چرا ترانس‌های ولتاژ اغلب منفجر می‌شوند

فشار و جریان بیش از حد

• فشار بیش از حد فرورزونانسی: در سیستم‌های خنثی غیرفعال، مدارهای مغناطیسی تجهیزاتی مانند ترانسفورماتورها، ترانسفورماتورهای ولتاژ و کویل‌های خاموش‌کننده قوس ممکن است اشباع شوند که می‌تواند منجر به فرورزونانس شود. فشار بیش از حد ناشی از آن می‌تواند جریان برانگیزشی ترانسفورماتور ولتاژ را ده‌ها برابر افزایش دهد. عملکرد تحت فشار و جریان بالا برای مدت طولانی باعث افزایش سریع دما در ترانسفورماتور می‌شود. بخاری شدن مواد عایق‌بندی داخلی باعث افزایش فشار داخلی می‌شود که در نهایت منجر به انفجار می‌شود. برای مثال، این وضعیت در سیستم‌های ۶-۳۵ کیلوولت نسبتاً رایج است.

• فشار بیش از حد کلیدزنی: عملیات کلیدزنی در سیستم یا وقوع حادثه وضعیت سیستم برق را تغییر می‌دهد و باعث نوسان، تبادل و توزیع مجدد انرژی الکترومغناطیسی داخلی می‌شود که فشار بیش از حد کلیدزنی را ایجاد می‌کند. نمونه‌هایی از این فشار بیش از حد شامل فشار بیش از حد زمین‌بندی قوسی در سیستم‌های خنثی غیرمستحکم و فشار بیش از حد کلیدزنی خط بدون بار یا بار ظرفیتی است. هنگام کلیدزنی روی ظرفیت‌ها، ممکن است فشار بیش از حد نسبتاً بالایی ایجاد شود. به ویژه هنگامی که کلید در حین قطع ظرفیت دوباره روشن شود، فشار بیش از حد بیش از سه برابر فشار سیستم ممکن است ایجاد شود و فشار بیش از حد بین فازی در حین دوباره روشن شدن دو فاز می‌تواند بیش از شش برابر فشار سیستم شود. این می‌تواند باعث کوتاه شدن دورانی در ترانسفورماتور ولتاژ شود، باعث ایجاد جریان بیش از حد و بخاری شدن سریع ماده عایق‌بندی و در نتیجه انفجار شود.

• فشار بیش از حد صاعقه: اگر تأسیسات محافظت از صاعقه کامل نباشد، فشار بالای ایجاد شده توسط ضربه صاعقه به ترانسفورماتور ولتاژ می‌تواند عایق‌بندی آن را بشکند و در نتیجه انفجار ایجاد کند.

• فشار و جریان بیش از حد طولانی‌مدت با دامنه کم: به دلیل رزونانس یا دلایل دیگر، اگرچه فشار و جریان بیش از حد تحمل شده توسط ترانسفورماتور ولتاژ دامنه نسبتاً کمی دارند، اما برای مدت طولانی ادامه دارند. مقدار زیادی از انرژی الکتریکی به گرما تبدیل می‌شود که باعث گرم شدن مداوم ترانسفورماتور می‌شود. وقتی گرما به میزانی رسید که کاغذ عایق‌بندی و ماده عایق‌بندی بخاری شوند، چون فضای داخلی یک ترانسفورماتور خشک محدود است، وقتی فشار به میزانی افزایش یابد، انفجار رخ می‌دهد.

• جریان بیش از حد ناشی از فشار بیش از حد با دامنه بلند مدت: یک فشار بیش از حد با دامنه کافی می‌تواند باعث کوتاه شدن دورانی در داخل ترانسفورماتور شود، که یک جریان بیش از حد نسبتاً زیاد ایجاد می‌کند و باعث بخاری شدن سریع ماده عایق‌بندی و در نتیجه انفجار شدید می‌شود.

