Анализ на четири основни случая на изгаряне на трансформатори за електроенергия
Случай един
На 1 август 2016 г. разпределителен трансформатор с мощност 50 kVA в електрическа подстанция изведнъж започнал да изхвърля масло по време на работа, последван от изгаряне и унищожаване на високоволтовия предпазител. Тестването на изолацията показало нула мегаома от страничния нисковолтов вход към земята. Проверката на сърцевината установила, че повредата на изолацията на ниското напрежение е причинила късо съединение. Анализът идентифицирал няколко основни причини за този трансформаторен дефект:
Претоварване: Управлението на товара исторически е бил слаб аспект в местните електрически подстанции. Преди реформите в селската електрическа система развитието било предимно безпланово. Изгарянията на трансформатори били често срещано явление по време на Новата година, сезоните за обработка на почвата и периодите на засушаване, когато е било необходимо напояване. Въпреки че са внедрени системи за управление, управленските способности на селските електротехници трябва да бъдат подобрени. Селските електрически товари растат бързо със силни сезонни модели и липса на планово управление. Дългосрочното претоварване води до изгаряне на трансформаторите. Освен това, тъй като доходите на фермерите значително са се увеличили, товарът от битови уреди бързо е нараснал, а селските индивидуални преработвателни индустрии, центрирани около домакинствата, са се развивали бързо, което довело до значителен ръст на електрическия товар. Въпреки че инвестициите в разпределителното оборудване са значителни, ограниченото финансиране означава, че замяната на трансформаторите не може да следва темповете на растеж на товара, което кара трансформаторите да изгарят поради претоварване.
Освен това, селските електрически товари са трудни за управление и съзнанието за планирано използване на електроенергия е слабо. По време на пикови периоди като напояване, сезони за обработка на почвата и вечерните часове, конкуренцията за използване на електроенергия става проблем, което допринася за изгарянето на трансформаторите.
Небаланс на трифазните товари: Когато трифазните товари са неуравновесени, възникват асиметрични трифазни токове, които създават ток с нулева последователност в неутралния проводник. Магнитният поток с нулева последователност, генериран от този ток, индуцира потенциал с нулева последователност в намотките на трансформатора, измествайки потенциала на неутралната точка. Фазата с по-висок ток се претоварва, което поврежда изолацията на намотката, докато фазата с по-нисък ток не може да достигне своя номинален капацитет, което намалява ефективността на изхода на трансформатора. Лоши връзки при нисковолтовите терминали и неутралния терминал на претоварените трансформаторни намотки могат да причинят нагряване, стареене и деформация на гумени уплътнения и маслени пръстени, което води до изтичане на масло и изгаряне на терминалите.
Дефекти при късо съединение: Независимо дали става дума за еднофазни земни повреди или междуфазни къси съединения, малкото съпротивление на нисковолтовите намотки на разпределителния трансформатор произвежда изключително високи токове при късо съединение. Особено при близки къси съединения, повредните токове могат да достигнат повече от 20 пъти номиналния ток на трансформатора. Тези мощните токове при късо съединение генерират значителни електромагнитни ударни сили и топлина, които повреждат разпределителните трансформатори, като правят късото съединение най-разрушителния режим на отказ за трансформаторите.
Текущите основни причини за повредите при късо съединение включват:
Лошо разстояние за нисковолтовите разпределителни линии, където падащи дървета или превозни средства, блъскащи стълбовете, причиняват къси съединения
Неправилна инсталация, експлоатация или поддръжка на нисковолтови автоматични прекъсвачи, които причиняват къси съединения на терминалите на прекъсвачите
Лоша инсталация или недостатъчна поддръжка на монтирани на трансформаторите нисковолтови измервателни кутии, които причиняват близки къси съединения
Контрмерки:
Правилно конфигуриране на нисковолтови предпазители, които да се стопяват, когато нисковолтовият ток надвишава номиналния ток на трансформатора, за защита на трансформатора. Нисковолтовите предпазители трябва да бъдат с размер 1,5 пъти капацитета на трансформатора.
Измерване на товарите на трансформаторите по време на периодите с високо търсене и навременна замяна на претоварените трансформатори.
Засилване на експлоатацията и поддръжката чрез замяна на напукани изолатори, прочистване на коридорите на линиите и предотвратяване на междуфазни къси съединения за защита на трансформаторите.
Случай два
През 2015 г. електрическо управление имало 32 изгаряния на трансформатори. Повечето от тях били произведени от един единствен производител. След обширни проверки на сърцевината и вземане на проби от масло, било установено, че 80% от пробите от трансформаторно масло съдържат вода. Допълнителният анализ разкрил, че тръбите за пълнене с масло на съхранителите на тези трансформатори имат лошо запечатване. По време на дъждовете водата се натрупвала в тръбите в продължение на дълги периоди и постепенно просмуквала в трансформаторите. С течение на времето съдържанието на вода в трансформаторното масло непрекъснато се увеличавало, което намалявало изолационните му свойства и причинявало повреди на трансформаторите.
Контрмерки:
Монтиране на метални чаши върху тръбите за пълнене с масло, за да се изолират от директен контакт с вода. След монтирането на тези чаши върху всички трансформатори от този тип, броят на изгарянията намалял значително.
Провеждане на годишни тестове за вземане на проби от масло на разпределителните трансформатори и навременна замяна на трансформаторното масло, когато резултатите от тестовете са неудовлетворителни.
