تحلیل خرابی و اقدامات محافظتی ترانسفورماتور H59/H61

1. دلایل آسیب رساندن به ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 کشاورزی

1.1 آسیب به عایق
در سیستم تامین برق روستایی معمولاً از سیستم ترکیبی 380/220V استفاده می‌شود. به دلیل نسبت بالای بارهای تک‌فاز، ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 معمولاً تحت عدم تعادل بار سه‌فاز قابل توجه عمل می‌کنند. در بسیاری از موارد، میزان عدم تعادل بار سه‌فاز بسیار بیشتر از حد مجاز قوانین عملیاتی است که باعث پیری زودرس، تخریب و در نهایت خرابی عایق پیچه‌ها و سوختن آن‌ها می‌شود.

هنگامی که ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 مدت طولانی تحت بار زیاد، خطاهای خط کم‌ولتا یا افزایش ناگهانی بار قرار می‌گیرند و هیچ دستگاه محافظی در سمت کم‌ولتا نصب نشده است - در حالی که فیوزهای سقوط سمت بالا‌ولتا نمی‌توانند به موقع (یا حتی اصلاً) عمل کنند - ترانسفورماتورها مجبور می‌شوند جریان‌های خطا که بسیار بیشتر از جریان اسمی (گاهی چند برابر جریان اسمی) برای مدت طولانی حمل کنند. این امر باعث افزایش شدید دما می‌شود، که منجر به تسریع در پیری عایق و در نهایت سوختن پیچه‌ها می‌شود.

پس از عملکرد طولانی‌مدت، اجزای مسدس مثل حبه‌های لاستیکی و پوشاننده‌ها در ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 پیر می‌شوند، پاره می‌شوند و اثرگذاری خود را از دست می‌دهند. اگر این موارد به موقع شناسایی و جایگزین نشوند، منجر به تечّر روغن و کاهش سطح روغن می‌شود. رطوبت هوا به مقدار زیادی وارد روغن عایق می‌شود که به شدت مقاومت الکتریکی آن را کاهش می‌دهد. در شرایط کمبود روغن شدید، ممکن است سوئیچ تنظیم ولتاژ به هوای باز شود، رطوبت جاذب شود و باعث ایجاد جرقه یا کوتاه‌شدن و سوختن ترانسفورماتور شود.

فرآیندهای تولید ناقص - مانند نفوذ ناقص رزین بین لایه‌های پیچه (یا رزین عایقی کیفیت نامناسب)، خشک شدن ناکافی یا لحیم‌کاری ضعیف اتصالات پیچه - نقص‌های پنهان عایق در ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 باقی می‌گذارند. علاوه بر این، در زمان راه‌اندازی یا نگهداری، ممکن است روغن عایق با کیفیت نامناسب اضافه شود یا رطوبت و آلودگی‌ها وارد روغن شوند که باعث کاهش کیفیت روغن و مقاومت عایق می‌شود. در طول زمان، این امر می‌تواند منجر به خرابی عایق و سوختن ترانسفورماتور توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 شود.

1.2 ولتاژ اضافی
مقاومت زمین‌گیری محافظ‌های طوفانی به استانداردهای مورد نیاز نمی‌رسد. حتی اگر در زمان راه‌اندازی استاندارد بوده باشد، فرسودگی، اکسیداسیون، شکست یا لحیم‌کاری ضعیف اجزای فولادی سیستم زمین‌گیری در طول زمان می‌تواند باعث افزایش شدید مقاومت زمین‌گیری شود که در صورت برخورد طوفانی منجر به خرابی ترانسفورماتور می‌شود.

پیکربندی نادرست محافظ‌های طوفانی رایج است: بسیاری از ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 روستایی فقط یک سری محافظ‌های طوفانی بالا‌ولتا در سمت بالا‌ولتا دارند. چون سیستم‌های برق روستایی تقریباً به طور انحصاری از ترانسفورماتورهای متصل Yyn0 استفاده می‌کنند، برخورد طوفانی می‌تواند ولتاژ اضافی جلو و عقب را القا کند. بدون محافظ‌های طوفانی در سمت کم‌ولتا، این ولتاژ اضافی خطر خرابی ترانسفورماتور را به شدت افزایش می‌دهد.

