Analyse van Vier Grote Gevallen van Brand in Elektriciteitsversterkers

Geval Een

Op 1 augustus 2016 spoot plotseling olie uit een 50kVA-verdelertransformator op een elektriciteitsstation tijdens het gebruik, gevolgd door brand en vernietiging van de hoge-spanningsveiligheid. Isolatietests wezen uit dat de weerstand nul megohm was van de lage spanning naar de aarde. De inspectie van het kerngedeelte bevestigde dat schade aan de isolatie van de lage-spanningswikkeling een kortsluiting had veroorzaakt. De analyse identificeerde verschillende primaire oorzaken voor deze transformatorstoring:

Overbelasting: Lastbeheer is historisch gezien een zwak punt bij lokale elektriciteitsstations. Voordat er hervormingen plaatsvonden in het plattelands elektriciteitssysteem, was de ontwikkeling grotendeels ongepland. Branden in transformators waren frequente gebeurtenissen tijdens het Chinese Nieuwjaar, het landbouwseizoen en droogteperiodes wanneer irrigatie nodig was. Hoewel beheersystemen zijn ingevoerd, moeten de beheerscapaciteiten van plattelands-elektriciens worden verbeterd. Elektrische belastingen op het platteland groeien snel met sterke seizoensgebonden patronen en gebrek aan gepland beheer. Langdurige overbelasting zorgt ervoor dat transformators verbranden. Bovendien, naarmate de inkomens van boeren aanzienlijk zijn toegenomen, is de belasting van huishoudelijke apparaten snel gegroeid, en hebben individuele verwerkingsindustrieën rond huishoudens zich snel ontwikkeld, wat heeft geleid tot aanzienlijke groei van de elektrische belasting. Terwijl de investering in distributieapparatuur aanzienlijk is, betekent beperkte financiering dat de vervanging van transformators niet kan meeblijven met de groei van de belasting, waardoor transformators verbranden door overbelasting.

Bovendien zijn elektrische belastingen op het platteland moeilijk te beheren, en is het bewustzijn van geplande elektriciteitsgebruik zwak. Tijdens pieklastperioden zoals irrigatie, het landbouwseizoen en avonduren wordt de concurrentie om elektriciteit gebruikt een probleem, wat bijdraagt aan de verbranding van transformators.

Driefase lastonevenwicht: Wanneer driefasenlasten onevenwichtig zijn, treden asymmetrische driefase stromen op, wat nulsequentiestroom in de neutrale lijn creëert. De nulsequentiële magnetische flux die door deze stroom wordt gegenereerd, induceert nulsequentiële potentiaal in de transformatorwikkelingen, waardoor de neutrale puntpotentiaal wordt verschoven. De fase met hogere stroom raakt overbelast, wat leidt tot schade aan de wikkelingsisolatie, terwijl de fase met lagere stroom zijn nominale capaciteit niet bereikt, wat de efficiëntie van de transformatoruitvoer vermindert. Slechte verbindingen aan de lage-spanningsterminals en de neutrale terminal van overbelaste transformatorwikkelingen kunnen leiden tot verhitting, veroudering en vervorming van rubberen verzegelingen en olieafsluitringen, wat leidt tot olielekkage en terminalverbranding.

Kortsluitingsfouten: Of het nu gaat om enkelefasenaarding of fasen-tot-fasen kortsluiting, de kleine impedantie van de lage-spanningswikkelingen van distributietransformators produceert uiterst hoge kortsluitstromen. Vooral bij nabije kortsluitingen kunnen de foutstromen meer dan 20 keer de nominale stroom van de transformator bedragen. Deze krachtige kortsluitstromen genereren aanzienlijke elektromagnetische impactkrachten en warmte die distributietransformators beschadigen, waardoor kortsluitingen de meest destructieve falenmodus voor transformators zijn.

De belangrijkste oorzaken van kortsluitingsfouten zijn momenteel:

• Slechte afstand voor lage-spanningsdistributielijnen, waarbij gevallen bomen of voertuigen die palen raken kortsluitingen veroorzaken

• Onjuiste installatie, bedrijf of onderhoud van lage-spanningsautomatische schakelaars, wat leidt tot kortsluitingen op de terminals van automatische schakelaars

• Slechte installatie of ontoereikend onderhoud van lage-spanningsmeterkasten die op transformators zijn gemonteerd, wat leidt tot nabije kortsluitingen

Tegengewichten:

• Stel lage-spanningsveiligheden correct in om te smelten wanneer de lage-spanningsstroom de nominale stroom van de transformator overschrijdt, om de transformator te beschermen. Lage-spanningsveiligheden moeten 1,5 keer de vermogenscapaciteit van de transformator zijn.

• Meet de belasting van de transformator tijdens pieklastperioden en vervang overbelaste transformators op tijd.

• Versterk het bedrijf en onderhoud door gekraakte isolatoren te vervangen, lijnkorridoren vrij te maken en fases-tot-fasen kortsluitingen te voorkomen om de transformator te beschermen.

