Vanjski i unutarnji kvarovi u transformatoru

Važno je zaštititi visokokapacitne transformatore od vanjskih i unutarnjih električnih grešaka.

Vanjske greške u snaznom transformatoru

Vanjska krajnja veza u snaznom transformatoru

Kraja vez može doći u dvije ili tri faze električnog sustava. Nivo greške struje uvijek dovoljno visok. Ovisi o naponu koji je kratkosložen i o impedanciji kruga do točke greške. Gubitak bakra u transformatoru koji prenosi grešku iznenada se poveća. Ovo povećanje gubitka bakra uzrokuje unutarnje zagrijavanje u transformatoru. Velika grešna struja također stvara teške mehaničke napetosti u transformatoru. Maksimalne mehaničke napetosti se pojavljuju tijekom prvog ciklusa simetrične grešne struje.

Visoki napon u snaznom transformatoru

Visoki napon u snaznom transformatoru dolazi u dva oblika,

1. Privremeni valovi visokog napona

2. Prekomjeran napon na strujni frekvenciji

Privremeni valovi visokog napona

Visoki napon i visoka frekvencija mogu nastati u električnom sustavu zbog bilo kojeg od sljedećih razloga,

• Iskrenje zemljišta ako je neutralna točka izolirana.

• Uključivanje različite električne opreme.

• Atmosferski udar.

Bez obzira na uzrok valova visokog napona, oni su u svakom slučaju valovi s visokim i strmim oblikom i s visokom frekvencijom. Ovaj val putuje u mreži električnog sustava, kada stigne u snazni transformator, uzrokuje rušenje izolacije između zavojnica blizu terminala linije, što može dovesti do kraja veze između zavojnica.

Prekomjeran napon na strujni frekvenciji

Postoji uvijek mogućnost prekomjernog napona u sustavu zbog iznenadnog odspajanja velike opterećenosti. Iako je amplituda ovog napona viša od normalnog nivoa, frekvencija je ista kao i u normalnim uvjetima. Prekomjeran napon u sustavu uzrokuje povećanje stresa na izolaciju transformatora. Kao što znamo, povećan napon uzrokuje proporcionalno povećanje radnog fluksa. To stoga uzrokuje povećanje gubitaka željeza i proporcionalno veliko povećanje magnetizacijske struje. Povećani fluks se preusmjerava sa jezgra transformatora na druge čelične konstrukcijske dijelove transformatora. Vršnjaci, koji normalno nose malo fluksa, mogu biti izloženi velikom dijelu fluksa prevedenog sa zasićenog dijela jezgra. U takvim uvjetima, vršnjaci se brzo zagriju i uništavaju svoju vlastitu izolaciju kao i izolaciju zavojnice.

Učinak niže frekvencije u snaznom transformatoru

Kako je broj zavoja u zavojnici fiksiran.
Stoga,Iz ove jednadžbe jasno je da ako se smanji frekvencija u sustavu, fluks u jezgru poveća, efekti su više ili manje slični onima prekomjernog napona.

Unutarnje greške u snaznom transformatoru

Glavne greške koje se događaju unutar snaznog transformatora su kategorizirane kao,

1. Rušenje izolacije između zavojnice i zemlje

2. Rušenje izolacije između različitih faza

3. Rušenje izolacije između susjednih zavoja, tj. inter-turn greška

4. Greška u jezgru transformatora

Unutarnje zemljano greške u snaznom transformatoru

Unutarnje zemljano greške u zavojnici spojene u zvijezdu s neutralnom točkom zemljenom kroz impedanciju

U ovom slučaju, grešna struja ovisi o vrijednosti zemljene impedancije i proporcionalna je udaljenosti točke greške od neutralne točke, jer napon u točki ovisi o broju zavoja između neutralne i točke greške. Ako je udaljenost između točke greške i neutralne točke veća, broj zavoja na tom dijelu je također veći, stoga je napon između neutralne točke i točke greške visok, što uzrokuje veću grešnu struju. Dakle, u nekoliko riječi, vrijednost grešne struje ovisi o vrijednosti zemljene impedancije i udaljenosti između točke greške i neutralne točke. Grešna struja također ovisi o proteknoj reaktanciji dijela zavojnice između točke greške i neutralne točke. No, usporedo s zemljenoj impedancijom, ona je vrlo niska i zanemariva, jer se nalazi u seriji s mnogo većom zemljenoj impedancijom.

Unutarnje zemljano greške u zavojnici spojene u zvijezdu s neutralnom točkom solidno zemljenom

U ovom slučaju, zemljena impedancija je idealno nula. Grešna struja ovisi o proteknoj reaktanciji dijela zavojnice između točke greške i neutralne točke transformatora. Grešna struja također ovisi o udaljenosti između neutralne točke i točke greške u transformatoru. Kao što je spomenuto u prethodnom slučaju, napon između ove dvije točke ovisi o broju zavoja između točke greške i neutralne točke. Dakle, u zavojnici spojenoj u zvijezdu s neutralnom točkom solidno zemljenom, grešna struja ovisi o dvama glavnim faktorima, prvo o proteknoj reaktanciji zavojnice između točke greške i neutralne točke, a drugo o udaljenosti između točke greške i neutralne točke. Ali protekna reaktancija zavojnice varira složeno s pozicijom greške u zavojnici. Vidi se da reaktancija brzo pada za točku greške koja se približava neutralnoj točki, stoga je grešna struja najveća za grešku blizu neutralne točke. Stoga, u toj točki, napon dostupan za grešnu struju je nizak, a istovremeno reaktancija koja suprotstavlja grešnoj struji je također niska, stoga je vrijednost grešne struje dovoljno visoka. Ponovno, za točku greške daleko od neutralne točke, napon dostupan za grešnu struju je visok, ali istovremeno reaktancija koju pruža dio zavojnice između točke greške i neutralne točke je visoka. Može se primijetiti da grešna struja ostaje na vrlo visokom nivou kroz cijelu zavojnicu. Drugim riječima, grešna struja održava vrlo visoku magnitudu bez obzira na poziciju greške na zavojnici.

Unutarnje faza-do-faze greške u snaznom transformatoru

Faza-do-faze greške u transformatoru su rijetke. Ako se takva greška dogodi, uzrokovat će značajnu struju za aktiviranje trenutnog prekomjernog reléa struje na primarnoj strani, kao i diferencijalnog reléa.

Inter-turns greška u snaznom transformatoru

Snazni transformator spojen s električnim sistemom visokog napona, vrlo je vjerojatno da će biti izložen visokoj magnitudi, strmofrontnim i visokofrekventnim impulznim naponima zbog udara na prijenosnoj liniji. Naponski stresi između zavoja postaju toliko veliki, da ne mogu održati taj stres, uzrokujući rušenje izolacije između zavoja na nekim točkama. Također, LV zavojnica podliježe stresu zbog prenesenog impulznog napona. Veoma veliki broj propala snaznih transformatora nastaje od grešaka između zavoja. Inter-turns greška također može nastati zbog mehaničkih sila između zavoja koje su izazvane vanjskom krajnjom vezom.

Greška u jezgru snaznog transformatora

Ako je bilo koji dio lamine jezgra oštećen, ili je lamine jezgra mostov