چه دلیلی باعث می‌شود ترانسفورماتورهای ولتاژ اغلب منفجر شوند

پدیده‌های ولتاژ و جریان بیش از حد

• ولتاژ بیش از حد فرورنزانت: در سیستم‌های ناهموار زمین شده، مدارهای مغناطیسی تجهیزات مانند ترانسفورماتورها، ترانسفورماتورهای ولتاژ و کویل‌های خنثی‌کننده قوس ممکن است اشباع شوند و به طور بالقوه فرورنزانس را القا کنند. ولتاژ بیش از حد ناشی از این پدیده می‌تواند جریان برانگیز ترانسفورماتور ولتاژ را چند ده برابر افزایش دهد. عملکرد در ولتاژ و جریان بالا برای مدت طولانی باعث افزایش سریع دما در ترانسفورماتور می‌شود. تبخیر حرارتی مواد عایق‌بندی داخلی فشار داخلی را افزایش می‌دهد و در نهایت منجر به انفجار می‌شود. به عنوان مثال، این وضعیت در سیستم‌های ۶ تا ۳۵ کیلوولت نسبتاً رایج است.

• ولتاژ بیش از حد تغییر حالت: عملکرد دستگاه‌های کلیدزنی در سیستم یا وقوع حوادث وضعیت سیستم توان را تغییر می‌دهد و باعث نوسان، تعویض و توزیع مجدد انرژی الکترومغناطیسی داخلی می‌شود که ولتاژ بیش از حد تغییر حالت را ایجاد می‌کند. مثال‌هایی از این پدیده شامل ولتاژ بیش از حد زمین‌بندی قوسی در سیستم‌های غیرمستحکم زمین شده و ولتاژ بیش از حد قطع خط بدون بار یا بار خازنی هستند. هنگام تغییر حالت خازن‌ها، ولتاژ بیش از حد نسبتاً بالایی ممکن است ایجاد شود. به ویژه، هنگامی که کلید در حین قطع خازن مجدداً روشن می‌شود، ولتاژ بیش از حد بیش از سه برابر ولتاژ سیستم ممکن است رخ دهد و ولتاژ بیش از حد بین فازی در صورت روشن شدن مجدد دو فاز می‌تواند بیش از شش برابر ولتاژ سیستم شود. این می‌تواند باعث کوتاه‌شدن دورهای ترانسفورماتور ولتاژ، ایجاد جریان بیش از حد و تبخیر سریع مedium عایق‌بندی و در نهایت انفجار شود.

• ولتاژ بیش از حد ناشی از برخورد صاعقه: اگر تجهیزات محافظت از صاعقه کامل نباشند، ولتاژ بالا ناشی از برخورد صاعقه ممکن است عایق‌بندی ترانسفورماتور ولتاژ را بشکند و در نتیجه انفجار ایجاد کند.

• ولتاژ و جریان بیش از حد با دامنه کم در مدت طولانی: به دلیل رزونانس یا دلایل دیگر، گرچه دامنه ولتاژ و جریان بیش از حد که ترانسفورماتور ولتاژ تحمل می‌کند نسبتاً کم است، اما برای مدت طولانی ادامه دارد. مقدار زیادی از انرژی الکتریکی به گرما تبدیل می‌شود و باعث گرم شدن مداوم ترانسفورماتور می‌شود. وقتی گرما به میزان معینی تجمع می‌یابد، کاغذ عایق‌بندی و medium عایق‌بندی تبخیر می‌شوند. از آنجا که فضا داخلی ترانسفورماتور خشک محدود است، هنگامی که فشار به میزان معینی افزایش یابد، انفجار ایجاد می‌شود.

• جریان بیش از حد ناشی از ولتاژ بیش از حد با دامنه بالا: ولتاژ بیش از حد با دامنه کافی می‌تواند باعث کوتاه‌شدن دورهای داخلی ترانسفورماتور شود و جریان بیش از حد نسبتاً بالایی ایجاد کند که medium عایق‌بندی را به سرعت تبخیر می‌کند و انفجار شدیدی را القا می‌کند.