مسائل مرتبط با عایق‌بندی

• پیری عایق‌بندی: اگر ترانسفورماتور ولتاژ برای مدت طولانی استفاده شده یا در محیط‌های سخت مانند دمای بالا، رطوبت و آلودگی برای مدت طولانی عمل کرده باشد، مواد عایق‌بندی به تدریج پیر می‌شوند و تخریب می‌یابند، که باعث کاهش عملکرد عایق‌بندی می‌شود. آنها آسان‌تر شکسته می‌شوند و منجر به کوتاه شدن داخلی و در نتیجه انفجار می‌شوند.

• نقص کیفیت عایق‌بندی: در طول فرآیند ساخت، اگر مشکلاتی مانند پیچیده شدن ناقص عایق یا پردازش عایق نامناسب وجود داشته باشد، ترانسفورماتور ولتاژ نقاط ضعف ذاتی عایق خواهد داشت. در حین عملکرد، این نقاط ضعف ممکن است تحت فشار بالا بشکنند و باعث کوتاه شدن دورانی و در نتیجه انفجار شوند.

• ورود رطوبت: اگر ترانسفورماتور ولتاژ در محیط مرطوب قرار گرفته و بخار آب وارد تجهیز شود، عملکرد عایق‌بندی کاهش یافته و خطر شکست عایق‌بندی افزایش می‌یابد که ممکن است منجر به انفجار شود.

جنبه‌های مربوط به تجهیزات و استفاده

• مشکلات کیفیت محصول: برای برخی ترانسفورماتورهای ولتاژ، به دلیل طراحی نامناسب، کیفیت بد مصالح یا فرآیندهای پیچشی نامناسب، گرم شدن زیاد در حین عملکرد ممکن است رخ دهد. این باعث می‌شود که عایق‌بندی برای مدت طولانی در دمای بالا قرار گیرد و پیری عایق‌بندی را تسریع کند و حتی باعث شکست آن شود. سپس ممکن است کوتاه شدن دورانی در دوران اصلی رخ دهد که باعث افزایش سریع جریان و اشباع مغناطیسی می‌شود، فشار بیش از حد رزونانسی ایجاد می‌کند و در نهایت منجر به انفجار می‌شود.

• کوتاه شدن طرف ثانویه: کوتاه شدن طرف ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ باعث افزایش شدید جریان طرف ثانویه می‌شود. بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی، جریان نسبتاً زیادی نیز در طرف اولیه ایجاد می‌شود که باعث گرم شدن زیاد دوران و تخریب عایق‌بندی می‌شود و در نتیجه انفجار رخ می‌دهد. علاوه بر این، پیچیده شدن غلط طرف ثانویه، مانند کوتاه شدن تصادفی طرف ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ، نیز باعث افزایش شدید جریان می‌شود که باعث تخریب گرم شدن و انفجار می‌شود.

• عملکرد در حالت بار زیاد: هنگامی که ترانسفورماتور ولتاژ برای مدت طولانی در حالت بار زیاد عمل کند، تجهیز تخریب می‌شود و خطر انفجار افزایش می‌یابد.

• تأثیر خارجی: تأثیر تصادفی خارجی ممکن است ساختار داخلی ترانسفورماتور ولتاژ را تخریب کند و عایق‌بندی را اختلال دهد و در نتیجه باعث خطا یا حتی انفجار شود.

جنبه‌های عملیاتی، نگهداری و مدیریت

• عدم نگهداری و مدیریت: اگر بازرسی‌ها، نگهداری‌ها و بازسازی‌های منظم ترانسفورماتور ولتاژ انجام نشود، خطرات پتانسیل مانند پیری عایق‌بندی و اتصالات آزاد در زمان مناسب تشخیص داده نمی‌شوند. تجمع طولانی مدت این خطرات ممکن است منجر به حادثه انفجار شود.

• مهارت‌های ناکافی اپراتورها: اگر اپراتورها دانش حرفه‌ای نداشته باشند و به صورت نادرست عمل کنند، مانند پیچیدن غلط در آزمون‌ها (هنگام انجام آزمون ویژگی برانگیزش یک ترانسفورماتور ولتاژ زمین‌شده، ترمینال n زمین‌نشده باشد)، ممکن است عایق‌بندی ترانسفورماتور تخریب شود، عمر مفید آن را تحت تأثیر قرار دهد و احتمال انفجار را افزایش دهد.