Analiza grešaka transformatora H59/H61 i merodavnost zaštite

1. Uzroci oštećenja H59/H61 uljačkih transformatora za raspodelu

1.1 Oštećenje izolacije
Snabdevanje električnom energijom na ruralnim područjima često koristi mešoviti sistem od 380/220V. Zbog visokog udela jednofaznih opterećenja, H59/H61 uljački transformatori za raspodelu često rade pod značajnim nesaglasnim trofaznim opterećenjem. U mnogim slučajevima, stepen neslaganja trofaznog opterećenja daleko prelazi granice dozvoljene operativnim propisima, što dovodi do preranog starenja, deteriornacije i konačne neispravnosti izolacije navojnice, što dovodi do pali.

Kada H59/H61 uljački transformatori za raspodelu iskusne dugotrajno pretjerano opterećenje, greške na niskonaponskoj strani, ili naglo povećanje opterećenja, a bez zaštitnih uređaja na niskonaponskoj strani—dok visokonaponski padajući prekidači ne reagiraju pravo vreme (ili uopšte)—transformatori su prisiljeni da nose strujni tokove koji su daleko preko njihovog nominativnog strujnog toka (ponekad nekoliko puta veće od nominativne vrednosti) dužeg vremena. To rezultira oštrim porastom temperature, ubrzavanjem starenja izolacije i konačno paljenjem navojnice.

Nakon dugotrajne eksploatacije, sigurnosni elementi kao što su gume i uplotnici u H59/H61 uljačkim transformatorima za raspodelu stare, puknu i gube efikasnost. Ako se to ne detektuje i ne zameni u vreme, to dovodi do curenja ulja i pada nivoa ulja. Voda iz zraka onda ulazi u velikim količinama u izolaciono ulje, drastično smanjujući njegov dielektrični kapacitet. U teškim uslovima nedostatka ulja, promenljiv predajnik može biti izložen vazduhu, apsorbirati vlagu i uzrokovati razbojne trenjeve ili kratak spoj, štaviše paljenje transformatora.

Nedovoljno proizvodni procesi—poput nepotpune impregnacije lakom između slojeva navojnice (ili lošeg kvalitetnog izolacionog laka), nedovoljnog sušenja ili nesigurnog spajanja zavojnika—ostavljaju skrivene defekte izolacije u H59/H61 uljačkim transformatorima za raspodelu. Takođe, tokom komisije ili održavanja, može se dodati lošeg kvalitetnog izolacionog ulja, ili voda i kontamini mogu da uđu u ulje, smanjujući kvalitet ulja i snižavajući jačinu izolacije. Sa vremenom, to može dovoditi do rušenja izolacije i paljenja H59/H61 uljačkih transformatora za raspodelu.

1.2 Pretjerana napona
Otpornost zaštite od munja ne odgovara zahtevanim standardima. Čak i ako je inicijalno bila u skladu sa zahtevima pri komisiji, koroziija, oksidacija, povreda ili loše zavarivanje čelikovih elemenata sistema zaštite tokom vremena može dovesti do dramatičnog porasta otpornosti na zemlju, što dovodi do oštećenja transformatora tokom udara munje.

Nepravilna konfiguracija zaštite od munja je uobičajena: mnogi ruralni H59/H61 uljački transformatori za raspodelu imaju samo jedan set visokonaponskih ograničivača prekomjera na visokonaponskoj strani. Budući da ruralni sistemi električne energije gotovo isključivo koriste transformatore povezane Yyn0, udari munje mogu indukovati prekomjerne napone u oba smjera. Bez ograničivača prekomjera na niskonaponskoj strani, ti prekomerni naponi znatno povećavaju rizik od oštećenja transformatora.

Ruralni 10kV sistem električne energije ima relativno visoku verovatnoću ferorezonancije. Tijekom događaja rezonantnog prekomjera, primarni struja H59/H61 uljačkih transformatora za raspodelu se oštro povećava, potencijalno paljući navojnice ili uzrokujući bljesk izlaza—čak i eksploziju.

1.3 Štope radne uslove
Tijekom visokih temperatura u letnji period ili kada H59/H61 uljački transformatori za raspodelu rade dugotrajno pod pretjeranim opterećenjem, temperatura ulja se previše povećava. To značajno utiče na toplotnu disipaciju, ubrzava starenje, deteriornaciju i neispravnost izolacije, i konačno skraćuje životnu vremensku trajnost transformatora.

1.4 Nepravilna operacija promenljivog predajnika ili loš kvalitet
Ruralna električna opterećenja su raspršena, visoko sezonska, s velikim razlikama između vrha i doline i dugačkim niskonaponskim linijama, što dovodi do značajnih fluktuacija napona. Kao rezultat, ruralni električari često ručno podešavaju promenljive predajnike H59/H61 uljačkih transformatora za raspodelu. Većina tih podešavanja ne prati predviđene procedure, i nakon podešavanja rijetko se meri i porede DC otpornosti svake faze pre ponovnog podizanja. Stoga, mnogi transformatori trpe lošim položajem promenljivog predajnika ili lošim kontaktom, što dovodi do oštrog porasta otpornosti kontakta i paljenja promenljivog predajnika.

