Analisi dei guasti e misure di protezione per il trasformatore H59/H61
1.Cause di danni ai trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione agricola
1.1 Danni all'isolamento
La fornitura elettrica rurale utilizza comunemente un sistema misto 380/220V. A causa della alta proporzione di carichi monofasi, i trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione spesso operano con un significativo squilibrio del carico trifase. In molti casi, il grado di squilibrio del carico trifase supera ampiamente i limiti consentiti dalle norme operative, causando l'invecchiamento precoce, il deterioramento e l'inevitabile guasto dell'isolamento degli avvolgimenti, portando al bruciamento.
Quando i trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione sono sottoposti a sovraccarico prolungato, a guasti sulla linea a bassa tensione o a improvvisi aumenti di carico, e non sono installati dispositivi di protezione sul lato a bassa tensione—mentre i fusibili a caduta sul lato ad alta tensione non funzionano in modo tempestivo (o affatto)—i trasformatori sono costretti a portare correnti di guasto che superano ampiamente la corrente nominale (talvolta diverse volte il valore nominale) per periodi prolungati. Questo comporta un rapido aumento della temperatura, accelerando l'invecchiamento dell'isolamento e portando infine al bruciamento degli avvolgimenti.
Dopo un lungo periodo di funzionamento, i componenti di tenuta come perle di gomma e guarnizioni nei trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione invecchiano, si crepano e perdono efficacia. Se non vengono rilevati e sostituiti in tempo, ciò porta a fuoriuscite di olio e a una diminuzione del livello di olio. L'umidità dell'aria entra quindi in grandi quantità nell'olio isolante, riducendone drasticamente la resistenza dielettrica. In condizioni gravi di carenza di olio, il cambio di tensione può essere esposto all'aria, assorbire umidità e causare scariche o cortocircuiti, bruciando il trasformatore.
Processi di fabbricazione inadeguati—come l'imprigionamento incompleto di vernice tra gli strati di avvolgimento (o vernice isolante di scarsa qualità), essiccazione insufficiente o saldatura poco affidabile delle giunzioni degli avvolgimenti—lasciano difetti nascosti nell'isolamento dei trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione. Inoltre, durante la messa in servizio o la manutenzione, può essere aggiunto olio isolante di scarsa qualità, oppure l'acqua e le impurità possono entrare nell'olio, degradandone la qualità e riducendo la resistenza all'isolamento. Nel tempo, ciò può portare alla rottura dell'isolamento e al bruciamento del trasformatore a olio immerso H59/H61.
1.2 Sovratensione
La resistenza di terra per la protezione dai fulmini non risponde agli standard richiesti. Anche se inizialmente era conforme alla messa in servizio, la corrosione, l'ossidazione, la rottura o la saldatura carente dei componenti in acciaio del sistema di terra nel tempo possono causare un drastico aumento della resistenza di terra, portando a danni del trasformatore durante i colpi di fulmine.
Una configurazione errata della protezione dai fulmini è comune: molti trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione rurale sono dotati solo di un set di parafulmini ad alta tensione sul lato ad alta tensione. Poiché i sistemi elettrici rurali utilizzano quasi esclusivamente trasformatori collegati Yyn0, i colpi di fulmine possono indurre sovratensioni sia in avanti che in retroversione. Senza parafulmini sul lato a bassa tensione, queste sovratensioni aumentano significativamente il rischio di danno al trasformatore.
Il sistema elettrico rurale a 10kV ha una probabilità relativamente alta di ferroresonanza. Durante eventi di sovratensione da risonanza, la corrente primaria dei trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione aumenta bruscamente, potenzialmente bruciando gli avvolgimenti o causando flashover alle bocchette—persino esplosioni.
1.3 Condizioni operative severe
Durante i periodi estivi di alte temperature o quando i trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione operano continuamente in sovraccarico, la temperatura dell'olio aumenta eccessivamente. Ciò compromette gravemente la dissipazione del calore, accelera l'invecchiamento, il deterioramento e il guasto dell'isolamento, e alla fine riduce la durata di vita del trasformatore.
1.4 Operazioni improprie o qualità scadente del cambio di tensione
I carichi elettrici rurali sono dispersi, altamente stagionali, con grandi differenze tra picco e valle e linee a bassa tensione lunghe, causando fluttuazioni significative della tensione. Di conseguenza, gli elettricisti rurali spesso regolano manualmente i cambi di tensione dei trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione. La maggior parte di queste regolazioni non segue le procedure prescritte, e dopo la regolazione, i valori di resistenza continua di ogni fase vengono raramente misurati e confrontati prima di rienergizzare. Di conseguenza, molti trasformatori subiscono posizionamenti impropri dei cambi di tensione o contatti poveri, causando un aumento brusco della resistenza di contatto e bruciando il cambio di tensione.
