H59/H61-transformatorfelanalys och skyddsåtgärder

1. Orsaker till skador på H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare inom lantbruket

1.1 Isoleringsskador
I landsbygdsförsörjning används ofta ett blandat system på 380/220V. På grund av den höga andelen enfasbelastningar opererar H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare ofta under betydande obalans i trefasbelastningen. I många fall överstiger graden av trefasbelastningsobalans de gränser som tillåts enligt driftföreskrifter, vilket leder till för tidig åldring, försämring och slutligen kortsättning av vindingsisoleringen, vilket resulterar i brinnande.

När H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare utsätts för långvarig överbelastning, fel på lågspänningssidan eller plötsliga stora ökningar av belastning, och inga skyddsanordningar är installerade på lågspänningssidan—medan högspänningsfallbrytare inte fungerar snabbt (eller överhuvudtaget)—tvingas omvandlarna bära felströmmar som långt överstiger deras nominalström (ibland flera gånger det nominella värdet) under lång perioder. Detta leder till en skarp temperaturökning, vilket accelererar isoleringens åldring och slutligen brinner upp vindingen.

Efter långvarig drift åldras tätningskomponenter som gummiperlor och tättningsskiljor i H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare, spricker och förlorar sin effektivitet. Om detta inte upptäcks och ersätts i tid kan det leda till oljeläckage och minskning av oljenivån. Fukt från luften tränger sedan i stora mängder in i isoleringsoljan, vilket drastiskt minskar dess dielektriska styrka. Vid allvarliga oljetekort kan spänningsändraren bli exponerad för luft, absorbera fuktighet och orsaka utslag eller kortslut, vilket bränner upp omvandlaren.

Otillräckliga tillverkningsprocesser—som ofullständig lackimpregnering mellan vindingslager (eller dålig kvalitativ isoleringslack), otillräcklig torkning eller otillförlitlig svetsning av vindingskopplingar—lämnar dolda isoleringsdefekter i H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare. Dessutom kan vid inrättning eller underhåll läggas till undermålig isoleringsolja, eller kan fuktighet och föroreningar tränga in i oljan, vilket försämrar oljakvaliteten och minskar isoleringsstyrkan. Med tiden kan detta leda till isoleringsbrott och brinnande av H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare.

1.2 Överspänning
Åskskyddsgroundmotstånd uppfyller inte krav. Även om det var i överensstämmelse vid inrättning, kan korrosion, oxidation, brytning eller dålig svetsning av jordsystemets stålkomponenter med tiden leda till en dramatisk ökning av groundmotstånd, vilket resulterar i skada på omvandlaren vid åsknedslag.

Otillräcklig konfiguration av åskskydd är vanlig: många lantliga H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare är utrustade med bara en uppsättning högspänningsöverspänningsbrytare på högspänningsidan. Eftersom lantliga elkraftsystem nästan uteslutande använder Yyn0-anslutna omvandlare, kan åsknedslag inducera både framskridande och bakåtskridande transformationsöverspännings. Utan överspänningsbrytare på lågspänningsidan ökar dessa överspännings betydligt risken för skada på omvandlaren.

I lantliga 10kV-elkraftsystem finns en relativt hög sannolikhet för ferromagnetisk resonans. Under resonansöverspänningshändelser surrar primärströmmen i H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare skarpt, vilket potentiellt kan bränna upp vindingen eller orsaka isklossning—till och med explosion.

1.3 Hårda driftförhållanden
Under sommars heta perioder eller när H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare opererar kontinuerligt under överbelastning, stiger oljetemperaturen för mycket. Detta förvärrar värmeavledningen, accelererar isoleringens åldring, försämring och misslyckande, och förkortar slutligen omvandlarens livslängd.

1.4 Oegentlig drift av spänningsändrare eller dålig kvalitet
Lantliga elförbrukningsbelastningar är utspridda, högst säsongsmässiga, med stora topp-dal-skillnader och långa lågspänningslinjer, vilket resulterar i betydande spänningsvariationer. Som ett resultat justerar lantliga elektriker ofta manuellt spänningsändrarna på H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare. De flesta av dessa justeringar följer inte fastställda procedurer, och efter justering mäts och jämförs DC-motståndsvärden för varje fas sällan innan återanläggning. Därför lider många omvandlare av oegentligt placerade spänningsändrare eller dålig kontakt, vilket leder till en skarp ökning av kontaktmotstånd och bränning av spänningsändraren.

