電圧変圧器が頻繁に爆発する理由は何ですか

過電圧と過電流の側面

• 鉄磁共鳴過電圧：効果的に接地されていない中性点システムでは、変圧器、電圧変換器、消弧コイルなどの機器の磁気回路が飽和し、鉄磁共鳴を引き起こす可能性があります。結果として発生する過電圧は、電圧変換器の励磁電流を数十倍に増加させます。長時間高電圧と大電流で動作すると、変圧器の温度が急速に上昇します。絶縁材料の熱蒸発により内部圧力が増加し、最終的には爆発につながります。例えば、この状況は6-35kVシステムで比較的よく見られます。

• スイッチング過電圧：システム内のスイッチの操作や事故によって電力システムの状態が変化し、内部の電磁エネルギーの振動、交換、再分配が発生し、スイッチング過電圧が生成されます。例としては、非固体接地中性点システムでのアーグラウンド過電圧や、無負荷線路や容量性負荷の切離し時のスイッチング過電圧があります。コンデンサのスイッチング時には比較的高い過電圧が生成されることがあります。特に、コンデンサの切断時にスイッチが再着火した場合、システム電圧の3倍以上の過電圧が発生し、二相再着火時の相間過電圧はシステム電圧の6倍以上に達することがあります。これにより、電圧変換器内で巻線間短絡が発生し、過電流が引き起こされ、絶縁媒体の急速な蒸発により爆発が引き起こされます。

• 雷過電圧：雷保護設備が不十分な場合、雷による高電圧が電圧変換器の絶縁を破壊し、爆発を引き起こす可能性があります。

• 長期的な小振幅の過電圧と過電流：共振その他の理由により、電圧変換器が耐えている過電圧と過電流は振幅が比較的小さいものの、長期間持続します。大量の電気エネルギーが熱に変換され、変圧器が継続的に加熱されます。熱が一定レベルに蓄積すると、絶縁紙や絶縁媒体が蒸発します。乾式変圧器の内部空間は限られているため、圧力が一定レベルに達すると爆発が発生します。

• 瞬間的な大振幅の過電圧による過電流：十分な振幅を持つ過電圧は、変圧器内での巻線間短絡を引き起こし、比較的大きな過電流を生成します。これにより、絶縁媒体が急速に蒸発し、激しい爆発が引き起こされます。

絶縁関連の問題

• 絶縁の劣化：電圧変換器が長期間使用されているか、高温、湿度、汚染などの厳しい環境で長期間動作している場合、絶縁材料は徐々に劣化し、絶縁性能が低下します。これにより、内部短絡が発生しやすく、爆発を引き起こします。

• 絶縁品質の欠陥：製造過程で絶縁巻き付け不良や適切な絶縁処理が行われていない場合、電圧変換器には固有の絶縁弱点が存在します。動作中にこれらの弱点が高電圧で破壊されると、巻線間短絡が発生し、爆発を引き起こします。

• 湿気の侵入：電圧変換器が湿った環境に置かれ、水蒸気が機器に入ると、絶縁性能が低下し、絶縁破壊のリスクが増加し、爆発につながる可能性があります。

機器自体と使用に関する側面

• 製品品質の問題：一部の電圧変換器では、設計が不合理である、材料品質が低い、巻線工程が不適切であるなどの理由で、動作中に過度の発熱が発生する可能性があります。これは、絶縁が長時間高温にさらされることで、絶縁の劣化が加速し、破壊を引き起こす可能性があります。その後、一次巻線での巻線間短絡が発生し、電流が急速に増加し、磁気飽和が発生し、共鳴過電圧が生成され、最終的には爆発を引き起こします。

• 二次側の短絡：電圧変換器の二次側で短絡が発生すると、二次側の電流が急激に増加します。電磁誘導の原理により、一次側でも比較的大きな電流が発生し、巻線と絶縁の過熱により損傷が発生し、爆発を引き起こします。また、二次側の配線ミス（例えば、誤って電圧変換器の二次側を短絡）も、電流が急激に増加し、過熱による損傷と爆発を引き起こします。

• 過負荷運転：電圧変換器が長時間過負荷状態で動作すると、機器が損傷し、爆発のリスクが増加します。

• 外部からの衝撃：偶発的な外部からの衝撃は、電圧変換器の内部構造を損傷し、絶縁を破壊し、故障や爆発を引き起こす可能性があります。

運用、保守、管理に関する側面

• 保守と管理の不足：定期的な検査、保守、オーバーホールが行われない場合、絶縁の劣化や接続部の緩みなどの潜在的な危陂が早期に発見されません。これらの危険が長期にわたって蓄積すると、爆発事故につながる可能性があります。

• オペレータのスキル不足：オペレータが専門知識を持たず、不適切な操作を行う場合（例えば、接地された電圧変換器の励磁特性試験時に端子nを接地しない）、変圧器の絶縁が損傷し、寿命が縮まり、爆発の可能性が増加します。