H59/H61 transzformátor hibaelméleti elemzés és védekezési intézkedések

1. Az H59/H61 olajalapú átalakítók károsodásának okai mezőgazdaságban

1.1 Izoláció sérülése
A vidéki ellátás gyakran 380/220V kevert rendszert használ. A egyfázis terhelések magas arányában miatt az H59/H61 olajalapú átalakítók jelentős háromfázis terhelési nemegyensúly között működnek. Sok esetben a háromfázis terhelési nemegyensúly messze meghaladja a működési előírások engedélyezett határértékét, ami előidézheti az izoláció előre időzött öregedését, romlását és végül a kifulladást, ami a tekercs megégettét eredményezi.

Amikor az H59/H61 olajalapú átalakítók hosszabb időn át túlterhelés alatt állnak, alacsony feszültségű oldali hiba történik, vagy hirtelen nagy terhelési emelkedés lép fel, és nincsenek védelmi berendezések telepítve az alacsony feszültségű oldalon—míg a magas feszültségű oldali leeső szigetelők nem működnek megfelelő időben (vagy egyáltalán)—a transzformátorok hosszabb időre hibafolyamokat viselnek, amelyek jelentősen meghaladják a nominális folyamot (néha többszörösével). Ez drasztikus hőmérséklet-emelkedést eredményez, ami gyorsítja az izoláció öregedését, és végül a tekercs megégettét.

A hosszú idejű működés során az H59/H61 olajalapú átalakítók gumi csomagolói és széntartó elemei öregednek, megdarabulnak és hatékonyságtalanok lesznek. Ha ezeket nem érzékelik és cserélnek időben, ez olajszivárlást és olajszint-csökkenést eredményez. A levegőből nagy mennyiségű pára bejut az izoláló olajba, ami drasztikusan csökkenti a dielektrikus erejét. Súlyos olajhiány mellett a kapcsoló elvihetővé válhat, nedvességet absorál, és diszcharge-okat vagy rövidzártokat okoz, ami a transzformátort megégeti.

A gyártási folyamat hiányosságai—mint például a tekercs rétegek közötti teljesen nem betoltott varisz (vagy rossz minőségű izoláló varisz), elégtelen szárítás, vagy megbízhatatlan tekercs csatlakozások hegyezése—titkos izolációs hibákat hagyhatnak az H59/H61 olajalapú átalakítókban. Továbbá a beüzemelés vagy karbantartás során alacsony minőségű izoláló olaj kerülhet a berendezésbe, vagy nedvesség és szennyezőanyagok beférhetnek az olajba, ami romlását és az izolációs erejének csökkenését okozza. Idővel ez izolációs kudarcot és a H59/H61 olajalapú átalakító megégettét eredményezheti.

1.2 Túlfeszültség
A villámvédelem talajellenállása nem felel meg a szükséges normáknak. Még akkor is, ha a beüzemelési időben megfelelt, az idő múlásával a korrozió, oxidáció, törés, vagy a talajrendszer acélelemek rossz hegyezése jelentősen növelheti a talajellenállást, ami villámütés esetén a transzformátor károsodását okozhatja.

A villámvédelem helytelen konfigurációja gyakori: sok vidéki H59/H61 olajalapú átalakítón csak egy készlet magasfeszültségű villámló ellenálló van a magasfeszültségű oldalon. Mivel a vidéki ellátási rendszerek majdnem kizárólag Yyn0-kapcsolódású átalakítókat használnak, a villámütések mind előre, mind hátra irányú transzformációs túlfeszültséget indíthatnak. Nélkülözhetetlen a villámló ellenállók az alacsony feszültségű oldalon, hogy csökkentsék a transzformátor károsodásának kockázatát.

A vidéki 10kV ellátási rendszerben a ferromrezonancia relatíve nagy valószínűséggel jelenik meg. Rezonanciás túlfeszültség esetén az H59/H61 olajalapú átalakítók elsőoldali áramában jelentős emelkedés történik, ami a tekercs megégettét vagy a gerendaszakasz lángugrást, még robbanást is okozhat.

1.3 Nehéz működési feltételek
A nyári meleg időszakban, vagy amikor az H59/H61 olajalapú átalakítók hosszabb időn át túlterhelés alatt állnak, az olaj hőmérséklete jelentősen emelkedik. Ez súlyosan zavarja a hőtovábbítást, gyorsítja az izoláció öregedését, romlását és kudarcát, ami végül rövidíti a transzformátor élettartamát.

1.4 Hibás tap-váltó működés vagy rossz minőség
A vidéki villamos energiaigény szétszórt, nagyon szezonális, nagy csúcsszakadásokkal, és hosszú alacsony feszültségű vezetékekkel, ami jelentős feszültség-változásokat okoz. Ennek eredményeként a vidéki villamos munkások gyakran kézzel állítják be az H59/H61 olajalapú átalakítók tap-váltóját. A legtöbb ilyen beállítás nem követi a megadott eljárásokat, és a beállítás után ritkán mérnek és hasonlítanak össze minden fázis DC-ellenállását, mielőtt újra energiát adnak. Ennek eredményeként sok transzformátor hibásan helyezett vagy rossz kapcsolattal rendelkező tap-váltóval működik, ami jelentősen növeli a kapcsolati ellenállást, és a tap-váltót megégeti.