مسائل مربوط به عایق‌بندی

• پیری عایق‌بندی: اگر ترانسفورماتور ولتاژ برای مدت طولانی مورد استفاده قرار گرفته یا در محیط‌های سخت مانند دمای بالا، رطوبت و آلودگی برای مدت طولانی عملکرد داشته باشد، مواد عایق‌بندی به تدریج پیر می‌شوند و تخریب می‌یابند، که باعث کاهش عملکرد عایق‌بندی می‌شود. در این صورت به راحتی می‌تواند بشکند و باعث کوتاه‌شدن داخلی و انفجار شود.

• نقص در کیفیت عایق‌بندی: در طول فرآیند ساخت، اگر مشکلاتی مانند پیچیده شدن ناقص عایق‌بندی یا درمان ناصحیح عایق‌بندی وجود داشته باشد، ترانسفورماتور ولتاژ نقاط ضعف ذاتی عایق‌بندی خواهد داشت. در حین عملکرد، این نقاط ضعف ممکن است تحت ولتاژ بالا بشکند و باعث کوتاه‌شدن دورهای ترانسفورماتور و انفجار شود.

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

جنبه‌های مربوط به تجهیزات و مصرف

• مشکلات کیفیت محصول: برای برخی ترانسفورماتورهای ولتاژ، به دلیل طراحی نامناسب، کیفیت ضعیف مواد یا فرآیندهای پیچیده نامناسب، ممکن است در حین عملکرد گرم شدن زیادی رخ دهد. این امر باعث می‌شود که عایق‌بندی برای مدت طولانی در دمای بالا قرار گیرد و پیری عایق‌بندی را تسریع کند و حتی باعث تخریب آن شود. در نتیجه، ممکن است کوتاه‌شدن دورهای اولیه رخ دهد که باعث افزایش سریع جریان و اشباع مغناطیسی شده و ولتاژ بیش از حد رزونانسی ایجاد شود و در نهایت منجر به انفجار شود.

• کوتاه‌شدن طرف ثانویه: کوتاه‌شدن طرف ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ باعث افزایش شدید جریان طرف ثانویه می‌شود. بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی، جریان نسبتاً بزرگی نیز در طرف اولیه ایجاد می‌شود که باعث گرم شدن بیش از حد دورهای ترانسفورماتور و تخریب عایق‌بندی می‌شود و در نتیجه انفجار ایجاد می‌کند. علاوه بر این، پیچیدن نادرست طرف ثانویه، مانند کوتاه‌شدن اتفاقی طرف ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ، نیز باعث افزایش شدید جریان می‌شود که باعث تخریب به دلیل گرم شدن بیش از حد و انفجار می‌شود.

• عملکرد با بار بیش از حد: هنگامی که ترانسفورماتور ولتاژ برای مدت طولانی در حالت بار بیش از حد عملکرد داشته باشد، تجهیز تخریب می‌شود و خطر انفجار افزایش می‌یابد.

• تاثیرات خارجی: برخورد اتفاقی خارجی ممکن است ساختار داخلی ترانسفورماتور ولتاژ را تخریب کند و عایق‌بندی را اختلال دهد که باعث تخریب یا حتی انفجار می‌شود.

جنبه‌های عملیاتی، نگهداری و مدیریت

• فقدان نگهداری و مدیریت: اگر بازرسی‌های منظم، نگهداری و بازسازی ترانسفورماتور ولتاژ انجام نشود، خطرات پنهان مانند پیری عایق‌بندی و اتصال‌های آزاد در زمان مناسب تشخیص داده نمی‌شوند. تجمع طولانی مدت این خطرات ممکن است منجر به حادثه انفجار شود.

• کمبود مهارت عملگران: اگر عملگران دانش حرفه‌ای کافی نداشته باشند و به صورت نادرست عمل کنند، به عنوان مثال، پیچیدن اشتباه در آزمون‌ها (هنگام انجام آزمون مشخصه برانگیز ترانسفورماتور ولتاژ زمین شده، ترمینال n زمین نشده است)، ممکن است عایق‌بندی ترانسفورماتور را تخریب کند، عمر مفید آن را کاهش دهد و احتمال انفجار را افزایش دهد.