Análise de fallos do transformador H59/H61 e medidas de protección

1. Causas do Dano aos Transformadores de Distribución H59/H61 de Imersión en Aceite para Agricultura

1.1 Dano na Aislación
Na fornecemento eléctrico rural, xeralmente usa un sistema mixto de 380/220V. Debido á alta proporción de cargas monofásicas, os transformadores de distribución H59/H61 de imersión en aceite operan con frecuencia baixo un desequilibrio significativo da carga trifásica. En moitos casos, o grao de desequilibrio da carga trifásica supera con creces os límites permitidos polas rexulacións operativas, provocando un envellecemento prematuro, deterioro e falla final da aislación das bobinas, levando ao sobrecalentamento.

Cando os transformadores de distribución H59/H61 de imersión en aceite experimentan sobrecargas prolongadas, fallos na liña de baixa tensión ou aumentos súbitos de carga importantes, e non se instalan dispositivos protexidos na liña de baixa tensión—mentres que os fusibles de caída no lado de alta tensión non funcionan oportunamente (ou mesmo non funcionan)—os transformadores forzan a levar correntes de fallo que superan con creces a corrente nominal (algúns veces varias veces o valor nominal) durante períodos prolongados. Isto resulta nun aumento agudo da temperatura, acelerando o envellecemento da aislación e finalmente queimando as bobinas.

Despois dunha operación a longo prazo, os compoñentes de selado como as argolas de borracha e as xuntas nos transformadores de distribución H59/H61 de imersión en aceite envejecen, fíxanse e perden a súa efectividade. Se non se detectan e substitúense a tempo, isto leva a un escape de aceite e a unha diminución do nivel de aceite. A humidade do aire entón entra en cantidades importantes no aceite aislante, reducindo drasticamente a súa resistencia dieléctrica. En condicións severas de falta de aceite, o selector de tomas pode quedar exposto ao aire, absorber humidade e causar descargas ou cortocircuitos, queimando o transformador.

Procesos de fabricación inadequados—como a impregnación incompleta de barniz entre as capas de bobina (ou barniz aislante de mala calidade), secado insuficiente ou soldaduras pouco fiables nas xuntas de bobina—deixan defectos ocultos na aislación nos transformadores de distribución H59/H61 de imersión en aceite. Ademais, durante a puesta en marcha ou a manutención, pode ser engadido aceite aislante de mala calidade, ou a humidade e os contaminantes poden entrar no aceite, degradando a calidade do aceite e reducindo a resistencia aislante. Co paso do tempo, isto pode levar a un fallo na aislación e a un sobrecalentamento do transformador de distribución H59/H61 de imersión en aceite.

1.2 Sobretensión
A resistencia de terra contra raios non cumple coas normas requeridas. Aínda que inicialmente cumpría cando se puxo en marcha, a corrosión, a oxidación, a rotura ou a soldadura deficiente dos compoñentes de acero do sistema de terra ao longo do tempo pode causar un aumento dramático na resistencia de terra, resultando en danos ao transformador durante os golpes de raio.

A configuración inadecuada de protección contra raios é común: moitos transformadores de distribución H59/H61 de imersión en aceite rurais están equipados só con un conxunto de protectores de sobretensión de alta tensión no lado de alta tensión. xa que os sistemas eléctricos rurais usan case exclusivamente transformadores conectados en Yyn0, os golpes de raio poden inducir tanto sobretensiones de transformación directa como inversa. Sen protectores de sobretensión no lado de baixa tensión, estas sobretensiones aumentan significativamente o risco de dano ao transformador.

O sistema eléctrico rural de 10kV ten unha probabilidade relativamente alta de ferroresonancia. Durante os eventos de sobretensión por resonancia, a corrente primaria dos transformadores de distribución H59/H61 de imersión en aceite aumenta bruscamente, podendo queimar as bobinas ou causar un flashover nos bornes—even explosion.

1.3 Condicions Operativas Harsh
Durante os períodos de altas temperaturas no verán ou cando os transformadores de distribución H59/H61 de imersión en aceite operan continuamente baixo sobrecarga, a temperatura do aceite aumenta excesivamente. Isto prejudica seriamente a dissipación de calor, acelera o envellecemento, o deterioro e a falla da aislación, e finalmente reduce a vida útil do transformador.

1.4 Operación Inadequada ou Mala Calidade do Selector de Toma
As cargas eléctricas rurais están dispersas, son altamente sazonais, con grandes diferenzas de pico a valle e liñas de baixa tensión longas, resultando en fluctuacións significativas de tensión. Como resultado, os electricistas rurais axustan manualmente os selectores de toma dos transformadores de distribución H59/H61 de imersión en aceite. A maioría destes axustes non segue os procedementos prescritos, e despois do axuste, raramente se miden e comparan os valores de resistencia DC de cada fase antes de reenerxizar. En consecuencia, moitos transformadores sufren de selectores de toma mal posicionados ou contacto deficiente, provocando un aumento brusco na resistencia de contacto e queimando o selector de toma.