Lošeg kvaliteta promenljivi predajnici—sa nedovoljnim kontaktom između stacionarnih i pokretnih kontakata, ili neusklađenim vanjskim indikatorima položaja i stvarnim unutrašnjim položajima—mogu uzrokovati razbojne trenjeve ili kratak spoj nakon podizanja, dovodeći do uništavanja promenljivog predajnika ili čak cele navojnice.

1.5 Problemi sa zemljenjem jezgra transformatora
Zbog intrinzičnih problema kvaliteta H59/H61 uljačkih transformatora za raspodelu, izolacioni lak između silicijumskih čelikovih lamina stari tokom vremena ili se prekasno deteriorni zbog drugih razloga, što dovodi do višestrukog zemljenja jezgra i konačno oštećenja.

1.6 Dugotrajno pretjerano opterećenje
S razvojem ruralne ekonomije, potreba za električnom energijom se dramatično povećala. Međutim, novi H59/H61 uljački transformatori za raspodelu nisu bile pravo vreme instalirani, niti postojeće jedinice zamijenjene sa modelima veće kapaciteta. Kao rezultat, trenutni transformatori rade pod hroničnim pretjeranim opterećenjem. Kombinovan sa visokim udalom jednofaznih opterećenja u ruralnim područjima—koje sprečava ravnotežu trofaznog opterećenja—jedna faza često iskusi značajan dugotrajan pretjerani opterećenja, a struja neutralne linije značajno premašuje dopustene granice. Ovi uslovi konačno dovode do paljenja H59/H61 uljačkih transformatora za raspodelu.

2. Mere prepreke
Prema relevantnim propisima, svaki H59/H61 uljani distribucijski transformator mora biti opremljen sa tri temeljna zaštita: od gremlja, kratkih spojeva i preopterećenja. Zaštita od gremlja zahteva upotrebu gremljnih ograničiva u oba visokonaponska i niskonaponska strana, s preferencijom datom ograničivima na bazi cinka oksida (ZnO). Zaštitu od kratkih spojeva i preopterećenja treba razmatrati zasebno: visokonaponski padajući prekidači treba da prvenstveno štite od unutrašnjih krakih spojeva, dok preopterećenja i kratki spojevi na niskonaponskoj strani treba da se rešavaju korišćenjem niskonaponskih prekidača ili ljudi instaliranih na niskonaponskoj strani.

Tokom rada, treba redovno koristiti klipsne ampermetre za merenje trofaznih opterećenja i proveru da li nebalans ostaje unutar regulativnih granica. Ako prekorači dopuštena vrednost, odmah je potrebno izvršiti redistribuciju opterećenja kako bi se vratilo u sklad sa propisima.

Redovni pregledi H59/H61 uljanih distribucijskih transformatora moraju se izvršavati prema propisima, proveravajući boju, nivo i temperaturu ulja za normalnost i tražeći curenje ulja. Površine izolatora treba ispitati na prisutnost oznaka iskretanja ili iskorenja. Sve anomalije moraju biti odmah ispravljene. Spoljna površina transformatora, posebno izolatori, treba da se redovno čisti kako bi se uklonili prljavi materijali i kontaminate.

Pre početka godišnje gremljne sezone, visokonaponski i niskonaponski gremljni ograničivi i vodovi do zemljišta moraju podići na temeljito ispitivanje. Neusklađeni ograničivi moraju biti zamenjeni. Vodovi do zemljišta ne smeju imati prekid žice, loše zavarane mesta ili pukotine. Aluminijska žica ne sme se koristiti; umesto toga, vodi do zemljišta treba da budu izrađeni od okruglog čelika prečnika 10–12 mm ili ravne čelike dimenzija 30×3 mm.

Otpornost zemljišta treba testirati godišnje tokom suhih zimskih uslova (nakon najmanje jedne nedelje neprekidnog sunca). Neusklađeni sistemi zemljišta moraju biti ispravljeni. Kada se vezuju terminali transformatora sa povremenim vodovima na visokonaponskoj i niskonaponskoj strani, treba koristiti bakar-aluminijumske prelazne konektore ili bakar-aluminijumske uređajne klipse. Pre veze, kontaktne površine ovih konektora moraju biti polirane No. 0 papirnatom i pokrivene odgovarajućom količinom provodne masti.

Operacije promene stupnjeva na H59/H61 uljanim distribucijskim transformatorima moraju strogo slediti propise. Nakon prilagođavanja, transformator ne sme biti odmah ponovo uključen. Umesto toga, treba uporediti DC otpornosti svih faza pre i posle operacije koristeći Wheatstoneov most. Ako se ne primeti značajna promena, potrebno je uporediti DC otpornosti između faza i linija nakon operacije: razlike između faza ne smeju prelaziti 4%, a razlike između linija moraju biti manje od 2%. Ako ovi kriterijumi nisu ispunjeni, mora se identificirati i ispraviti uzrok. Tek nakon što su ovi zahtevi ispunjeni, H59/H61 uljani distribucijski transformator može biti vraćen u rad.