H59/H61-transformator fejlanalyse og beskyttelsesforanstaltninger

1.Årsager til skade på landbrugs H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer

1.1 Isoleringsskade
Landdistriktsforsyningen bruger ofte et 380/220V-blandet system. På grund af den høje andel af enefasede laster opererer H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer ofte under betydelig trefasebelastningsubalance. I mange tilfælde overstiger graden af trefasebelastningsubalance langt de grænser, der er tilladt i driftsbestemmelserne, hvilket forårsager for tidlig aldring, forværring og endelig fejl af vindingsisoleringen, hvilket fører til brand.

Når H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer oplever langvarig overlast, fejl på lavspændings side, eller pludselige store stigninger i last, og ingen beskyttelsesenheder er installeret på lavspændings siden—mens højspændings side nedslagsfuse ikke fungerer hurtigt (eller overhovedet)—bliver transformatorerne tvunget til at bære fejlstrømme, der langt overstiger deres nominelle strøm (nogle gange flere gange værdien), i lang tid. Dette resulterer i en skarp temperaturstigning, som accelererer isoleringsaldring og endelig brand i vindingerne.

Efter længere tid i drift, aldrer tætningskomponenter såsom gummi-perler og krydsmaterialer i H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer, sprækker og mister effektiviteten. Hvis dette ikke opdages og erstattes i tide, fører det til olieudløb og en nedgang i olieretningen. Luftens fugtighed trænger derefter i stor mængde ind i isoleringsolien, hvilket drastisk reducerer dens dielektriske styrke. Under alvorlige olie-mangel forhold kan spændingsregleren blive udsat for luft, absorberer fugtighed og forårsager udslag eller kortslutninger, hvilket fører til brand i transformatorerne.

Utilstrækkelige produktionsprocesser—som ufuldstændig lackindtrængning mellem vindingslag (eller dårlig kvalitet af isoleringslack), utilstrækkelig tørring, eller usikre vindingsforbindelses svampe—ladet H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer med skjulte isoleringsfejl. Desuden, under kommissionering eller vedligeholdelse, kan lavkvalitets isoleringsolie blive tilføjet, eller fugtighed og forureninger kan trænge ind i olie, hvilket forringes oliekvaliteten og reducerer isoleringsstyrken. Over tid kan dette føre til isoleringsnedbrydning og brand i H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer.

1.2 Overspænding
Blitzbeskyttelses jordmodstand opfylder ikke de krævede standarder. Selv hvis den var i overensstemmelse ved kommissionering, kan korrosion, oxidation, brud eller dårlig svampe af jordsystemets stålkomponenter over tid forårsage en dramatisk stigning i jordmodstanden, hvilket resulterer i transformatorskade under lynnedslag.

Ukorrekt blitzbeskyttelseskonfiguration er almindelig: mange landlige H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer er udstyret med kun én sæt højspændings overspændingsbeskyttelse på højspændingen. Da landlelige strømsystemer næsten udelukkende bruger Yyn0-forbundne transformatorer, kan lynnedslag inducere både fremad- og bagover-transformationsoverspændinger. Uden overspændingsbeskyttelse på lavspændingen øges risikoen for transformatorskade betydeligt.

Det landlige 10kV-strømsystem har en relativt høj sandsynlighed for ferroresonans. Under resonantoverspændelseshændelser skyder primærsidestrømmen i H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer markant op, hvilket potentielt kan forårsage brand i vindingerne eller flashe i busse—endda eksplosion.

1.3 Harde driftsbetingelser
Under sommerperioder med høje temperaturer eller når H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer opererer kontinuerligt under overlast, stiger oljetemperaturen overdrevent. Dette forhindrer alvorligt varmeafgivelsen, accelererer isoleringsaldring, forværring og fejl, og forlænger sidst men ikke mindst transformatorernes levetid.

1.4 Forkert spændingsreguleringshåndtering eller dårlig kvalitet
Landlige elektricitetslaste er spredt, højt sæsonbaserede, med store top-dale forskelle og lange lavspændings linjer, hvilket resulterer i betydelige spændingsfluktuationer. Som resultat justerer landlige elektrikere ofte manuelt spændingsreglerne på H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer. De fleste af disse justeringer følger ikke de foreskrevne procedurer, og efter justering måles og sammenlignes DC-modstandsværdier for hver fase sjældent, inden genenergivering. Derfor lider mange transformatorer af forkert placeret spændingsregler eller dårlig kontakt, hvilket fører til en skarp stigning i kontaktmodstand og brand i spændingsregleren.

