Analiza nezadostnosti transformatorja H59/H61 in varnostne ukrepi

1. Razlogi za poškodbo H59/H61 prenosnih transformatorjev v maslu

1.1 Poškodba izolacije
V področjih z oskrbo električne energije se pogosto uporablja mešani sistem 380/220V. Zaradi visokega deleža enofaznih obremenitev H59/H61 prenosni transformatorji v maslu pogosto delujejo pod znatno neravnovesjem trofazne obremenitve. V mnogih primerih stopnja neravnovesja trofazne obremenitve daleč presega omejitve, dovoljene s predpisi, kar povzroča premaglo staranje, slabšanje in končno odpoved ovitkovske izolacije, kar vodi do izgoritve.

Ko H59/H61 prenosni transformatorji v maslu dolgo delujejo pod pretovarjenjem, pri nizkonaponem stranih pride do napak, ali pa se nagle poveča obremenitev, in če na nizkonaponem stranih ni nameščenih varnostnih naprav, medtem ko visokonaponski padajoči vtičniki ne delujejo hitro (ali sploh), transformatorji morajo nositi napetostne tokove, ki so daleč večji od njihove dovoljene vrednosti (neskолько раз выше номинального значения) в течение длительного времени. Это приводит к резкому повышению температуры, ускоренному старению изоляции и, в конечном итоге, сгоранию обмоток.

Po dolgotrajnem delovanju starih gumenih perl in gumenih prstnikov v H59/H61 prenosnih transformatorjih v maslu te komponente starejo, se raztegajo in izgubijo učinkovitost. Če tega ni opaženo in komponente niso tempestivno zamenjane, to vodi do iztekanja masla in zmanjšanja raven masla. Vlaga iz zraka se potem veliko vmesi v izolacijsko maslo, kar drastično zmanjša njegovo dielektrično trdoto. V težkih pomanjkljivostih masla lahko tap changer postane izpostavljen zraku, absorbuira vlago in povzroči razbije ali kratice, kar vodi do izgoritve transformatorja.

Nedostatočni proizvodninski postopki, kot je nepopolna impregnacija lakom med sloji ovitkov (ali slaba kakovost izolacijskega laka), nedostatno sušenje ali neničelna zavarovanja ovitkov, ostavljajo skrite defekte izolacije v H59/H61 prenosnih transformatorjih v maslu. Poleg tega se med vzpostavitevom ali vzdrževanjem lahko dodaja nekvalitetno izolacijsko maslo ali se vlaga in kontaminate vmesijo v maslo, kar degradira kakovost masla in zmanjša izolacijsko trdoto. S časom to lahko vodi do propada izolacije in izgoritve H59/H61 prenosnega transformatorja v maslu.

1.2 Previsoka napetost
Upornost zračnega zemljanja za zaščito pred negativnim udarcem ne ustrezata zahtevanim standardom. Tudi če je bila na začetku ustrezna ob vzpostavitvi, korozija, oksidacija, razbitje ali slabo zavarovanje jeklenih elementov sistema zemljanja s časom lahko povzroči dramatično povečanje upornosti zemljanja, kar vodi do poškodbe transformatorja med negativnim udarcem.

Nespravna konfiguracija zaščite pred negativnim udarcem je pogosta: mnogi ruralni H59/H61 prenosni transformatorji v maslu so opremljeni samo s skupino visokonaponskih zaščitnih naprav na visokonaponskem stranju. Ker ruralni sistemi električne energije skoraj isključno uporabljajo transformatorje z vezavo Yyn0, negativni udari lahko povzročijo preobrazbeno previsoko napetost v obema smerema. Brez zaščitnih naprav na nizkonaponskem stranju ta previsoka napetost bistveno poveča tveganje poškodbe transformatorja.

Ruralni 10kV sistem električne energije ima relativno visok možnost feromagnetnega resonanca. Med dogodki resonantne previsoke napetosti se primarni strani tok H59/H61 prenosnih transformatorjev v maslu močno poviša, kar lahko vodi do izgoritve ovitkov ali izbuhu izstopnice - celo eksploziji.

1.3 Sužena delovalna okolja
V času visokih temperatur leta ali kadar H59/H61 prenosni transformatorji v maslu delujejo pod pretovarjenjem, temperatura masla se močno poviša. To bistveno onemogoča ohlajevanje, pospešuje staranje, slabšanje in odpoved izolacije, kar končno skrača življenjski čas transformatorja.

1.4 Nenadležna uporaba tap changerja ali slaba kakovost
Ruralne električne obremenitve so razpršene, zelo sezonske, z velikimi razlikami med vrhunskim in dolinama ter dolgimi nizkonaponskimi črtami, kar povzroča znatne fluktuacije napetosti. Zaradi tega pogosto ročno nastavljajo tap changerje H59/H61 prenosnih transformatorjev v maslu. Večina teh nastavitev ne sledi predpisanim postopkom, in po nastavitvi redko merijo in primerjajo DC upornost vsake faze pred ponovnim vklopom. Tako mnogi transformatorji trpijo zaradi nenadležno postavljenih tap changerjev ali slabe stika, kar vodi do bistvenega povečanja upornosti stika in izgoritve tap changerja.

