H59/H61 Transformatorfoutanalyse en beschermingsmaatregelen

1. Oorzaken van schade aan landbouw H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren

1.1 Isolatieschade
De elektriciteitsvoorziening in plattelandsgebieden maakt vaak gebruik van een 380/220V gemengd systeem. Vanwege het hoge percentage enkelefaselasten opereren H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren vaak onder significante driefase belastingonevenwichtigheid. In veel gevallen overstijgt de mate van driefase belastingonevenwichtigheid verreweg de grenzen die toegestaan zijn volgens exploitatievoorschriften, wat leidt tot vroegtijdig verouderen, verslechtering en uiteindelijke uitval van de wikkelisolatie, wat resulteert in brand.

Wanneer H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren langdurig overbelast worden, of bij fouten op de laagspanningskant, of plotselinge grote stijgingen in belasting, en er zijn geen beschermingsapparaten geïnstalleerd op de laagspanningskant—terwijl de hoogspanningskant valstroomuitknoppers niet snel genoeg (of helemaal niet) werken—worden de transformatoren gedwongen om foutstromen te dragen die ver boven hun nominale stroom liggen (soms meerdere malen de nominale waarde) voor lange periodes. Dit resulteert in een scherpe temperatuurstijging, wat het isolatieverouderen versnelt en uiteindelijk de windingen laat verbranden.

Na langdurige bedrijfsvoering raken afsluitcomponenten zoals rubberen kralen en dichtingen in H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren verouderd, barsten en verliezen hun effectiviteit. Als dit niet tijdig wordt opgemerkt en vervangen, leidt dit tot olielekkage en een daling van het olieniveau. Vocht uit de lucht komt dan in grote hoeveelheden in de isolatieolie terecht, waardoor de diëlektrische sterkte aanzienlijk afneemt. Bij ernstige oliegebrek kan de tapchanger blootgesteld raken aan de lucht, vocht absorberen en ontladingen of kortsluitingen veroorzaken, wat de transformatoren doet verbranden.

Onvoldoende productieprocessen—zoals onvolledige vernisimpregnatie tussen windinglagen (of arme kwaliteit isolatievernissen), ontoereikend drogen, of onbetrouwbare lasverbindingen van windingverbindingen—laten verborgen isolatiefouten achter in H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren. Bovendien kan tijdens de inbedrijfstelling of onderhoud ondermaatse isolatieolie worden toegevoegd, of kan vocht en verontreinigingen de olie binnendringen, wat de oliekwaliteit degradeert en de isolatiesterkte vermindert. Met de tijd kan dit leiden tot isolatie-inbraak en verbranding van de H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren.

1.2 Overspanning
De weerstand van de bliksemafleiding voldoet niet aan de vereiste normen. Zelfs als deze oorspronkelijk voldoende was bij de inbedrijfstelling, kan corrosie, oxidatie, breuk of slechte lasverbindingen van de staalcomponenten van het aardingsysteem met de tijd leiden tot een dramatische toename van de aardingweerstand, wat resulteert in transformatorschade bij blikseminslagen.

Een onjuiste configuratie van de bliksemafleiding komt vaak voor: veel plattelands H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren zijn slechts uitgerust met één set hoogspanningsoverstroomschermen aan de hoogspanningskant. Aangezien plattelandselectriciteitsystemen bijna uitsluitend Yyn0-verbonden transformatoren gebruiken, kunnen blikseminslagen zowel voorwaartse als achterwaartse transformeer-overspanningen induceren. Zonder overstroomschermen aan de laagspanningskant neemt het risico op transformatorschade aanzienlijk toe.

Het plattelands 10kV elektriciteitsnetwerk heeft een relatief hoge kans op ferroresonantie. Tijdens resonantie-overspanningsevents neemt de primaire zijde stroom van H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren scherp toe, wat potentiële windingverbranding of bushingflashing—zelfs explosie—kan veroorzaken.

1.3 Harde bedrijfsomstandigheden
Tijdens de zomerperiode met hoge temperaturen of wanneer H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren continu overbelast werken, stijgt de oljetemperatuur aanzienlijk. Dit belemmert de warmteafgifte ernstig, versnelt het isolatieverouderen, de verslechtering en de uitval, en verkort uiteindelijk de levensduur van de transformatoren.

1.4 Onjuiste tapchanger bediening of slechte kwaliteit
De elektriciteitsbelasting in plattelandsgebieden is verspreid, zeer seizoensgebonden, met grote piek-dalverschillen en lange laagspanningslijnen, wat resulteert in aanzienlijke spanningsschommelingen. Daarom passen plattelandselectriciens vaak handmatig de tapchangers van H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren aan. De meeste van deze aanpassingen volgen niet de voorgeschreven procedures, en na de aanpassing worden de gelijkstroomweerstanden van elke fase zelden gemeten en vergeleken voordat de energie opnieuw wordt aangesloten. Hierdoor lijden veel transformatoren aan onjuist geplaatste tapchangers of slecht contact, wat leidt tot een scherpe toename van het contactweerstand en de tapchanger laat verbranden.

