Qual è il motivo per cui i trasformatori di tensione esplodono spesso?

Aspetti di sovratensione e sovracorrente

• Sovratensione ferroresonante: In un sistema con neutro non efficacemente terra, i circuiti magnetici di apparecchiature come trasformatori, trasformatori di tensione e bobine di soppressione dell'arco possono saturarsi, potenzialmente innescando una ferroresonanza. La sovratensione risultante può aumentare la corrente d'eccitazione del trasformatore di tensione di decine di volte. L'operazione a alta tensione e grande corrente per un periodo prolungato causa un rapido aumento della temperatura del trasformatore. La vaporizzazione termica dei materiali isolanti aumenta la pressione interna, portando infine all'esplosione. Ad esempio, questa situazione è relativamente comune nei sistemi da 6 - 35kV.

• Sovratensione di commutazione: L'operazione degli interruttori all'interno del sistema o l'occasione di un incidente cambia lo stato del sistema elettrico, causando l'oscillazione, lo scambio e la ridistribuzione dell'energia elettromagnetica interna, che genera una sovratensione di commutazione. Esempi includono la sovratensione di terra ad arco in un sistema con neutro non solidamente terra e la sovratensione di spegnimento di una linea vuota o di un carico capacitivo. Durante la commutazione dei condensatori, può essere generata una sovratensione relativamente elevata. In particolare, quando l'interruttore riacquista durante la disconnessione del condensatore, può verificarsi una sovratensione superiore a tre volte la tensione del sistema, e la sovratensione interfase durante la riacquisizione a due fasi può raggiungere addirittura oltre sei volte la tensione del sistema. Questo può causare cortocircuiti tra spire nel trasformatore di tensione, innescando una sovracorrente, e la rapida vaporizzazione del mezzo isolante, portando all'esplosione.

• Sovratensione da fulmine: Se le strutture di protezione contro i fulmini non sono perfette, l'alta tensione generata dai colpi di fulmine agendo sul trasformatore di tensione può rompere il suo isolamento, innescando quindi un'esplosione.

• Sovratensione e sovracorrente a bassa ampiezza a lungo termine: A causa della risonanza o di altri motivi, anche se la sovratensione e la sovracorrente sostenute dal trasformatore di tensione hanno ampiezze relativamente piccole, durano a lungo. Una grande quantità di energia elettrica viene convertita in calore, causando il riscaldamento continuo del trasformatore. Quando il calore si accumula fino a un certo livello, la carta isolante e il mezzo isolante vengono vaporizzati. Poiché lo spazio interno di un trasformatore a secco è limitato, quando la pressione aumenta a un certo livello, avviene un'esplosione.

• Sovracorrente causata da una sovratensione istantanea ad alta ampiezza: Una sovratensione con un'ampiezza sufficientemente elevata può causare cortocircuiti tra spire all'interno del trasformatore, generando una sovracorrente relativamente elevata, che vaporizza rapidamente il mezzo isolante e innescando un'esplosione violenta.

Problemi legati all'isolamento

• Invecchiamento dell'isolamento: Se un trasformatore di tensione è in uso da troppo tempo o ha operato per un lungo periodo in ambienti difficili come temperature elevate, umidità e inquinamento, i materiali isolanti si degraderanno gradualmente, riducendo le prestazioni di isolamento. Diventa quindi facile che si rompa, causando cortocircuiti interni e innescando un'esplosione.

• Difetti di qualità dell'isolamento: Durante il processo di fabbricazione, se ci sono problemi come l'isolamento difettoso o trattamenti isolanti inadeguati, il trasformatore di tensione avrà punti deboli intrinseci nell'isolamento. Durante l'operazione, questi punti deboli potrebbero rompersi sotto alta tensione, innescando cortocircuiti delle spire e causando un'esplosione.

• Ingresso di umidità: Se il trasformatore di tensione è posto in un ambiente umido e il vapore acqueo entra nell'apparecchiatura, ridurrà le prestazioni di isolamento, aumentando il rischio di rottura dell'isolamento e potenzialmente portando all'esplosione.

Aspetti relativi all'equipaggiamento e al suo utilizzo

• Problemi di qualità del prodotto: Per alcuni trasformatori di tensione, a causa di un design non ragionevole, materiale di scarsa qualità o processi di avvolgimento non conformi, durante l'operazione può verificarsi un riscaldamento eccessivo. Questo espone l'isolamento a temperature elevate per un lungo periodo, accelerando l'invecchiamento dell'isolamento e persino causandone la rottura. Successivamente, possono verificarsi cortocircuiti tra spire nella parte primaria, causando un rapido aumento della corrente e la saturazione magnetica, generando una sovratensione risonante e infine causando un'esplosione.

• Cortocircuito secondario: Un cortocircuito sul lato secondario del trasformatore di tensione causerà un aumento repentino della corrente sul lato secondario. Secondo il principio dell'induzione elettromagnetica, verrà generata anche una corrente relativamente elevata sul lato primario, causando il surriscaldamento delle spire e il danneggiamento dell'isolamento, innescando un'esplosione. Inoltre, un collegamento secondario errato, come il cortocircuito accidentale del lato secondario del trasformatore di tensione, causerà un aumento repentino della corrente, causando danni a causa del surriscaldamento e un'esplosione.

• Operazione in sovraccarico: Quando un trasformatore di tensione opera in uno stato di sovraccarico per un lungo periodo, danneggia l'equipaggiamento e aumenta il rischio di esplosione.

• Impatto esterno: Un impatto esterno accidentale può danneggiare la struttura interna del trasformatore di tensione e interrompere l'isolamento, innescando un guasto o persino un'esplosione.

Aspetti relativi all'operazione, alla manutenzione e alla gestione

• Mancanza di manutenzione e gestione: Se non vengono effettuate ispezioni, manutenzioni e revisioni regolari del trasformatore di tensione, non si possono rilevare in tempo pericoli potenziali come l'invecchiamento dell'isolamento e connessioni allentate. L'accumulo a lungo termine di questi pericoli può portare a un incidente di esplosione.

• Scarsa competenza degli operatori: Se gli operatori mancano di conoscenze professionali e operano in modo improprio, ad esempio, effettuando un collegamento errato durante i test (durante il test delle caratteristiche di eccitazione di un trasformatore di tensione a terra, il terminale n non è a terra), può danneggiare l'isolamento del trasformatore, influendo sulla sua vita utile e aumentando la possibilità di esplosione.