Dåliga kvalitets spänningsändrare—med otillräcklig kontakt mellan fasta och rörliga kontakter, eller omatchade externa positionsinvisare jämfört med faktiska interna positioner—kan orsaka utslag eller kortslut efter anläggning, vilket leder till förstörelse av spänningsändraren eller till och med hela vindingen.

1.5 Jordingproblem i omvandlarkärnan
På grund av inhämtade kvalitetsproblem i H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare åldras isoleringslacket mellan siliciumstålplattor med tiden eller försämras förut på andra grunder, vilket leder till multipunktjording av kärnan och resulterar i skada.

1.6 Långvarig drift under överbelastning
Med utvecklingen av lantbruksekonomi har elförbrukningsbehovet ökat drastiskt. Men nya H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlare har inte installerats i tid, och befintliga enheter har inte ersatts med modeller med högre kapacitet. Därför opererar nuvarande omvandlare under kronisk överbelastning. Tillsammans med den höga andelen enfasbelastningar i landområden—vilket hindrar balanserad trefasbelastning—upplever en fas ofta allvarlig långvarig överbelastning, och neutralledsström överstiger tillåtna gränser betydligt. Dessa förhållanden leder slutligen till brinnande av H59/H61 oljedoppade distributionsomvandlaren.

2. Åtgärder
Enligt relevanta bestämmelser måste varje H59/H61 oljedränkta distributionsomvandlare vara utrustade med tre grundläggande skydd: mot blixt, kortslutning och överbelastning. Blixtskydd kräver blixtstötar på både hög- och lågspänningssidan, där zinkoxid (ZnO) stötar föredras. Kortslutnings- och överbelastningsskydd bör betraktas separat: högspänningsfallfusstråd bör främst skydda mot interna kortslutningar, medan överbelastningar och kortslutningar i lågspänningssidan ska hanteras av lågspänningsbrytare eller säkringar installerade på lågspänningssidan.

Under drift bör klemmammetrar regelbundet användas för att mäta trefaslastströmmar och kontrollera om obalansen hålls inom regleringsgränser. Om obalans överskrider tillåtna värden måste omedelbar lastomfördelning genomföras för att återföra den till godkänd nivå.

Regelbundna inspektioner av H59/H61 oljedränkta distributionsomvandlare måste genomföras enligt föreskrifter, med kontroll av oljefärg, oljenivå och oljetemperatur för normalitet samt letande efter oljeläckage. Isolatorers ytor bör undersökas för fladdring eller utsläppsmärken. Alla avvikelser måste omedelbart åtgärdas. Omvandlarens yttre, särskilt isolatorerna, bör rengöras regelbundet för att ta bort smuts och föroreningar.

Innan årets åskväder bör hög- och lågspänningsblixtstötar samt jordningsledare noggrant inspekteras. Icke-kompatibla stötar måste ersättas. Jorndningsledare får inte visa brustna trådar, dåliga svetsningar eller sprickor. Aluminiumtråd får inte användas; istället bör jordningsledare göras av rund stål med diameter 10–12 mm eller platt stål 30×3 mm.

Jordningsmotstånd bör testas årligen under torrt vinterväder (efter minst en vecka av kontinuerligt klart väder). Icke-kompatibla jordningssystem måste rättas till. Vid anslutning av omvandlarens terminalstudar till överbystrådar på hög- och lågspänningssidan måste koppar-aluminiumövergångskopplingar eller koppar-aluminiumutrustningsklamrar användas. Innan anslutning måste kontaktytorna av dessa kopplingar poleras med No. 0 sandpapper och beläggas med lämpligt mängd ledningsgrej.

Spänningsändringar på H59/H61 oljedränkta distributionsomvandlare måste strikt följa föreskrifter. Efter justering får omvandlaren inte omedelbart återkopplas. Istället ska likströmsmätningar av alla faser före och efter operationen jämföras med hjälp av en Wheatstonebro. Om ingen signifikant förändring observeras måste fas-till-fas och linje-till-linje likströmsmotståndsvärden jämföras: fasdifferenser får inte överstiga 4%, och linjedifferenser måste vara mindre än 2%. Om dessa kriterier inte uppfylls måste orsaken identifieras och rättas till. Endast efter uppfyllelse av dessa krav får H59/H61 oljedränkta distributionsomvandlaren återkomma i drift.