Analyse af fire store tilfælde med brændte strømtransformatorer
Sag Et
Den 1. august 2016 sprøjtede en 50kVA distributionstransformator på en strømforsyningsstation pludselig olie under drift, efterfulgt af brænding og ødelæggelse af den højspændingsafbryder. Isolationsmåling viste nul megaohm fra lavspændingssiden til jord. Kerneinspektion konstaterede, at beskadigelse af isoleringen i lavspændingsviklingen havde forårsaget en kortslutning. Analyse identificerede flere primære årsager til denne transformators fejl:
Overbelastning: Belastningsstyring har historisk været et svagt punkt på lokale strømforsyningsstationer. Før reformen af det landsbybaserede elsystem var udviklingen stort set ukontrolleret. Transformatorbrændinger var almindelige forekomster under Nytår, landbrugssæsoner og tørkeperioder, hvor der var behov for bevanding. Selvom der er indført styresystemer, skal de landsbybaserede elektrikeres evner til ledelse forbedres. Landsbyens effektbelastninger vokser hurtigt med stærke sæsonmæssige mønstre og mangler planlagt styring. Langvarig overbelastning fører til transformatorbrænding. Desuden er husstandenes indkomst steget markant, hvilket har ført til hurtig vækst i belastningen fra husholdningsapparater, og landsbyindustrier baseret på hjemmeenheder har udviklet sig hurtigt, hvilket resulterer i betydelig stigning i effektbelastning. Selvom investeringerne i distributionsudstyr er betydelige, betyder begrænsede midler, at udskiftning af transformatorer ikke kan følge pace med belastningsvæksten, hvilket får transformatorer til at brænde op pga. overbelastning.
Desuden er det vanskeligt at styre elbelastninger i landsbyer, og bevidstheden om planlagt elforbrug er svag. I perioder med høj belastning såsom ved bevanding, landbrugssæsoner og aftenstunder bliver konkurrencen om strømforbrug et problem, hvilket bidrager til transformatorbrænding.
Ubalance i trefaset belastning: Når trefasede belastninger er ubalancerede, opstår asymmetriske trefasestrømme, hvilket skaber en nulserie-strøm i nullederen. Den nulserie-magnetiske flux, som denne strøm genererer, inducerer nulserie-potentiale i transformatorviklingerne, hvilket forskyder nulpunktspotentialet. Fasen med højere strøm bliver overbelastet, hvilket beskadiger viklingsisolationen, mens fasen med lavere strøm ikke kan nå sin mærkeeffekt, hvilket reducerer transformatorens effektaflevere. Dårlige forbindelser ved lavspændingsterminalerne og nulterminalen på overbelastede transformatorviklinger kan forårsage opvarmning, ældning og deformation af gummiemner og o-ringe, hvilket fører til olielekkage og terminalbrænding.
Kortslutningsfejl: Uanset om det drejer sig om en enfaset jordfejl eller fase-til-fase-kortslutninger, producerer den lave impedans i distributions-transformatorens lavspændingsviklinger ekstremt høje kortslutningsstrømme. Især ved nærtliggende kortslutninger kan fejlstrømmene overstige 20 gange transformatorens mærkestrøm. Disse kraftige kortslutningsstrømme genererer store elektromagnetiske påvirkninger og varme, som beskadiger distributions-transformatorer, hvilket gør kortslutninger til den mest destruktive fejlmåde for transformatorer.
Nuværende primære årsager til kortslutningsfejl inkluderer:
Dårlig afstand mellem lavspændingsdistributionsledninger, hvor faldne træer eller køretøjer, der rammer stolper, forårsager kortslutning
Ukorrekt installation, drift eller vedligeholdelse af lavspændingsafbrydere, hvilket forårsager kortslutning ved afbryderterminaler
Dårlig installation eller utilstrækkelig vedligeholdelse af lavspændingsmålerkasser monteret på transformatorer, hvilket forårsager nærtliggende kortslutninger
Modforanstaltninger:
Korrekt dimensionering af lavspændings-sikringer, så de smelter, når lavspændingsstrømmen overstiger transformatorens mærkestrøm, og derved beskytter transformator. Lavspændingssikringer bør dimensioneres til 1,5 gange transformatorens kapacitet.
Mål transformatorbelastninger i perioder med høj efterspørgsel og udskift omgående overbelastede transformatorer.
Forstærk drift og vedligeholdelse ved at udskifte revnede isolatorer, rydde ledningskorridorer og forhindre fase-til-fase-kortslutninger for at beskytte transformatorer.
Sag To
I 2015 oplevede et strømbureau 32 transformatorbrændinger. De fleste var produceret af samme fabrikant. Efter omfattende kerneinspektioner og olieprøvetagning blev det opdaget, at 80 % af olioprøverne indeholdt vand. Yderligere analyse afslørede, at oliestykningsrørene på disse transformators beholdere havde dårlig tætning. Under regnvejr ville vand akkumulere i rørene i længere tid og gradvist sive ind i transformatorerne. Med tiden steg vandindholdet i transformatorolie kontinuerligt, hvilket reducerede dets isolerende egenskaber og forårsagede transformatorfejl.
Modforanstaltninger:
Installer metalbakker over oliestykningsrørene for at isolere dem fra direkte kontakt med vand. Efter installation af disse bakker på alle transformatorer af denne type faldt antallet af brændinger markant.
