Почему часто взрываются трансформаторы напряжения

Перенапряжение и переток

• Феррорезонансное перенапряжение: В системе с неэффективно заземленным нейтральным проводником магнитные цепи оборудования, такого как трансформаторы, вольтметры и дугогасящие катушки, могут насыщаться, что может вызвать феррорезонанс. Результатом этого перенапряжения может быть увеличение возбуждающего тока вольтметра в десятки раз. Длительная работа при высоком напряжении и большом токе приводит к быстрому нагреву трансформатора. Тепловое испарение изоляционных материалов увеличивает внутреннее давление, что в конечном итоге приводит к взрыву. Например, такая ситуация относительно часто встречается в системах 6-35 кВ.

• Коммутационное перенапряжение: Операции с выключателями в системе или возникновение аварий изменяют состояние энергосистемы, вызывая колебания, обмен и перераспределение внутренней электромагнитной энергии, что генерирует коммутационное перенапряжение. Примерами являются коммутационное перенапряжение при дуговом заземлении в системе с неэффективно заземленным нейтральным проводником и коммутационное перенапряжение при отключении пустой линии или емкостной нагрузки. При коммутации конденсаторов может возникнуть относительно высокое перенапряжение. В частности, при повторном воспламенении выключателя при отключении конденсатора может возникнуть перенапряжение более чем в три раза выше системного напряжения, а межфазное перенапряжение при двухфазном воспламенении может достигать более шести раз системного напряжения. Это может вызвать межвитковые короткие замыкания в вольтметре, вызывая переток, и быстрое испарение изоляционного материала, что приводит к взрыву.

• Перенапряжение от молнии: Если средства защиты от молний несовершенны, высокое напряжение, создаваемое ударом молнии, действующее на вольтметр, может привести к пробою его изоляции, что затем вызывает взрыв.

• Долгосрочное малое по амплитуде перенапряжение и переток: Из-за резонанса или других причин, хотя перенапряжение и переток, испытываемые вольтметром, имеют относительно небольшую амплитуду, они продолжаются длительное время. Большое количество электрической энергии преобразуется в тепло, вызывая постоянный нагрев трансформатора. Когда тепло накапливается до определенного уровня, изоляционная бумага и изоляционный материал испаряются. Поскольку внутреннее пространство сухого трансформатора ограничено, когда давление возрастает до определенного уровня, происходит взрыв.

• Переток, вызванный моментальным высоким по амплитуде перенапряжением: Перенапряжение с достаточно высокой амплитудой может вызвать межвитковые короткие замыкания внутри трансформатора, генерируя относительно большой переток, который быстро испаряет изоляционный материал и вызывает сильный взрыв.

Проблемы, связанные с изоляцией

• Старение изоляции: Если вольтметр используется слишком долго или работает в суровых условиях, таких как высокая температура, влажность и загрязнение, изоляционные материалы постепенно стареют и ухудшаются, снижая изоляционные свойства. Это легко приводит к пробоям, вызывающим внутренние короткие замыкания и взрыв.

• Недостатки качества изоляции: В процессе производства, если есть проблемы, такие как дефектная изоляционная обмотка или неправильная обработка изоляции, вольтметр будет иметь врожденные слабости изоляции. Во время эксплуатации эти слабости могут быть пробиты под высоким напряжением, вызывая короткие замыкания обмоток и взрыв.

• Попадание влаги: Если вольтметр находится во влажной среде и пар попадает в оборудование, это снижает изоляционные свойства, увеличивая риск пробоя изоляции и потенциально приводя к взрыву.

Аспекты, связанные с оборудованием и использованием

• Проблемы с качеством продукции: Для некоторых вольтметров, из-за нерационального дизайна, низкого качества материалов или некачественных процессов намотки, может происходить чрезмерный нагрев во время эксплуатации. Это подвергает изоляцию длительному воздействию высоких температур, ускоряя старение изоляции и даже вызывая пробой. В результате могут возникнуть межвитковые короткие замыкания в первичной обмотке, что приводит к быстрому увеличению тока и магнитному насыщению, генерируя резонансное перенапряжение и, в конечном итоге, взрыв.

• Короткое замыкание на вторичной стороне: Короткое замыкание на вторичной стороне вольтметра вызывает резкое увеличение тока на вторичной стороне. Согласно принципу электромагнитной индукции, на первичной стороне также будет генерироваться относительно большой ток, что приводит к перегреву обмоток и повреждению изоляции, вызывая взрыв. Кроме того, неправильное подключение вторичной стороны, такое как случайное короткое замыкание, также вызовет резкое увеличение тока, что приведет к повреждению из-за перегрева и взрыву.

• Работа при перегрузке: При длительной работе вольтметра в условиях перегрузки оборудование повреждается, увеличивая риск взрыва.

• Внешнее воздействие: Случайное внешнее воздействие может повредить внутреннюю структуру вольтметра и нарушить изоляцию, вызывая неисправность или даже взрыв.

Аспекты, связанные с эксплуатацией, обслуживанием и управлением

• Отсутствие обслуживания и управления: Если регулярные осмотры, обслуживание и ремонт вольтметра не проводятся, потенциальные опасности, такие как старение изоляции и ослабление соединений, не будут своевременно обнаружены. Длительное накопление этих опасностей может привести к аварии с взрывом.

• Недостаточная квалификация операторов: Если операторы не имеют достаточных профессиональных знаний и работают неправильно, например, делают неправильное подключение при тестах (при выполнении теста на характеристики возбуждения заземленного вольтметра, терминал n не заземляется), это может повредить изоляцию трансформатора, снизить срок его службы и увеличить вероятность взрыва.