Случай три
През 2018 г. трансформатор в подстанция изгорял в ясен, слънчев ден, когато товарът не бил тежък. Проверката на сърцевината разкрила очевидни точки на дъгово късо съединение върху високоволтовата намотка, причинени от лоша изолация, довела до късо съединение.
Анализ: Този вид повреда на трансформатора липсва от явни външни фактори, което прави трудно идентифицирането на причината без инспекция на ядрото. Повечето такива повреди се случват, защото изолацията на трансформатора се деградира при дългосрочна експлуатация, а навременни мерки не се предприемат. Накрая, изолацията не може да удовлетвори оперативните изисквания, което води до изгаряне на трансформатора.
Мерки:
Провеждане на годишни тестове на изолационното съпротивление на разпределителните трансформатори, поддържане на записи и анализ на тенденции. Времево заменяйте трансформаторите, когато стойностите на изолацията паднат под изискванията, за да предотвратите изгарянето им.
Редовно мониторинг на изолацията на трансформатори, често разположени в области, подвержени на мълнии, за да се предотвратят повреди, причинени от деградация на изолацията.
Случай Четири
На 6 юли 2017 г., по време на гръмотворна буря, трансформатор, разположен на върха на планина в електроустановка, изпита изгаряне на високоволтовия му предпазен предпалик и изтичане на масло. Тестовете на изолацията показаха нулеви мегоми между висок напрежение и земя, което сочи за повреда на трансформатора.
Анализ: Причината за тази повреда на трансформатора беше перенапряжение, причинено от мълния, което разруши изолацията на трансформатора, довеждайки до късо свързване.
Мерки:
Подобряване на съпротивлението на заземяването на трансформаторите за защита от възходящи напрежения, за да се осигури, че стойностите остават в разумни граници.
Провеждане на годишни тестове на изолацията както на високоволтовите, така и на нисковолтовите предпазители на разпределителните трансформатори, навременно заменяйки тези, които не отговарят на стандартите.
Усилено управление на персонала за предотвратяване на аварии
Оперативното състояние на разпределителните трансформатори е неразделно свързано с качеството на управлението. С внимателно управление, инцидентите с изгаряне на трансформаторите могат да бъдат ефективно предотвратени.
Разбиране на условията на натоварване за всяка зона на трансформатор: Персоналът за управление на енергията трябва редовно да оценява натоварванията на потребителите, наблюдавайки както увеличението на домашните уреди за домакинствата, така и разширението на заводите и мините, допълнителната машинария и увеличената обработка/охлаждане. Тази информация може да се събере чрез четене на метри и регулярни полеви посещения, за да се поддържа точното осведомяване.
Обобщаване на миналите опити и уроки: Разбирайте моделите, по които сезонните климатични промени влияят на оборудването. Усиливайте и подобрявайте слабите места и потенциалните опасности, открити по време на бедствия, като прилагате целеви профилактични мерки, като коригиране на защитата срещу прекомерно натоварване на трансформаторите според реалните условия, за да се подобри устойчивостта на оборудването към природни бедствия.
Изпълняване на активен анализ и прогнозиране на натоварването: Използвайки първичните данни, събрани от горните две точки, научно извършвайте прогнозиране на натоварването и прилагайте подходящи обновления, включително модификации на линиите, преподеляне на натоварването и увеличаване на капацитета на трансформаторите. Усиливайте инспекциите на оборудването по време на бедствия от вятър, сняг, ледени дъждове и периоди на крайно студ, за да се предотвратят повреди и да се подобри надеждността на оборудването, като се намалят случаите на изгаряне на трансформаторите.
Подчертаване на отговорността на персонала: Първо, установете силно обслужващо съзнание, фокусирано върху услугите на потребителите и гарантирането на качествена, стабилна напрегнатост. Персоналът трябва да е способен да идентифицира потенциални опасности и да слуша обратната връзка от потребителите, решавайки проблемите навременно, без забавяне. Оборудването никога не трябва да се използва с известни дефекти или игнорирани проблеми. Управлението трябва да се смести от пасивен отговор към активно изпълнение и от рутинно изпълнение към креативно приложение. Второ, трябва да се приложи отговорност. Без механизми за отговорност, задълженията и регламентите на работата стават безсмислени. Строга отговорност трябва да се прилага за персонал, който пренебрегва задълженията си, злоупотребява с властта за лична печалба, извършва формална работа или не успява ефективно да приложи мерки, което води до нерешени проблеми на потребителите, непрояснени опасности или повреди на оборудването. Само чрез интегриране на изпълнението на отговорността с строги механизми за отговорност, може да се усили отговорността в работата, да се подобри оперативната ефективност, да се подобри ефективността на прилагането, да се обслужват по-добре нуждите на потребителите, да се предотвратят инциденти, причинени от хора, и да се поддържа целостта на функционирането на оборудването.
Заключение
В заключение, електроустановките могат да изпадат в неизправност по много причини по време на експлоатация, но с усилена управленска и поддръжка, повредите, причинени от хора, могат значително да бъдат намалени. Това подобрява надеждността на доставката на електроенергия, докато намалява разходите за поддръжка за електроенергийните компании, полагайки ползи както за предприятията, така и за потребителите. Това демонстрира значимата практически важност на анализирането на повредите на трансформаторите и прилагането на подходящи мерки.