Udfør årlige olieprøvetagninger på distributions-transformatorer og udskift transformerolie omgående, hvis testresultaterne er utilfredsstillende.
Sag Tre
I 2018 brændte en strømtransformator på en forsyningsstation op en klar, solrig dag, hvor belastningen ikke var stor. Kerneinspektion afslørede tydelige lysbuepunkter fra kortslutning på højspændingsviklingen, forårsaget af dårlig isolation, der førte til kortslutning.
Analyse: Dette type transformatorfejl mangler åbenlyse ydre faktorer, hvilket gør det svært at identificere årsagen uden en kerneundersøgelse. De fleste af disse fejl forekommer, fordi transformatorens isoleringsydeevne forringes over lang tid, og hensigtsmæssige foranstaltninger ikke træffes. Til sidst kan isoleringen ikke opfylde driftskravene, hvilket fører til, at transformatorerne brænder ud.
Foranstaltninger:
Udfør årligt måling af isoleringsmodstanden på distributions-transformatorer, behold optegnelser og analyser tendenser. Erstat hurtigt transformatorer, når isoleringsværdier falder under kravene, for at undgå brænding.
Overvåg regelmæssigt isoleringen af transformatorer, der ofte er placeret i områder med stor lynaktivitet, for at forebygge fejl som følge af forringet isolering.
Case fire
Den 6. juli 2017, under et tordenvejr, oplevede en transformator beliggende på en bjergtop ved en elforsyningsstation brand på dens højspændingsfuse og oljesprøjtning. Isoleringsmålingen viste nul megohm fra højspænding til jord, hvilket indikerede skade på transformatoren.
Analyse: Årsagen til denne transformatorfejl var lyninduceret overspænding, der nedbrød transformatorens isolering, hvilket førte til kortslutning.
Foranstaltninger:
Forbedr jordningsmodstanden af transformatorernes overvoltagebeskyttelser for at sikre, at værdierne forbliver inden for rimelige grænser.
Udfør årligt isoleringsmåling af både høj- og lavspændings-overvoltagebeskyttelser på distributions-transformatorer, erstatter straks de, der ikke opfylder standarder.
Styrk personalestyring for at forebygge ulykker
Transformatorers driftsforhold er uadskilleligt knyttet til kvaliteten af styringen. Med grundig styring kan incider med brand på transformatorer effektivt forebygges.
Forstå lastbetingelser for hver transformatorzone: Elforvaltningspersonale bør regelmæssigt vurdere brugernes laster, overvåge både øget antal hjemmeapparater hos private brugere og udvidelse af fabrikker og miner, ekstra maskineri og øget opvarmnings/køleudstyr. Disse oplysninger kan indsamles gennem meterlæsning og regelmæssige feltbesøg for at opretholde præcis bevidsthed.
Oversigter af tidligere erfaringer og lektioner: Forstå mønstrene i, hvordan sæsonlige klimaændringer påvirker udstyr. Styrk og forbedr svage punkter og potentielle farer, der kommer til syne under katastrofer, implementér målrettede forebyggende foranstaltninger såsom justering af transformatoroverskridelsesbeskyttelse baseret på reelle forhold for at forbedre udstyrets modstandsdygtighed over for naturkatastrofer.
Udfør proaktiv lastanalyse og -prognose: Brug data indsamlet fra de to foregående punkter til videnskabeligt at udføre lastprognoser og implementere passende opgraderinger, herunder linjeændringer, lastomfordeling og øget transformatorkapacitet. Styrk udstyrsovervågning under vind, sne, frysende regn-katastrofer og perioder med ekstrem kulde for at forebygge fejl og forbedre udstyrets pålidelighed, samtidig med at reducere brand på transformatorer.
Læg vægt på ansvarsbevidsthed: For det første opbyg en stærk servicebevidsthed fokuseret på brugerservice og garanti for kvalitet, stabil spænding. Personale skal være dygtige til at identificere potentielle farer og lytte til brugerfeedback, løse problemer hurtigt uden forsinkelse. Udstyr bør aldrig drives med kendte fejl eller ignorerede problemer. Styring bør skifte fra passiv respons til proaktiv gennemførelse og fra rutinemæssig gennemførelse til kreativ gennemførelse. For det andet skal ansvarlighed håndhæves. Uden ansvarlighedsmekanismer bliver jobansvarsområder og -regler meningsløse. Streng ansvarlighed skal håndhæves for personale, der forsømmer sig, misbruger magt til egen fordel, udfører perfunktorisk arbejde eller ikke effektivt implementerer foranstaltninger—hvilket resulterer i uløste brugerproblemer, uopklarede farer eller udstyrsskader. Kun ved at integrere ansvarsopfyldelse med strenge ansvarlighedsmekanismer kan arbejdets ansvarlighed styrkes, driftseffektiviteten forbedres, implementeringseffektiviteten forbedres, brugernes behov bedre opfyldes, menneskeskabte elincider forebygges, og udstyrets driftsintegritet opretholdes.
Konklusion
I alt kan krafttransformatorer mislykkes af mange årsager under drift, men med styrket ledelse og vedligeholdelse kan menneskeskabte transformatorfejl betydeligt reduceres. Dette forbedrer elfor-syningspålideligheden, samtidig med at vedligeholdelsesomkostningerne for elfirmaer reduceres, hvilket gavner både virksomheder og brugere. Dette demonstrerer den betydelige praktiske vigtighed af at analysere transformatorfejl og implementere passende foranstaltninger.