احتمال وقوع فرومونانس در سیستم برق 10kV روستایی نسبتاً بالا است. در طول حوادث ولتاژ اضافی همخوشه، جریان سمت اول ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 به شدت افزایش می‌یابد که می‌تواند منجر به سوختن پیچه یا خواباندن یا حتی انفجار سروکار شود.

1.3 شرایط عملکرد سخت
در دوره‌های گرمای تابستان یا زمانی که ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 مدت طولانی تحت بار زیاد عمل می‌کنند، دما روغن به شدت افزایش می‌یابد. این امر به شدت انتقال حرارت را مختل می‌کند، پیری عایق را تسریع می‌کند، تخریب و خرابی آن را افزایش می‌دهد و در نهایت عمر مفید ترانسفورماتور را کاهش می‌دهد.

1.4 عملکرد نامناسب یا کیفیت ضعیف سوئیچ تنظیم ولتاژ
بارهای برق روستایی پراکنده، فصلی بسیار زیاد هستند، با تفاوت‌های قله-دشت بزرگ و خطوط کم‌ولتا طولانی که منجر به نوسانات قابل توجه ولتاژ می‌شود. به عنوان نتیجه، برق‌کاران روستایی معمولاً به صورت دستی سوئیچ تنظیم ولتاژ ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 را تنظیم می‌کنند. بیشتر این تنظیمات به روش‌های متعارف پیروی نمی‌کنند و پس از تنظیم، مقادیر مقاومت مستقیم هر فاز به ندرت اندازه‌گیری و مقایسه می‌شوند قبل از دوباره‌تنشی. بنابراین، بسیاری از ترانسفورماتورها با تنظیم نامناسب سوئیچ تنظیم ولتاژ یا تماس ضعیف مواجه می‌شوند که باعث افزایش شدید مقاومت تماس و سوختن سوئیچ تنظیم ولتاژ می‌شود.

سوئیچ‌های تنظیم ولتاژ با کیفیت ضعیف - با تماس ناکافی بین نقاط ثابت و متحرک یا نامطابقت نشانگرهای خارجی با موقعیت‌های داخلی واقعی - می‌توانند پس از تنشی باعث جرقه یا کوتاه‌شدن شوند و منجر به تخریب سوئیچ تنظیم ولتاژ یا حتی تمام پیچه شوند.

1.5 مشکلات زمین‌گیری هسته ترانسفورماتور
به دلیل مشکلات ذاتی کیفیت در ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61، رزین عایق بین لایه‌های فولاد سیلیکونی با گذشت زمان یا به دلایل دیگر پیر می‌شود یا تخریب می‌یابد که منجر به زمین‌گیری چند نقطه‌ای هسته و خرابی می‌شود.

1.6 عملکرد طولانی‌مدت تحت بار زیاد
با توسعه اقتصاد روستایی، تقاضای برق به شدت افزایش یافته است. با این حال، ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 جدید به موقع نصب نشده‌اند و یا واحد موجود با مدل‌های ظرفیت بالاتر جایگزین نشده است. بنابراین، ترانسفورماتورهای فعلی تحت بار زیاد مزمن عمل می‌کنند. در ترکیب با نسبت بالای بارهای تک‌فاز در مناطق روستایی که مانع بارگذاری متعادل سه‌فاز می‌شود، یک فاز معمولاً تحت بار زیاد طولانی‌مدت قرار می‌گیرد و جریان خط میانی بسیار بیشتر از حد مجاز می‌شود. این شرایط در نهایت منجر به سوختن ترانسفورماتور توزیع غوطه‌ور در روغن مدل H59/H61 می‌شود.