Slabi tap changerji, s nedostatočnimi stiki med statičnimi in gibljivimi kontakti, ali z neustreznimi zunanjimi kazalci položaja glede na dejanski notranji položaj, lahko po vklopu povzročijo razbije ali kratice, kar vodi do uničenja tap changerja ali celo celotnega ovitka.

1.5 Težave z zemljanjem jedra transformatorja
Zaradi vročenih kakovostnih problemov H59/H61 prenosnih transformatorjev v maslu, izolacijski lak med silicijevimi jeklenimi plasti stare s časom ali se zaradi drugih razlogov prehitro slabi, kar povzroči večtočkovno zemljanje jedra in vodi do poškodbe.

1.6 Dolgčasno delovanje pod pretovarjenjem
S razvojem ruralne ekonomije se povpraševanje po električni energiji dramatično povečalo. Vendar nove H59/H61 prenosne transformatorje v maslu niso bile tempestivno nameščene, niti obstoječe enote niso bile zamenjane z modeli višje kapacitete. Tako trenutni transformatorji delujejo pod kroničnim pretovarjenjem. Skupaj z visokim deležem enofaznih obremenitev v ruralnih območjih, ki preprečuje ravnotežje trofazne obremenitve, ena faza pogosto doživi dolgotrajno pretovarjenje, in tok neutralne črte presega dopustne meje. Te pogoji končno vodijo do izgoritve H59/H61 prenosnega transformatorja v maslu.

2. Kontromere
Po relevantnih predpisih mora biti vsak transformator H59/H61 z mazivom opremljen s tremi temeljnimi zaščitami: proti nagnjenju, krajšim zaprtjem in pretovorjenosti. Zaščita pred nagnjenjem zahteva ustanovitev preklopne zaščite na visokonapetostni in nizkonapetostni strani, pri čemer je prednostna uporaba preklopnikov s cinkoxidom (ZnO). Zaščite pred krajšim zaprtjem in pretovorjenostjo bi morale biti razdeljene ločeno: visokonapetostni padajoči vplodniki bi morali primarno zaščititi pred notranjimi krajšimi zaprtji, medtem ko bi pretovorjenost in krajša zaprtja nizkonapetostnih črt morali obravnavati nizkonapetostni vezljaki ali vplodniki, nameščeni na nizkonapetostni strani.

Med delovanjem bi morali redno uporabiti kleščaste ampermetre za merjenje trofaznih obremenitvenih tokov in preverjanje, ali je neravnovesje znotraj predpisanih mej. Če preseže dovoljene vrednosti, mora biti takojšnje izvedena preusmeritev obremenitve, da bi se vrnilo v skladnost.

Redne pregledove transformatorjev H59/H61 z mazivom morajo biti izvedeni po predpisih, pri čemer je potrebno preveriti barvo maza, raven maza in temperaturo maza za normalnost ter iskati utrčenje maza. Površine izolatorjev bi morale biti preučene glede možnih oznak prekinitve ali razbada. Vse nepravilnosti morajo biti takoj odpravljene. Zunanja površina transformatorja, zlasti izolatorji, bi morala biti redno čiščena, da se odstranijo prljavice in kontaminanti.

Pred letnim sezoniranjem grmljavin morajo biti temeljito pregledani visokonapetostni in nizkonapetostni preklopni zaščitni napravi in povezovalni vodi za zemljenje. Neustreznih preklopnih naprav je treba zamenjati. Povezovalni vodi za zemljenje ne sme imeti pokvarjenih niti, slabo zavarjenih stikov ali prerezov. Aluminijevi druti ne smete uporabiti; namesto tega bi morali biti povezovalni vodi za zemljenje izdelani iz krogle črke s premerom 10–12 mm ali ravne črke s premerom 30×3 mm.

Upornost zemljenja mora biti testirana letno v suho zimsko vreme (po vsaj eni tednu neprekinjenega jasnega vremena). Neustreznih sistemov zemljenja je treba odpraviti. Pri povezovanju terminalnih studnic transformatorja s povratnimi vodili na visokonapetostni in nizkonapetostni strani morata biti uporabljeni presednice aluminij- bakar ali klanci za opremo aluminij-bakar. Pred povezovanjem mora biti površina teh presednic polirana s papirico številka 0 in prekrita z ustrezno količino prevodnega mastila.

Operacije z menjalnikom tapic na transformatorjih H59/H61 z mazivom morajo strogo slediti predpisom. Po nastavitvi transformatorja ga ne moremo takoj znova energizirati. Namesto tega moramo primerjati meritve upornosti z enostavnim mostom Wheatstone-a vseh faz pred in po operaciji. Če ni opaznih velikih sprememb, moramo primerjati vrednosti faze-do-faze in faze-do-linije DC upornosti po operaciji: razlike med fazami ne smejo presegati 4 %, medtem ko morajo biti razlike med linijami manjše od 2 %. Če ti merili ne ustrezajo, mora biti vzrok identificiran in odpravljen. Le po izpolnitvi teh zahtev lahko transformator H59/H61 z mazivom vrne v delovanje.