la banda d'alta tensió. Com que els sistemes elèctrics rurals utilitzen gairebé exclusivament transformadors connectats Yyn0, els raigs poden induir sobretensions tant en transformació directa com inversa. Sense paràfuls de sobretensió a la banda de baixa tensió, aquestes sobretensions incrementen significativament el risc de danys al transformador.
El sistema elèctric rural de 10kV té una probabilitat relativament alta de ferroresonància. Durant episodis de sobretensió resonant, la corrent primària dels transformadors de distribució immersos en oli H59/H61 augmenta agudament, posant en risc la combustió de les bobines o la flashover de les cames fins i tot explosions.
1.3 Condicions operatives severes
Durant els períodes d'alta temperatura estival o quan els transformadors de distribució immersos en oli H59/H61 operen de manera contínua sobrecarregats, la temperatura de l'oli augmenta excessivament. Això impedeix greument la dissipació de calor, accelera l'envejeciment, la deterioració i la fallida de l'aislament, i finalment acurta la vida útil del transformador.
1.4 Operació incorrecta del selector de relés o qualitat pobre
Les càrregues elèctriques rurals estan disperses, són altament estacionals, amb grans diferències entre pic i val, i línies de baixa tensió llargues, resultant en fluctuacions significatives de tensió. Com a resultat, els electricistes rurals sovint ajusten manualment els selectors de relés dels transformadors de distribució immersos en oli H59/H61. La majoria d'aquests ajustos no segueixen procediments prescrits, i després de l'ajust, rarament es mesuren i comparen els valors de resistència DC de cada fase abans de tornar a energitzar. Per tant, molts transformadors patixen selectors de relés mal col·locats o contacte deficient, causant un increment agut de la resistència de contacte i la combustió del selector de relés.
Selectors de relés de mala qualitat—amb contacte insuficient entre els contactes estacionaris i mòbils, o indicadors de posició externs que no concorden amb les posicions internes reals—poden causar descàrregues o curtes circuits després de l'energització, portant a la destrucció del selector de relés o fins i tot de totes les bobines.
1.5 Problemes de terra del nucli del transformador
A causa de problemes intrínsecs de qualitat en els transformadors de distribució immersos en oli H59/H61, el vernís aïllant entre les laminacions d'acer siliciós envejeix amb el temps o es deteriora prematurament per altres raons, causant un terra multi-punt del nucli i resultant en danys.
1.6 Operació sobrecarregada prolongada
Amb el desenvolupament de l'economia rural, la demanda d'electricitat ha augmentat dràsticament. No obstant això, no s'han instal·lat a temps nous transformadors de distribució immersos en oli H59/H61, ni s'han substituït les unitats existents per models de capacitat superior. Com a resultat, els transformadors actuals operen sota sobrecàrrega crònica. Junto amb la gran proporció de càrregues monofàsiques en àrees rurals, que impedeix una càrrega trifàsica equilibrada, una fase sovint experimenta una sobrecàrrega a llarg termini, i la corrent de la línia neutra supera amb gairebé l'esperat els límits admissibles. Aquestes condicions finalment porten a la combustió del transformador de distribució immers en oli H59/H61.
2. Mesures preventives
Segons les regulacions corresponents, cada transformador de distribució immers en oli H59/H61 ha de disposar de tres proteccions fonamentals: contra els llamps, contra els circuits curts i contra les sobrecàrregues. La protecció contra els llamps requereix paratrius en els costats d'alta i baixa tensió, amb preferència per als paratrius d'òxid de zinc (ZnO). Les proteccions contra els circuits curts i les sobrecàrregues s'han de considerar separatament: els fusibles de caiguda d'alta tensió han de protegir principalment contra els circuits curts interns, mentre que les sobrecàrregues i els circuits curts del costat de baixa tensió haurien de ser gestionats mitjançant interruptors automàtics o fusibles instal·lats al costat de baixa tensió.
Durant l'operació, s'ha d'utilitzar regularment un amperímetre de pinça per mesurar les corrents de càrrega trifàsica i comprovar si la descompensació roman dins dels límits reglamentaris. Si la descompensació excedeix els valors permesos, s'ha de realitzar immediatament una redistribució de la càrrega per tornar-la a complir.
Les inspeccions rutinàries dels transformadors de distribució immersos en oli H59/H61 han de realitzar-se segons les regulacions, comprovant el color, el nivell i la temperatura de l'oli per assegurar-se que són normals i buscant filtracions d'oli. S'han d'examinar les superfícies de les preses per cercar marques de flashover o descàrregues. Qualsevol anomalia ha de ser abordada immediatament. L'exterior del transformador, especialment les preses, ha de netejar-se periòdicament per eliminar la suor i els contaminants.
Abans de la temporada anual de tempestes, els paratrius d'alta i baixa tensió i els conductors de descàrrega cap a terra han de sotmetre's a una inspecció exhaustiva. Els paratrius no conformes han de ser reemplaçats. Els conductors de descàrrega cap a terra no han de mostrar fils trencats, soldadures defectuoses o fractures. No s'ha d'utilitzar fil d'alumini; en canvi, els conductors de descàrrega cap a terra han de ser de ferro rodó de 10–12 mm de diàmetre o ferro pla de 30×3 mm.
La resistència a terra s'ha de provar anualment durant el temps sec de l'hivern (després d'una setmana com a mínim de cel clar continu). Els sistemes de descàrrega cap a terra no conformes han de ser rectificats. Quan es connecten els punts de terminació del transformador a les línies aèries d'alta i baixa tensió, s'han d'utilitzar connectors de transició cobre-alumini o grups de claus cobre-alumini. Abans de la connexió, les superfícies de contacte d'aquests connectors han de polir-se amb paper de vidre número 0 i cobrir-se amb una quantitat adequada de greix conductor.
Les operacions del selector de tensions dels transformadors de distribució immersos en oli H59/H61 han de seguir estrictament les regulacions. Després de l'ajust, el transformador no s'ha de reenergetitzar immediatament. En lloc d'això, s'han de comparar les mesures de resistència DC de totes les fases abans i després de l'operació utilitzant un pont de Wheatstone. Si no s'observa cap canvi significatiu, s'han de comparar els valors de resistència DC fase a fase i línia a línia després de l'operació: les diferències entre fases no han de superar el 4%, i les diferències entre línies han de ser inferiors al 2%. Si no es compleixen aquests criteris, s'ha d'identificar i corregir la causa. Només després de complir aquests requisits, el transformador de distribució immers en oli H59/H61 pot tornar a entrar en servei.
