Proč se často explodují napěťové transformátory

Přetlak a přetok

• Ferodrezonanční přetlak: V systému s neúčinně uzemněným neutrálem mohou magnetické obvody zařízení, jako jsou transformátory, napěťové transformátory a cívky pro potlačení oblouku, dosáhnout nasycení, což může vyvolat ferodrezonanci. Výsledný přetlak může zvýšit excitační proud napěťového transformátoru o desítkykrát. Dlouhodobá operace za vysokého napětí a velkého proudu způsobí rychlé zvyšování teploty transformátoru. Tepelná vaporizace izolačních materiálů zvyšuje vnitřní tlak, což nakonec vede k explozi. Například tato situace je relativně běžná v systémech 6 - 35 kV.

• Přetlak při přepínání: Operace spínačů v systému nebo vznik havárie změní stav elektrického systému, což způsobí oscilaci, výměnu a redistribuci vnitřní elektromagnetické energie, což generuje přetlak při přepínání. Příkladem je přetlak při obloukovém uzemnění v systému s nepevně uzemněným neutrálem a přetlak při vypnutí nezatěžované linky nebo kapacitní zátěže. Při přepínání kondenzátorů se může vygenerovat relativně vysoký přetlak. Zvláště při znovuzapálení spínače během odpojení kondenzátoru může dojít k přetlaku více než třikrát vyššímu než systémové napětí a mezifázový přetlak při dvoufázovém znovuzapálení může dosáhnout až šestkrát vyššího systémového napětí. To může způsobit meziplošné krátké spojení v napěťovém transformátoru, vyvolat přetok a rychlou vaporizaci izolačního prostředí, což vede k explozi.

• Bleskový přetlak: Pokud jsou ochranné protibleskové zařízení nedokonalé, vysoké napětí vygenerované bleskem působícím na napěťový transformátor může způsobit průraz jeho izolace a následnou explozi.

• Dlouhodobý maloamplitudní přetlak a přetok: V důsledku rezonance nebo jiných důvodů, i když přetlak a přetok, které napěťový transformátor snáší, mají relativně malé amplitudy, trvají dlouhou dobu. Velké množství elektrické energie se převede na teplo, což způsobí nepřetržité zahřívání transformátoru. Když se teplo akumuluje do určité míry, izolační papír a izolační prostředí začnou vaporizovat. Protože u suchého transformátoru je vnitřní prostor omezený, když se tlak zvýší do určité hranice, dojde k explozi.

• Přetok způsobený okamžitým vysokoamplitudním přetlakem: Přetlak dostatečně vysoké amplitudy může způsobit meziplošné krátké spojení uvnitř transformátoru, což generuje relativně velký přetok, který rychle vaporizuje izolační prostředí a vyvolá násilnou explozi.

Problémy související s izolací

• Stárnutí izolace: Pokud je napěťový transformátor používán příliš dlouho nebo dlouho provozován v náročných podmínkách, jako jsou vysoké teploty, vlhkost a znečištění, izolační materiály postupně stárnou a degradují, což snižuje vlastnosti izolace. Poté je snadno proraženo, což vede k vnitřním krátkým spojením a vyvolá explozi.

• Defekty kvality izolace: Během výrobního procesu, pokud existují problémy, jako je vadná balení izolace nebo nesprávné zpracování izolace, napěťový transformátor bude mít vrozené slabin v izolaci. Během provozu se tyto slabin mohou prorazit pod vysokým napětím, což vyvolá krátké spojení cívek a způsobí explozi.

• Zaplavování vlhkostí: Pokud je napěťový transformátor umístěn ve vlhkém prostředí a párové voda pronikne do zařízení, to sníží vlastnosti izolace, což zvyšuje riziko průrazu izolace a může vést k explozi.

Aspekty týkající se zařízení a jeho použití

• Problémy s kvalitou výrobku: U některých napěťových transformátorů mohou v důsledku nerozumné konstrukce, špatné kvality materiálů nebo nedostatečných vinutí docházet během provozu k nadměrnému zahřívání. To expozuje izolaci dlouhou dobu vysokým teplotám, což urychluje stárnutí izolace a dokonce může způsobit její průraz. Následně mohou dojít k meziplošným krátkým spojením v primárním vinutí, což způsobí rychlé zvýšení proudu a magnetické nasycení, což generuje rezonanční přetlak a nakonec vede k explozi.

• Krátké spojení na sekundární straně: Krátké spojení na sekundární straně napěťového transformátoru způsobí ostré zvýšení proudu na sekundární straně. Podle principu elektromagnetické indukce se na primární straně také vygeneruje relativně velký proud, což vedeme k přehřátí vinutí a poškození izolace, což vyvolá explozi. Kromě toho, nesprávné sekundární zapojení, jako je náhodné krátké spojení sekundární strany napěťového transformátoru, také způsobí ostré zvýšení proudu, což vede k poškození přehřátím a explozi.

• Přetížený provoz: Pokud napěťový transformátor dlouho funguje v přetíženém stavu, poškodí se zařízení a zvýší se riziko exploze.

• Externí dopad: Náhodný externí dopad může poškodit vnitřní strukturu napěťového transformátoru a porušit izolaci, což vyvolá poruchu nebo dokonce explozi.

Aspekty provozu, údržby a správy

• Nedostatek údržby a správy: Pokud se nekonají pravidelné kontroly, údržba a opravy napěťového transformátoru, nelze včas detekovat potenciální nebezpečí, jako je stárnutí izolace a volná spojení. Dlouhodobé akumulace těchto nebezpečí mohou vést k explozivnímu incidentu.

• Nedostatek dovedností provozovatelů: Pokud provozovatelé nemají profesionální znalosti a provozují zařízení nesprávně, například provedou chybné zapojení během zkoušek (při zkoušce charakteristiky vzrušení uzemněného napěťového transformátoru není terminál n uzemněn), může to poškodit izolaci transformátoru, ovlivnit jeho životnost a zvýšit možnost exploze.