Slechte kwaliteit tapchangers—met onvoldoende contact tussen stationaire en bewegende contacten, of onjuiste externe positie-indicatoren ten opzichte van de daadwerkelijke interne posities—kunnen na energieopname ontladingen of kortsluitingen veroorzaken, wat leidt tot de vernietiging van de tapchanger of zelfs de hele winding.

1.5 Aardingsproblemen van de transformatorkern
Vanwege inherente kwaliteitsproblemen in H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren, veroudert de isolatieverniss tussen siliciumstaal laminaten met de tijd of vermindert vroegtijdig om andere redenen, wat multi-punt aarding van de kern veroorzaakt en schade veroorzaakt.

1.6 Langdurige overbelaste bedrijfsvoering
Met de ontwikkeling van de plattelands-economie is de elektriciteitsvraag fors gestegen. Echter, nieuwe H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren zijn niet tijdig geïnstalleerd, noch zijn bestaande eenheden vervangen door modellen met hogere capaciteit. Daardoor opereren de huidige transformatoren chronisch overbelast. Samen met het hoge percentage enkelefaselasten in plattelandsgebieden—which prevents balanced three-phase loading—one phase often experiences severe long-term overload, and neutral-line current greatly exceeds allowable limits. These conditions ultimately lead to burnout of the H59/H61 oil-immersed distribution transformer.

2. Tegengewichten
Volgens de relevante voorschriften moet elke H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatie worden uitgerust met drie fundamentele beschermingen: tegen bliksem, kortsluiting en overbelasting. Bliksembescherming vereist overbrengers aan zowel de hoog- als laagspanningszijde, waarbij voorkeur wordt gegeven aan zinkoxide (ZnO) overbrengers. Kortsluitings- en overbelastingsbeschermingen moeten apart worden overwogen: hoogspanningsvalfusen moeten voornamelijk beschermd zijn tegen interne kortsluitingen, terwijl overbelastingen en kortsluitingen in de laagspanningslijn moeten worden afgehandeld door middel van laagspanningsautomatische schakelaars of vusen die op de laagspanningszijde zijn geïnstalleerd.

Tijdens het gebruik moet regelmatig een klemmeter worden gebruikt om de driefase laststroom te meten en te controleren of de onbalans binnen de wettelijke grenzen blijft. Als de onbalans de toegestane waarden overschrijdt, moet er onmiddellijk een herverdeling van de last worden uitgevoerd om deze weer in overeenstemming te brengen.

Regelmatige inspecties van H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren moeten volgens de voorschriften worden uitgevoerd, waarbij de oliekleur, -stand en -temperatuur worden gecontroleerd op normaliteit en op zoek naar olielekken. De oppervlakken van de bushings moeten worden gecontroleerd op flitsoverslag of uitslaande vonken. Eventuele afwijkingen moeten onmiddellijk worden verholpen. Het exterieur van de transformatoren, vooral de bushings, moet periodiek worden schoongemaakt om vuil en vervuiling te verwijderen.

Vóór het jaarlijkse onweerseizoen moeten de hoog- en laagspanningsbliksemschermen en aardleiders grondig worden geïnspecteerd. Niet-conformiteiten moeten worden vervangen. Aardleiders mogen geen gebroken draden, slechte lasverbindingen of barsten vertonen. Aluminiumdraad mag niet worden gebruikt; in plaats daarvan moeten aardleiders gemaakt zijn van rond staal met een diameter van 10-12 mm of plat staal van 30×3 mm.

De aardingweerstand moet jaarlijks worden getest tijdens droog winterweer (na ten minste een week van continu helder weer). Niet-conforme aardsystemen moeten worden hersteld. Bij het verbinden van de terminalbouten van de transformatoren met de bovengrondse geleiders aan de hoog- en laagspanningszijden, moeten koper-aluminium overgangsconnectoren of koper-aluminiumapparatuurklampen worden gebruikt. Voor de verbinding moeten de contactoppervlakken van deze connectoren worden gepolijst met 0-grit schuurpapier en bedekt worden met een passende hoeveelheid geleidende vet.

Tapchanger-operaties op H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatoren moeten strikt volgens de voorschriften worden uitgevoerd. Na de aanpassing mag de transformatie niet onmiddellijk opnieuw worden ingeschakeld. In plaats daarvan moeten de gelijkstroomweerstanden van alle fasen voor en na de operatie worden vergeleken met behulp van een Wheatstone-brug. Als er geen significante verandering is opgemerkt, moeten de post-operatie fase-tot-fase en lijn-tot-lijn gelijkstroomweerstanden worden vergeleken: fasedifferentiëlen mogen 4% niet overschrijden, en lijndifferentiëlen moeten minder dan 2% zijn. Als deze criteria niet worden voldaan, moet de oorzaak worden vastgesteld en gecorrigeerd. Alleen nadat deze eisen zijn voldaan, mag de H59/H61 oliegedrenkte distributietransformatie weer in dienst worden gesteld.