Cambi di tensione di scarsa qualità—con contatti fissi e mobili inadeguati, o indicatori di posizione esterni che non corrispondono alle posizioni interne effettive—possono causare scariche o cortocircuiti dopo l'energizzazione, portando alla distruzione del cambio di tensione o addirittura dell'intero avvolgimento.
1.5 Problemi di messa a terra del nucleo del trasformatore
A causa di problemi intrinseci di qualità nei trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione, la vernice isolante tra le laminazioni di silicio invecchia nel tempo o si deteriora prematuramente per altri motivi, causando una messa a terra multipla del nucleo e portando a danni.
1.6 Operazione a sovraccarico prolungato
Con lo sviluppo dell'economia rurale, la domanda di energia elettrica è aumentata drasticamente. Tuttavia, nuovi trasformatori a olio immerso H59/H61 per la distribuzione non sono stati installati in tempo, né sono stati sostituiti con modelli di capacità superiore. Di conseguenza, i trasformatori attuali operano in sovraccarico cronico. Combinato con la alta proporzione di carichi monofasi nelle aree rurali, che impedisce un carico trifase bilanciato, una fase spesso subisce un sovraccarico prolungato severo, e la corrente della linea neutra supera ampiamente i limiti consentiti. Queste condizioni portano infine al bruciamento del trasformatore a olio immerso H59/H61 per la distribuzione.
2. Misure di protezione
Secondo le normative pertinenti, ogni trasformatore distributivo a olio immerso H59/H61 deve essere dotato di tre protezioni fondamentali: contro i fulmini, i cortocircuiti e i sovraccarichi. La protezione contro i fulmini richiede parafulmini su entrambi i lati ad alta e bassa tensione, con preferenza per i parafulmini a ossido di zinco (ZnO). Le protezioni contro i cortocircuiti e i sovraccarichi devono essere considerate separatamente: i fusibili ad alta tensione a caduta libera dovrebbero proteggere principalmente dai cortocircuiti interni, mentre i sovraccarichi e i cortocircuiti sul lato a bassa tensione devono essere gestiti da interruttori automatici o fusibili installati sul lato a bassa tensione.
Durante il funzionamento, è necessario utilizzare regolarmente amperometri a morsetto per misurare le correnti di carico trifase e verificare che l'asimmetria rimanga entro i limiti regolamentari. Se l'asimmetria supera i valori consentiti, deve essere effettuata immediatamente una ridistribuzione del carico per rientrare nella conformità.
Le ispezioni di routine dei trasformatori distributivi a olio immerso H59/H61 devono essere eseguite secondo le normative, controllando il colore dell'olio, il livello dell'olio e la temperatura dell'olio per la normalità e cercando perdite d'olio. Le superfici delle guaine devono essere esaminate alla ricerca di segni di flashover o scariche. Qualsiasi anomalia deve essere affrontata immediatamente. L'esterno del trasformatore, in particolare le guaine, deve essere pulito periodicamente per rimuovere sporco e contaminanti.
Prima della stagione dei temporali annuale, i parafulmini ad alta e bassa tensione e i conduttori di messa a terra devono essere sottoposti a un'ispezione approfondita. I parafulmini non conformi devono essere sostituiti. I conduttori di messa a terra non devono presentare fili rotti, saldature difettose o fratture. Non deve essere utilizzato cavo di alluminio; invece, i conduttori di messa a terra dovrebbero essere realizzati con acciaio rotondo di diametro 10-12 mm o acciaio piatto 30×3 mm.
La resistenza di terra deve essere testata annualmente durante il periodo secco invernale (dopo almeno una settimana di cielo sereno continuativo). I sistemi di messa a terra non conformi devono essere rettificati. Quando si connettono gli studi terminali del trasformatore ai conduttori aeree sui lati ad alta e bassa tensione, devono essere utilizzati connettori di transizione rame-alluminio o morsetti rame-alluminio. Prima della connessione, le superfici di contatto di questi connettori devono essere lucidate con carta vetrata n. 0 e rivestite con una quantità adeguata di grasso conduttivo.
Le operazioni del cambio di presa sui trasformatori distributivi a olio immerso H59/H61 devono seguire strettamente le normative. Dopo l'aggiustamento, il trasformatore non deve essere immediatamente rienergizzato. Invece, devono essere confrontate le misurazioni della resistenza a corrente continua di tutte le fasi prima e dopo l'operazione utilizzando un ponte di Wheatstone. Se non si osserva alcun cambiamento significativo, devono essere confrontati i valori post-operativi di resistenza a corrente continua fase-fase e linea-linea: le differenze di fase non devono superare il 4%, e le differenze di linea devono essere inferiori al 2%. Se questi criteri non sono soddisfatti, deve essere identificata e corretta la causa. Solo dopo aver soddisfatto questi requisiti, il trasformatore distributivo a olio immerso H59/H61 può essere riposto in servizio.