۲. اقدامات پیشگیرانه
بر اساس مقررات مربوطه، هر ترانسفورماتور توزیع نیم‌رسانا H59/H61 باید با سه حفاظت اساسی مجهز شود: محافظت در برابر صاعقه، کوتاه شدن مدار و بار زیاد. برای محافظت در برابر صاعقه، باید روی دو طرف فشار بالا و فشار پایین خازنهای ضدصاعقه قرار داده شود و خازن‌های اکسید روی (ZnO) ترجیح داده می‌شوند. محافظت در برابر کوتاه شدن مدار و بار زیاد باید به طور جداگانه در نظر گرفته شود: فیوز‌های پرتاب‌پذیر فشار بالا باید عمدتاً برای محافظت در برابر کوتاه شدن داخلی استفاده شوند، در حالی که بار زیاد و کوتاه شدن خطوط فشار پایین باید با استفاده از قطعکرهای فشار پایین یا فیوز‌های نصب شده روی طرف فشار پایین مدیریت شوند.

در حین عملیات، باید به طور منظم از آمپرمترهای کلیپی برای اندازه‌گیری جریان‌های بار سه‌فاز استفاده کرد و بررسی کرد که عدم تعادل در حد مجاز باقی بماند. اگر عدم تعادل از مقادیر مجاز بیشتر شود، باید فوراً بازتوزیع بار انجام شود تا آن را به حالت مجاز بازگرداند.

باید به طور منظم و بر اساس مقررات، ترانسفورماتورهای توزیع نیم‌رسانا H59/H61 را بازرسی کرد، رنگ روغن، سطح روغن و دمای روغن را برای نرمال بودن بررسی کرد و برای وجود نشت روغن جستجو کرد. باید سطح دیودها برای نشانه‌های تشعشع یا خروج الکتریکی بررسی شود. هر نوع ناهماهنگی باید فوراً برطرف شود. باید به طور دوره‌ای ظاهر ترانسفورماتور، به ویژه دیودها، تمیز شود تا آلودگی‌ها و ملوث‌کننده‌ها حذف شوند.

قبل از فصل صاعقه‌های سالانه، باید خازنهای ضدصاعقه فشار بالا و پایین و همچنین رسانه‌های زمین‌سازی را به طور کامل بازرسی کرد. خازن‌های غیرمطابق باید تعویض شوند. رسانه‌های زمین‌سازی نباید تاریک شده باشند، دارای لحام ضعیف یا شکسته باشند. نباید از سیم آلومینیوم استفاده شود؛ بلکه رسانه‌های زمین‌سازی باید از فولاد گرد قطر ۱۰ تا ۱۲ میلی‌متر یا فولاد مسطح ۳۰×۳ میلی‌متر ساخته شوند.

مقاومت زمین‌سازی باید در طول زمستان خشک (پس از حداقل یک هفته آب‌وهوای روشن متوالی) سالانه تست شود. سیستم‌های زمین‌سازی غیرمطابق باید اصلاح شوند. هنگام اتصال پین‌های ترانسفورماتور به هادی‌های هوایی طرف فشار بالا و پایین، باید از اتصال‌دهنده‌های انتقال مس-آلومینیوم یا گیره‌های تجهیزات مس-آلومینیوم استفاده شود. قبل از اتصال، سطوح تماس این اتصال‌دهنده‌ها باید با کاغذ نمره ۰ پلمپ شوند و با مقدار مناسبی چربی رسانا پوشش داده شوند.

عملیات تغییر تپ ترانسفورماتورهای توزیع نیم‌رسانا H59/H61 باید به طور دقیق بر اساس مقررات انجام شود. پس از تنظیم، نباید ترانسفورماتور فوراً دوباره تغذیه شود. بلکه باید مقاومت مستقیم همه فازها قبل و بعد از عملیات با استفاده از پل ولتاژ ویتسون مقایسه شود. اگر تغییر قابل توجهی مشاهده نشود، مقادیر مقاومت مستقیم پس از عملیات بین فازها و خط‌به‌خط مقایسه شود: تفاوت‌های فازی نباید بیش از ۴٪ باشد و تفاوت‌های خطی نباید کمتر از ۲٪ باشد. اگر این معیارها برآورده نشوند، باید علت تشخیص داده و اصلاح شود. فقط پس از برآورده کردن این شرایط، ترانسفورماتور توزیع نیم‌رسانا H59/H61 می‌تواند به خدمت بازگردد.