Analiza četiri slučaja ožvirenja velikih transformatora snage
Primer slučaj
1. kolovoza 2016. godine, 50 kVA distribucijski transformator na jednoj elektrani iznenada je počeo emitirati ulje tijekom rada, nakon čega su se spalile i uništila visokonaponska sigurnosna zgarista. Testiranje izolacije pokazalo je nulu megaomova s niskonaponske strane prema zemlji. Pregled jezgra utvrdio da je oštećenje izolacije niskonaponskog vitiha uzrokovalo kratak spoj. Analiza je identificirala nekoliko glavnih uzroka ove greške transformatora:
Prenaglašeno opterećenje: Upravljanje opterećenjem povijesno je bila slaba točka osnovnih elektroprivrednih stanica. Prije reforme ruralnog električnog sustava, razvoj je većinom bio neproglašen. Izgorevanja transformatora bile su uobičajene pojave tijekom Vazdružnog novog godišnjeg praznika, poljoprivrede i sušnih razdoblja kada je bilo potrebno navodnjavanje. Iako su implementirani upravni sustavi, sposobnosti upravljanja ruralnim električarima trebaju poboljšanje. Ruralna opterećenja brzo rastu s izraženim sezonskim uzorcima i nedostatkom planiranog upravljanja. Dugotrajno prenaglašeno opterećenje uzrokuje izgorevanje transformatora. Također, kako su prihodi seljaka značajno porasli, opterećenja kućanskih aparata brzo rastu, a brzo se razvijaju i individualne obradne industrije oko kućanstava, što rezultira značajnim rastom opterećenja. Iako je investicija u distribucijsko opremu značajna, ograničeni fondovi znači da zamjena transformatora ne može pratiti rast opterećenja, što dovodi do izgorevanja transformatora zbog prenaglašenog opterećenja.
Osim toga, ruralna opterećenja su teška za upravljati, a svijest o planiranom korištenju struje je slaba. Tijekom vrhunskih razdoblja opterećenja, poput navodnjavanja, poljoprivrede i večernjih sati, natjecanje za korištenje struje postaje problem, što doprinosi izgorevanju transformatora.
Neravnoteža trofaznog opterećenja: Kada su trofazna opterećenja neravnomjerne, događaju se asimetrični trofazni strujni tokovi, stvarajući nul-strujni tok u neutralnom vodu. Nul-magnetski tok generiran ovim strujnim tokom inducira nul-potentijal u vitihovima transformatora, pomještajući neutralnu točku potencijala. Faza s višim strujnim tokom postaje preopterećena, oštećujući izolaciju vitihova, dok faza s nižim strujnim tokom ne može dostići svoju nominalnu kapacitet, smanjujući efikasnost isporuke transformatora. Loše spojevi na niskonaponskim terminalima i neutralnom terminalu preopterećenih vitihova transformatora mogu uzrokovati zagrijavanje, starenje i deformaciju gumenih uskih i mastnih presedala, što dovodi do curenja ulja i izgorevanja terminala.
Krati spojevi: Bez obzira na jednofazne zemljanske greške ili fazne spojeve, mali otpor niskonaponskih vitihova distribucijskih transformatora proizvodi izuzetno visoke strujne tokove krati spojeva. Posebno kod bliskih krati spojeva, greškovite strujne tokove mogu dosegnuti više od 20 puta nominalni strujni tok transformatora. Ovi moćni strujni tokovi krati spojeva generiraju značajne elektromagnetske udarne sile i toplinu koja oštećuju distribucijske transformatore, čineći krati spojeve najrazornošćim modom propada transformatora.
