Qual é a razão pela qual os transformadores de tensão frequentemente explodem?

Aspectos de Sobretensão e Sobrecorrente

• Sobretensão ferroressonante: Em um sistema com neutro não efetivamente aterrado, os circuitos magnéticos de equipamentos como transformadores, transformadores de tensão e bobinas de supressão de arco podem saturar, potencialmente desencadeando ferroressonância. A sobretensão resultante pode aumentar a corrente de excitação do transformador de tensão em dezenas de vezes. O funcionamento sob alta tensão e grande corrente por um período prolongado faz com que a temperatura do transformador suba rapidamente. A vaporização térmica dos materiais isolantes aumenta a pressão interna, levando eventualmente a uma explosão. Por exemplo, essa situação é relativamente comum em sistemas de 6 - 35kV.

• Sobretensão de manobra: A operação de interruptores no sistema ou a ocorrência de um acidente muda o estado do sistema de energia, causando a oscilação, troca e redistribuição da energia eletromagnética interna, gerando sobretensão de manobra. Exemplos incluem a sobretensão de aterramento por arco em um sistema com neutro não solidamente aterrado e a sobretensão de desligamento de uma linha sem carga ou de uma carga capacitiva. Ao ligar capacitores, pode ser gerada uma sobretensão relativamente alta. Especialmente quando o interruptor reacende durante a desconexão do capacitor, pode ocorrer uma sobretensão superior a três vezes a tensão do sistema, e a sobretensão entre fases durante a recombustão de duas fases pode atingir mais de seis vezes a tensão do sistema. Isso pode causar curto-circuitos entre espiras no transformador de tensão, desencadeando uma sobrecorrente, e a vaporização rápida do meio isolante, levando a uma explosão.

• Sobretensão por raio: Se as instalações de proteção contra raios não forem perfeitas, a alta tensão gerada por descargas atmosféricas agindo sobre o transformador de tensão pode romper seu isolamento, desencadeando uma explosão.

• Sobretensão e sobrecorrente de baixa amplitude a longo prazo: Devido à ressonância ou outras razões, embora a sobretensão e a sobrecorrente suportadas pelo transformador de tensão tenham amplitudes relativamente pequenas, elas duram muito tempo. Uma grande quantidade de energia elétrica é convertida em calor, fazendo com que o transformador aqueça continuamente. Quando o calor se acumula a certo ponto, o papel isolante e o meio isolante vaporizam. Como o espaço interno de um transformador seco é limitado, quando a pressão aumenta a certo nível, ocorre uma explosão.

• Sobrecorrente causada por sobretensão instantânea de alta amplitude: Uma sobretensão com amplitude suficientemente alta pode causar curto-circuitos entre espiras dentro do transformador, gerando uma sobrecorrente relativamente grande, que vaporiza rapidamente o meio isolante e desencadeia uma explosão violenta.

Questões Relacionadas ao Isolamento

• Envelhecimento do isolamento: Se um transformador de tensão estiver em uso há muito tempo ou tiver operado em ambientes adversos, como alta temperatura, umidade e poluição, por um longo período, os materiais isolantes gradativamente envelhecem e deterioram-se, reduzindo o desempenho do isolamento. Ele então pode ser facilmente rompido, levando a curtos-circuitos internos e desencadeando uma explosão.

• Defeitos de qualidade do isolamento: Durante o processo de fabricação, se houver problemas como enrolamento defeituoso do isolamento ou tratamento inadequado do isolamento, o transformador de tensão terá fraquezas inerentes no isolamento. Durante a operação, essas fraquezas podem ser rompidas sob alta tensão, desencadeando curtos-circuitos nas espiras e causando uma explosão.

• Ingresso de umidade: Se o transformador de tensão for colocado em um ambiente úmido e o vapor d'água entrar no equipamento, isso reduzirá o desempenho do isolamento, aumentando o risco de ruptura do isolamento e possivelmente levando a uma explosão.

Aspectos do Equipamento e de Uso

• Problemas de qualidade do produto: Para alguns transformadores de tensão, devido a um design irracional, má qualidade dos materiais ou processos de enrolamento subpadrões, pode ocorrer um aquecimento excessivo durante a operação. Isso expõe o isolamento a altas temperaturas por um longo período, acelerando o envelhecimento do isolamento e até mesmo causando sua ruptura. Subsequentemente, podem ocorrer curtos-circuitos entre espiras na bobina primária, resultando em um aumento rápido da corrente e saturação magnética, gerando sobretensão ressonante e, finalmente, causando uma explosão.

• Curto-circuito no lado secundário: Um curto-circuito no lado secundário do transformador de tensão causará um aumento brusco na corrente do lado secundário. Conforme o princípio da indução eletromagnética, também será gerada uma corrente relativamente grande no lado primário, levando ao superaquecimento das espiras e danos ao isolamento, desencadeando uma explosão. Além disso, o cabamento secundário incorreto, como o curto-circuito acidental do lado secundário do transformador de tensão, também causará um aumento brusco na corrente, resultando em danos devido ao superaquecimento e uma explosão.

• Operação sobrecarregada: Quando um transformador de tensão opera em estado sobrecarregado por um longo período, ele danifica o equipamento e aumenta o risco de explosão.

• Impacto externo: Um impacto externo acidental pode danificar a estrutura interna do transformador de tensão e perturbar o isolamento, desencadeando uma falha ou até mesmo uma explosão.

Aspectos de Operação, Manutenção e Gestão

• Falta de manutenção e gestão: Se inspeções, manutenções e revisões regulares do transformador de tensão não forem realizadas, perigos potenciais, como envelhecimento do isolamento e conexões soltas, não poderão ser detectados de forma oportuna. A acumulação desses perigos ao longo do tempo pode levar a um acidente de explosão.

• Habilidades insuficientes dos operadores: Se os operadores carecem de conhecimentos profissionais e operam de maneira inadequada, por exemplo, fazendo ligações erradas durante testes (ao realizar o teste de característica de excitação de um transformador de tensão aterrado, o terminal n não está aterrado), isso pode danificar o isolamento do transformador, afetar sua vida útil e aumentar a possibilidade de explosão.