Jaki jest powód, dla którego transformatory napięciowe często eksplodują

Aspekty nadmiernego napięcia i prądu

• Ferrorezonansowe nadmiarowe napięcie: W systemie z nieefektywnie uziemionym neutralem, obwody magnetyczne sprzętu takiego jak transformatory, transformatory napięciowe i cewki hamujące mogą się nasycić, co potencjalnie może spowodować ferrorezonans. Powstające w wyniku tego nadmiarowe napięcie może zwiększyć prąd pobudzający transformatora napięciowego kilkukrotnie. Długotrwałe działanie pod wysokim napięciem i dużym prądem powoduje szybkie wzrost temperatury transformatora. Parowanie materiałów izolacyjnych zwiększa ciśnienie wewnętrznego, co ostatecznie prowadzi do wybuchu. Na przykład, taka sytuacja jest stosunkowo powszechna w systemach 6 - 35kV.

• Nadmiarowe napięcie przełączania: Działanie przekaźników w systemie lub wystąpienie awarii zmienia stan systemu energetycznego, powodując drgania, wymianę i redisponowanie wewnętrznej energii elektromagnetycznej, co powoduje powstanie nadmiarowego napięcia przełączania. Przykładami są nadmiarowe napięcia przy uziemieniu przez łuk w systemie z nieefektywnie uziemionym neutralem oraz nadmiarowe napięcia przełączania linii bez obciążenia lub obciążeń pojemnościowych. Przy przełączaniu kondensatorów może być generowane stosunkowo wysokie nadmiarowe napięcie. W szczególności, gdy przełącznik ponownie zapłonie podczas rozłączenia kondensatora, może wystąpić nadmiarowe napięcie przekraczające trzykrotność napięcia systemowego, a nadmiarowe napięcie między fazami podczas ponownego zapłonu dwóch faz może nawet osiągnąć sześciokrotność napięcia systemowego. Może to spowodować krótkie zwarcia między zwitkami w transformatorze napięciowym, powodując nadmiarowy prąd, a szybkie parowanie środka izolacyjnego prowadzi do wybuchu.

• Nadmiarowe napięcie piorunowe: Jeśli urządzenia ochronne przed piorunami są niewystarczające, wysokie napięcia generowane przez uderzenia piorunów mogą uszkodzić izolację transformatora napięciowego, co prowadzi do wybuchu.

• Długotrwałe niskiej amplitudy nadmiarowe napięcie i prąd: Ze względu na rezonans lub inne przyczyny, choć nadmiarowe napięcie i prąd, które musi znosić transformator napięciowy, mają stosunkowo małą amplitudę, trwają one długie okresy. Duża ilość energii elektrycznej jest przekształcana w ciepło, powodując ciągłe nagrzewanie się transformatora. Gdy ciepło gromadzi się do pewnego stopnia, papier izolacyjny i środek izolacyjny parują. Ponieważ przestrzeń wewnętrzna suchego transformatora jest ograniczona, gdy ciśnienie wzrasta do pewnego poziomu, następuje wybuch.

• Nadmiarowy prąd spowodowany chwilowym nadmiarowym napięciem o dużej amplitudzie: Nadmiarowe napięcie o wystarczająco dużej amplitudzie może spowodować krótkie zwarcia między zwitkami wewnątrz transformatora, generując stosunkowo duży nadmiarowy prąd, który szybko paruje środek izolacyjny, powodując gwałtowny wybuch.

Problemy związane z izolacją

• Starzenie się izolacji: Jeżeli transformator napięciowy jest używany zbyt długo lub działa w surowych warunkach, takich jak wysoka temperatura, wilgoć i zanieczyszczenie, materiały izolacyjne będą stopniowo starzać się i degradować, obniżając wydajność izolacji. Wtedy łatwo jest je przebić, prowadząc do wewnętrznych zwarcia i wybuchu.

• Wady jakości izolacji: W procesie produkcji, jeżeli wystąpią problemy, takie jak defektowa opakowana izolacja lub niewłaściwe traktowanie izolacji, transformator napięciowy będzie miał wrodzone słabe punkty izolacyjne. Podczas działania te słabe punkty mogą zostać przebite pod wpływem wysokiego napięcia, prowadząc do zwarcia zwitków i wybuchu.

• Wnikanie wilgoci: Jeżeli transformator napięciowy znajduje się w wilgotnym środowisku i para wodna wejdzie do urządzenia, spowoduje to obniżenie wydajności izolacji, zwiększając ryzyko przebicia izolacji i prowadząc do wybuchu.

Aspekty związane z sprzętem i jego użytkowaniem

• Problemy z jakością produktu: Dla niektórych transformatorów napięciowych, ze względu na nieracjonalne projektowanie, niską jakość materiałów lub niesprawne procesy nawijania, może wystąpić nadmierne nagrzewanie podczas działania. To długotrwałe narażanie izolacji na wysokie temperatury przyspiesza starzenie się izolacji, a nawet jej przebijanie. Następnie mogą wystąpić krótkie zwarcia między zwitkami w pierwszym zwitku, co prowadzi do szybkiego wzrostu prądu i nasycenia magnetycznego, generując ferrorezonansowe nadmiarowe napięcie, co ostatecznie prowadzi do wybuchu.

• Krótkie zwarcie na stronie wtórnej: Krótkie zwarcie na stronie wtórnej transformatora napięciowego spowoduje gwałtowny wzrost prądu na stronie wtórnej. Zgodnie z zasadą indukcji elektromagnetycznej, na stronie pierwotnej również powstanie stosunkowo duży prąd, prowadząc do przegrzewania zwitków i uszkodzenia izolacji, co prowadzi do wybuchu. Ponadto, błędne połączenia na stronie wtórnej, takie jak przypadkowe skrócenie strony wtórnej transformatora napięciowego, również spowodują gwałtowny wzrost prądu, prowadząc do uszkodzenia przez przegrzewanie i wybuchu.

• Praca w stanie przeciążenia: Gdy transformator napięciowy działa w stanie przeciążenia przez długi czas, uszkodzi to urządzenie i zwiększy ryzyko wybuchu.

• Zewnętrzne uderzenia: Przypadkowe zewnętrzne uderzenie może uszkodzić wewnętrzną strukturę transformatora napięciowego i naruszyć izolację, prowadząc do awarii lub nawet wybuchu.

Aspekty związane z eksploatacją, konserwacją i zarządzaniem

• Brak konserwacji i zarządzania: Jeżeli regularne kontrole, konserwacje i remonty transformatora napięciowego nie są prowadzone, potencjalne zagrożenia, takie jak starzenie się izolacji i luźne połączenia, nie zostaną wykryte w odpowiednim czasie. Długotrwałe gromadzenie tych zagrożeń może prowadzić do wypadku wybuchu.

• Niedostateczna kwalifikacja operatorów: Jeżeli operatorzy nie posiadają odpowiedniej wiedzy fachowej i działają niepoprawnie, na przykład wykonując błędną instalację podczas testów (podczas testu charakterystyki pobudzania transformatora napięciowego z uziemionym terminalem n, terminal n nie jest uziemiony), może to uszkodzić izolację transformatora, wpłynąć na jego żywotność i zwiększyć prawdopodobieństwo wybuchu.