Os selectores de toma de mala calidade—con contacto insuficiente entre os contactos fixos e móveis, ou indicadores de posición externos que non coinciden cos posicions internos reais—poden causar descargas ou cortocircuitos despois de enerxizar, levando á destrucción do selector de toma ou incluso á destrución de toda a bobina.

1.5 Problemas de Terra do Núcleo do Transformador
Debido a problemas intrínsecos de calidade nos transformadores de distribución H59/H61 de imersión en aceite, o barniz aislante entre as laminas de silicio envejecen ao longo do tempo ou deterioran prematuramente por outras razóns, provocando unha terra múltiple do núcleo e resultando en dano.

1.6 Operación Prolongada Baixo Sobrecarga
Co desenvolvemento da economía rural, a demanda de electricidade aumentou dramaticamente. No entanto, novos transformadores de distribución H59/H61 de imersión en aceite non foron instalados a tempo, nin os existentes foron substituídos por modelos de maior capacidade. Como resultado, os transformadores actuais operan baixo sobrecarga crónica. Xunto coa alta proporción de cargas monofásicas nas áreas rurais—que impide a carga trifásica equilibrada—unha fase sofre con frecuencia unha sobrecarga a longo prazo severa, e a corrente da liña neutra supera con creces os límites permisibles. Estas condicións finalmente levan ao sobrecalentamento do transformador de distribución H59/H61 de imersión en aceite.

2. Medidas correctivas
De acordo coas disposicións pertinentes, cada transformador de distribución H59/H61 de inmersión en aceite debe estar equipado con tres proteccións fundamentais: contra os raíos, cortocircuitos e sobrecargas. A protección contra os raíos require pararrayos tanto no lado de alta tensión como no de baixa tensión, preferentemente pararrayos de óxido de cinc (ZnO). As proteccións contra cortocircuitos e sobrecargas deben considerarse separadamente: as fusibles de caída de alta tensión deben protexer principalmente contra os cortocircuitos internos, mentres que as sobrecargas e os cortocircuitos na liña de baixa tensión deben ser manexados por interruptores de circuito ou fusibles instalados no lado de baixa tensión.

Durante a operación, deben utilizarse regularmente amperímetros de pinza para medir as correntes de carga trifásica e comprobar se o desequilibrio permanece dentro dos límites reguladores. Se o desequilibrio excede os valores permitidos, debe realizarse de inmediato unha redistribución da carga para volver ao cumprimento dos requisitos.

As inspeccións de rotina dos transformadores de distribución H59/H61 de inmersión en aceite deben realizarse conforme ás disposicións, comprobando a cor do aceite, o nivel do aceite e a temperatura do aceite para a normalidade e buscando fugas de aceite. As superficies das bornas deben examinarse en busca de marcas de flashover ou descargas. Calquera anomalia debe ser abordada de inmediato. O exterior do transformador, especialmente as bornas, debe limparse periodicamente para eliminar a suxidade e os contaminantes.

Antes da tempora de tormentas anual, os pararrayos de alta e baixa tensión e os conductores de descenso de terra deben someterse a unha inspección exhaustiva. Os pararrayos non conformes deben ser substituídos. Os conductores de descenso de terra non deben mostrar filamentos rotos, soldaduras defectuosas ou fracturas. Non se debe utilizar fío de aluminio; en cambio, os conductores de terra deben ser feitos de acero redondo de 10–12 mm de diámetro ou acero plano de 30×3 mm.

A resistencia de terra debe probarse anualmente durante o tempo seco do inverno (despois de polo menos unha semana de ceo claro continuo). Os sistemas de terra non conformes deben ser corrixidos. Ao conectar os estudios terminais do transformador aos condutores aéreos nos lados de alta e baixa tensión, deben utilizarse conectores de transición cobre-aluminio ou grampas de equipo cobre-aluminio. Antes da conexión, as superficies de contacto destes conectores deben ser pulidas con lixa de número 0 e cubertas con unha cantidade apropiada de graxa conductora.

As operacións do cambiadore de derivación nos transformadores de distribución H59/H61 de inmersión en aceite deben seguir estritamente as regulamentos. Despois do axuste, o transformador non debe ser reenerxizado de inmediato. En cambio, deben compararse as medidas de resistencia directa de todas as fases antes e despois da operación utilizando un puente de Wheatstone. Se non se observa ningún cambio significativo, deben compararse os valores de resistencia directa fase a fase e liña a liña despois da operación: as diferenzas de fase non deben superar o 4%, e as diferenzas de liña deben ser menores do 2%. Se non se cumpren estes criterios, debe identificarse e corrixirse a causa. Só despois de cumprir estes requisitos, o transformador de distribución H59/H61 de inmersión en aceite pode ser devolto ao servizo.