Dårlig kvalitet af spændingsregler—med utilstrækkelig kontakt mellem faste og bevægelige kontakter, eller uoverensstemmelse mellem ydre positionsindikatorer og reelle interne positioner—kan forårsage udslag eller kortslutninger efter energivering, hvilket fører til ødelæggelse af spændingsregleren eller endda hele vindingen.

1.5 Transformator kernejordingsproblemer
På grund af inbyggede kvalitetsproblemer i H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer, aldrer isoleringslacken mellem siliciumstålplader over tid eller forværres for tidligt af andre årsager, hvilket forårsager flerpunktsgjordning af kernen og resulterer i skade.

1.6 Langvarig overlast drift
Mit løbetiden af den landlige økonomi er elektricitetsbehovet steget dramatisk. Dog er der ikke blevet installerede nye H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer i tide, og eksisterende enheder er ikke blevet erstattet med højere kapacitet. Derved opererer nuværende transformatorer under kronisk overlast. Sammen med den høje andel af enefasede laster i landlige områder, som forhindrer balance i trefasebelastning, oplever en fase ofte alvorlig langvarig overlast, og neutralledsstrømmen overstiger tilladte grænser betydeligt. Disse forhold fører sidst men ikke mindst til brand i H59/H61 oliebadede distributionstransformatorer.

2. Foranstaltninger
Ifølge relevante bestemmelser skal hver H59/H61 oliebærende fordelingstransformator være udstyret med tre grundlæggende beskyttelser: mod lyn, kortslutning og overbelastning. Lynbeskyttelse kræver lynnedslagere på både højspændings- og lavspændingssiden, hvor oxidzink (ZnO) lynnedslagere er foretrukne. Kortslutnings- og overbelastningsbeskyttelse bør overvejes separat: højspændingsfaldudtagere bør primært beskytte mod interne kortslutninger, mens overbelastninger og lavspændingslednings kortslutninger bør håndteres af lavspændingskredsløbsafbrydere eller sikringselementer installeret på lavspændingssiden.

Under drift skal klemmeamperemålere regelmæssigt bruges til at måle trefase belastningsstrømme og kontrollere, om ubalancen forbliver inden for reguleringsgrænser. Hvis ubalancen overstiger tilladte værdier, skal der straks foretages en omdeling for at bringe den tilbage i overensstemmelse.

Rutinerede inspektioner af H59/H61 oliebærende fordelingstransformatorer skal foretages ifølge bestemmelser, hvor oliefarve, -niveau og -temperatur kontrolleres for normalitet, og det undersøges, om der er olielekkage. Ydersiderne af busserne skal kontrolleres for overslag eller udslipsmærker. Enhver anomalitet skal behandles umiddelbart. Transformatorens yderside, især busser, skal periodisk rengøres for at fjerne snavs og forurenende stoffer.

Før årets tordenperiode, skal høj- og lavspændingslynnedslagere samt jordningsledere undergå en grundig gennemgang. Ikke-overholdende lynnedslagere skal erstattes. Jordningsledere må ikke have knust tråde, dårlige svarede forbindelser eller brud. Aluminiumstråd må ikke anvendes; i stedet bør jordningsledere være lavet af rund stål med 10–12 mm diameter eller fladt stål på 30×3 mm.

Jordningsmodstand skal testes årligt under tør vintervejr (efter mindst en uge med konstant klart vejr). Ikke-overholdende jordningssystemer skal rettes op. Når terminalstudserne på transformatorerne forbinder med overledninger på både høj- og lavspændingssiden, skal koblinger mellem kobber og aluminium eller kobber-aluminium udstyrsklemmer anvendes. Før forbindelsen, skal kontaktfladerne på disse koblinge poleres med No. 0 sandpapir og dækkes med en passende mængde ledrig smøre.

Koblingsoperationer på H59/H61 oliebærende fordelingstransformatorer skal strengt følge bestemmelser. Efter justering må transformatoren ikke straks genopstartes. I stedet skal DC-modstandsmålinger af alle faser før og efter operationen sammenlignes ved hjælp af en Wheatstonebro. Hvis ingen betydelige ændringer observeres, skal post-operation fase-fase og linje-linje DC-modstandsværdier sammenlignes: faseforskelle må ikke overstige 4%, og linjeforskelle må være mindre end 2%. Hvis disse kriterier ikke opfyldes, skal årsagen identificeres og rettes. Kun når disse krav er opfyldt, kan H59/H61 oliebærende fordelingstransformatoren sættes i drift igen.