Glavni uzroci krati spojeva uključuju:
Loša razmaknuta niskonaponskih distribucijskih linija, gdje padanje drveća ili sudar vozila s stubama uzrokuju krati spojeve
Nepravilna instalacija, rad ili održavanje niskonaponskih prekidaca, što uzrokuje krati spojeve na terminalima prekidaca
Loša instalacija ili nedovoljno održavanje niskonaponskih mjernih kutija montiranih na transformatorima, što uzrokuje bliske krati spojeve
KontraMjere:
Ispravno konfigurirajte niskonaponska sigurnosna zgarista kako bi se talo kada niskonaponski strujni tok premaši nominalni strujni tok transformatora, štitići transformator. Niskonaponska sigurnosna zgarista trebaju biti dimenzionirana na 1,5 puta kapacitet transformatora.
Izmjerite opterećenje transformatora tijekom razdoblja visokog potražnje i pravočasno zamijenite preopterećene transformatore.
Jačajte rad i održavanje zamjenom puknutih izolatora, čišćenjem koridora linija i sprečavanjem faznih spojeva kako biste zaštitili transformatore.
Drugi slučaj
Godine 2015., jedna elektrana doživjela je 32 izgorevanja transformatora. Većina ih je proizvedena od strane jednog proizvođača. Nakon ekstenzivnog pregleda jezgra i uzorkovanja ulja, otkriveno je da 80% uzoraka transformatorskog ulja sadrži vodu. Daljnja analiza pokazala je da su cijevi za punjenje ulja na konzervatorima tih transformatora imale lošu sigurnost. Tijekom kiše, voda se akumulirala u cijevima duže vrijeme i postepeno protjecala u transformatore. S vremenom, sadržaj vode u transformatorskom ulju kontinuirano je porastao, smanjujući njegove izolacijske osobine i uzrokujući propade transformatora.
KontraMjere:
Instalirajte metalne čaše nad cijevima za punjenje ulja kako biste ih izolirali od direktnog kontakt s vodom. Nakon instalacije tih čaša na sve transformatore tog tipa, broj izgorevanja značajno je smanjen.
Provedite godišnje testiranje uzoraka ulja na distribucijskim transformatorima i pravočasno zamijenite transformatorsko ulje kada su rezultati testiranja nezadovoljavajući.
Treći slučaj
Godine 2018., distribucijski transformator na jednoj elektrani izgoreo je na jasan, sunčan dan kada nije bilo velikog opterećenja. Pregled jezgra otkrio je očigledne točke luknjavanja na visokonaponskom vitihu, uzrokovane lošom izolacijom koja je dovela do krati spoja.
Analiza: Ovaj tip neuspjeha transformatora nedostaje očiti vanjski faktori, što čini teškim identificiranje uzroka bez inspekcije jezgra. Većina takvih neuspjeha događa se jer se izolacijska sposobnost transformatora s vremenom i dugotrajnim radom smanjuje, a pravovremene mjere nisu poduzete. Konačno, izolacija ne može ispunjavati operativne zahtjeve, što dovodi do spaljenja transformatora.
Protumjere:
Obavljajte godišnje testiranje otpornosti na izolaciju distribucijskih transformatora, zadržavajte zapise i analizirajte trendove. Pravočasno zamijenite transformatore kada vrijednosti izolacije padnu ispod zahtjeva kako biste spriječili spaljenja.
Redovito nadgledajte izolaciju transformatora često smještenih u područjima nagnutim prema munjama kako biste spriječili neuspjeh zbog smanjene izolacije.
Slučaj četiri
6. srpnja 2017., tijekom oluje, transformator smješten na vrhu brda u električnoj postaji doživio je spaljenje visokonaponskog prekidača i isprskavanje ulja. Testiranje izolacije pokazalo je nulu megohma od visokog napona do zemlje, što upućuje na oštećenje transformatora.
Analiza: Uzrok ovog neuspjeha transformatora bio je previsoki napon izazvan munjom, koji je razorio izolaciju transformatora, dovedeći do kratkog spoja.
Protumjere:
Unaprijedite otpornost na zemlju zaštitnih uređaja transformatora kako bi se osiguralo da vrijednosti ostaju unutar razumitih granica.