Rossz minőségű tap-váltók—ahol a rögzített és a mozgó kapcsolók közötti kapcsolat nem megfelelő, vagy a külső pozíció-jelzők nem illeszkednek a belső pozíciókhoz—diszcharge-okat vagy rövidzártokat okozhatnak, amikor energiát adnak, ami a tap-váltó vagy az egész tekercs megsemmisülését eredményezi.

1.5 Transzformátormag talajzárt problémák
Az H59/H61 olajalapú átalapítók sajátos minőségi problémái miatt a szilíciumvas rétegek közötti izoláló varisz idővel öregedik, vagy más okaiból korai romlást mutat, ami a transzformátormag több pontú talajzártját okozza, ami károsodást eredményez.

1.6 Hosszú idejű túlterhelés működés
A vidéki gazdaság fejlődésével drasztikusan nőtt a villamos energia igénye. Azonban új H59/H61 olajalapú átalakítók nem lettek időben telepítve, sem a meglévő egységeket nem cseréltek nagyobb kapacitású modellekkel. Eredményeként a jelenlegi átalakítók hosszabb időn át túlterhelés alatt működnek. A vidéki területeken a egyfázis terhelések magas aránya miatt a háromfázis terhelés nem egyensúlyban van, ami azt eredményezi, hogy egy fázis súlyos hosszú távú túlterhelés alatt áll, és a nullafázis folyama jelentősen meghaladja a megengedett határértékeket. Ezek a körülmények végül a H59/H61 olajalapú átalakító kifulladását okozzák.

2. Elleni intézkedések
Az adott szabályozások szerint minden H59/H61 olajeltolt elosztótranszformátor három alapvető védelmi rendszerrel kell legyen felszerelve: villámlás, rövidzárlat és túltöltés ellen. A villámlás elleni védelemhez mind a magas-, mind az alacsonyfeszültségű oldalon villámlásvédők szükségesek, amelyek közül a cink-oxid (ZnO) védők a preferált megoldás. A rövidzárlat és a túltöltés elleni védelem külön-külön kell legyen megfontolva: a magasfeszültségű oldalon esetleges belső rövidzárlatokat a magasfeszültségű leestőbb vizelőkkel kell megelőzni, míg a túltöltéseket és az alacsonyfeszültségű vonalak rövidzárlatait az alacsonyfeszültségű oldalon telepített átkapcsolók vagy vizelőkkel kezeljük.

A működés során rendszeresen használjuk a csellel jelző ampermetereket a háromfázisú terhelési áramok mérésére, valamint arra, hogy ellenőrizzük, a nem egyensúlyosság a szabályozás által előírt határok között marad-e. Ha a nem egyensúlyosság meghaladja a megengedett értékeket, azonnal újra kell osztani a terhelést, hogy visszaállítsuk a megfelelőséget.

Az H59/H61 olajeltolt elosztótranszformátorok rendszeres ellenőrzéseinek történjenek a szabályozásnak megfelelően, ellenőrizve az olaj színét, szintjét és hőmérsékletét, valamint keresve az olajszivárgást. Az izolációs testek felületeit ellenőrizni kell villámugrás vagy kiütés jeleinek keresésére. Bárminemű rendellenességet azonnal orvosolni kell. A transzformátor külső részeit, különösen az izolációs testeket, rendszeresen tisztítani kell, hogy eltávolítsuk a szennyeződést és a kontaminánsokat.

Az éves villámlás időszak előtt a magas- és alacsonyfeszültségű villámlásvédőket és a talajhoz vezető vezetékeket alaposan ellenőrizni kell. A nem megfelelő villámlásvédőket cserélni kell. A talajhoz vezető vezetékeknek nincs szakadhatnak, rosszul szövhetnek vagy törődniük. Alumíniumvezetéket nem szabad használni, hanem a talajhoz vezető vezetékek 10–12 mm átmérőjű kerek acélból, vagy 30×3 mm lapos acélból készülhetnek.

A talajtartományt száraz téli időben, legalább egy héten át tiszta idő után tesztelni kell. A nem megfelelő talajrendszereket orvosolni kell. Amikor a transzformátor terminálcsapjait a magas- és alacsonyfeszültségű oldalon lévő légszalagokhoz kötözzük, akkor cu-al transzíciókapcsolókat vagy cu-al berendezéskapcsolókat kell használni. A kapcsolatok előtt ezeknek a kapcsolóknak a kapcsolódási felületeit 0-as számú homoklapral kell simítani, majd megfelelő mennyiségű vezető zsírral bevonni.

Az H59/H61 olajeltolt elosztótranszformátorok tapváltóinak működtetése szigorúan a szabályozásnak megfelelően történjen. A beállítás után a transzformátort nem lehet azonnal újraenergizálni. Ehelyett Wheatstone-híd segítségével mérjük a művelet előtti és utáni összes fázis DC-ellenállását. Ha nincs jelentős változás, a művelet utáni fázis- és vonal-DC-ellenállásokat kell összevetni: a fázisbeli különbségek nem haladhatják meg a 4%-ot, a vonalbeli különbségek pedig a 2%-ot. Ha ezek a feltételek nem teljesülnek, meg kell határoznunk az okot és orvosolni. Csak akkor, ha ezek a követelmények teljesülnek, engedélyezhetjük, hogy az H59/H61 olajeltolt elosztótranszformátor visszatérjen a szolgálatba.