Obavljajte godišnje testiranje izolacije visokonaponskih i niskonaponskih zaštitnih uređaja distribucijskih transformatora, pravočasno zamjenjujući one koji ne ispunjavaju standarde.
Jačanje upravljanja osobljem kako bi se spriječili neuspjehi
Operativno stanje distribucijskih transformatora nerazdvojno je povezano s kvalitetom upravljanja. S pažljivim upravljanjem, incidenti spaljenja transformatora mogu biti učinkovito sprečeni.
Razumijevanje stanja opterećenja za svaku područnu jedinicu transformatora: Osoblje upravljanja energijom trebalo bi redovito procjenjivati opterećenje korisnika, nadgledajući porast kućanskih aparata za stanovništvo i širenje tvornica i rudnika, dodatne strojeve i povećanu opremu za zagrijavanje/hladjenje. Te informacije mogu se prikupiti putem čitanja brojila i redovitih terenskih posjeta kako bi se održala točna svijest.
Sažmite prošla iskustva i pouke: Razumijevanje uzoraka utjecaja sezonskih klimatskih promjena na opremu. Jačanje i poboljšanje slabišta i potencijalnih opasnosti otkrivenih tijekom katastrofa, implementirajući ciljane preventivne mjere poput prilagođavanja zaštite od pretjeranog opterećenja transformatora prema stvarnim uvjetima kako bi se poboljšala otpornost opreme na prirodne katastrofe.
Proaktivna analiza i prognoza opterećenja: Koristeći prvoredne podatke prikupljene iz prethodna dva točka, znanstveno obavljajte prognozu opterećenja i implementirajte odgovarajuće nadogradnje, uključujući modifikacije linija, redistribuciju opterećenja i povećanje kapaciteta transformatora. Jačanje pregleda opreme tijekom katastrofa vetra, snijega, ledenog kiše i ekstremno hladnih razdoblja kako bi se spriječili neuspjehi i poboljšana pouzdanost opreme, smanjujući spaljenja transformatora.
Naglašavanje odgovornosti osoblja: Prvo, uspostavite jaku servisnu svijest usmjerenu na uslugu korisnicima i jamstvo kvalitete i stabilnosti napona. Osoblje trebalo bi biti vješto u prepoznavanju potencijalnih opasnosti i slušanju povratnih informacija korisnika, rješavajući probleme pravočasno bez odgoda. Opremu nikada ne treba raditi s poznatim greškama ili ignorirati probleme. Upravljanje treba preći od pasivnog odgovora na proaktivnu izvršbu i od rutinskog izvršenja na kreativnu implementaciju. Drugo, mora se provoditi odgovornost. Bez mehanizama odgovornosti, radne dužnosti i propisi postaju besmisleni. Stroga odgovornost mora se provoditi za osoblje koje zanemaruje dužnosti, zloupotrebljava autoritet za osobni dobit, obavlja formalan rad ili neefikasno implementira mjere - što rezultira neriješenim problemima korisnika, neispitanim opasnostima ili oštećenjem opreme. Samo integriranjem ispunjavanja odgovornosti s rigoroznim mehanizmima odgovornosti može se jačati odgovornost u radu, poboljšava se operativna učinkovitost, efektivnost primjene, bolje služiti potrebama korisnika, spriječiti ljudski uzrokovane incidebote energetske opreme i održavati cjelovitost operativne opreme.
Zaključak
Ukratko, transformatori mogu neuspjeh imati zbog mnogo razloga tijekom rada, ali s jačanjem upravljanja i održavanja, ljudski uzrokovani neuspjehi transformatora mogu biti značajno smanjeni. To poboljšava pouzdanost snabdijevanja strujom, smanjujući troškove održavanja za elektroprivrede, što koristi i poduzećima i korisnicima. To pokazuje značajan praktični značaj analize neuspjeha transformatora i implementacije odgovarajućih protumjera.