Geval Twee

In 2015 werden 32 transformatorbranden gerapporteerd bij een elektriciteitsbureau. De meeste werden geproduceerd door één fabrikant. Na grondige kerninspecties en olie-monstername werd ontdekt dat 80% van de transformatorolie-monsters water bevatten. Verdere analyse wees uit dat de olietoervoerbuizen van de conservators op deze transformators slecht verzegeld waren. Tijdens regen bleef water langdurig in de buizen staan en sijpelde geleidelijk de transformators binnen. Met de tijd nam de waterinhoud in de transformatorolie continu toe, wat de isolerende eigenschappen verlaagde en transformatorfouten veroorzaakte.

Tegengewichten:

• Installeer metalen koppen over de olietoervoerbuizen om ze te isoleren van direct contact met water. Na de installatie van deze koppen op alle transformators van dit type, nam het aantal branden aanzienlijk af.

• Voer jaarlijkse oliemonsterproeven uit op distributietransformators en vervang de transformatorolie onmiddellijk als de proefresultaten onvoldoende zijn.

Geval Drie

In 2018 verbrandde een elektriciteitstransformator op een leveringsstation op een heldere, zonnige dag toen de belasting niet hoog was. Kerninspectie onthulde duidelijke korte sluitingboogpunten op de hoge-spanningswikkeling, veroorzaakt door slechte isolatie die leidde tot een kortsluiting.

Analyse: Dit type transformatorfout heeft geen duidelijke externe factoren, waardoor het moeilijk is om de oorzaak te identificeren zonder kerninspectie. De meeste van deze fouten komen voor omdat de isolatieprestaties van de transformator afnemen na langdurige bedrijfsvoering, en er worden geen tijdige maatregelen genomen. Uiteindelijk kan de isolatie de bedrijfsvereisten niet meer voldoen, waardoor de transformator uitbrandt.

Tegengestelde maatregelen:

• Voer jaarlijkse isolatieweerstandstests uit op distributietransformatoren, houd records bij en analyseer trends. Vervang transformatoren onmiddellijk wanneer isolatiewaarden onder de vereisten vallen om uitsluiting van brand te voorkomen.

• Bewaak regelmatig de isolatie van transformatoren die vaak in bliksemprikkelijke gebieden gelegen zijn, om faalgevallen door verslechterde isolatie te voorkomen.

Geval Vier

Op 6 juli 2017, tijdens een onweersbui, brandde de hoogspanningsveiligmelder van een transformator op een bergtop van een elektriciteitsvoorzieningsstation uit en spoot olie. Isolatietests toonden aan dat de weerstand van hoogspanning naar aarde nul megohms was, wat wijst op transformatorbeschadiging.

Analyse: De oorzaak van deze transformatorfout was blikseminduced overspanning, die de isolatie van de transformator deed breken, wat leidde tot een kortsluiting.

Tegengestelde maatregelen:

• Verbeter de aardingweerstand van transformatorovervoltagebeveiligingen om ervoor te zorgen dat de waarden binnen redelijke grenzen blijven.

• Voer jaarlijkse isolatietests uit op zowel hoog- als laagspannings-overvoltagebeveiligingen van distributietransformatoren, vervang onmiddellijk alle exemplaren die de normen niet halen.

Versterking van personeelsmanagement om ongelukken te voorkomen

De werkingstoestand van distributietransformatoren is onlosmakelijk verbonden met de kwaliteit van het management. Met zorgvuldig management kunnen incidenten met verbrande transformatoren effectief worden voorkomen.

• Begrijp de belastingsituaties voor elk transformatorgebied: Elektriciteitsbeheerspersoneel moet regelmatig de gebruikersbelasting beoordelen, zowel de toename van huishoudelijke apparaten voor particuliere gebruikers als de uitbreiding van fabrieken en mijnen, extra machines en toegenomen verwarming/koelingapparatuur. Deze informatie kan worden verzameld via meterstanden en regelmatige veldbezoeken om nauwkeurig bewustzijn te behouden.

• Vat eerdere ervaringen en lessen samen: Begrijp hoe seizoensgebonden klimaatveranderingen de apparatuur beïnvloeden. Versterk en verbeter zwakke punten en potentiële gevaren die tijdens rampen zijn blootgelegd, en implementeer gerichte preventieve maatregelen zoals het aanpassen van de overbelastingsbeveiliging van de transformator op basis van de feitelijke omstandigheden om de veerkracht van de apparatuur tegen natuurlijke rampen te verbeteren.

• Voer proactieve belastingsanalyse en -voorspelling uit: Gebruik eerstehandsgegevens die uit de twee vorige punten zijn verkregen, voer wetenschappelijk belastingsprognose uit en voer passende upgrades uit, inclusief lijnbewerkingen, belastingsherverdeling en verhoging van de transformatorcapaciteit. Versterk apparatuurinspecties tijdens wind-, sneeuw- en ijzelrampen en periodes van extreme kou om falen te voorkomen en de betrouwbaarheid van de apparatuur te verbeteren terwijl de uitsluiting van transformatoren wordt verminderd.

• Benadruk de verantwoordelijkheid van het personeel: Eerst stel een sterk dienstenbewustzijn in, gericht op gebruikersdiensten en garantie van kwalitatief hoogwaardige, stabiele spanning. Personeel moet bekwaam zijn in het identificeren van potentiële gevaren en luisteren naar feedback van gebruikers, problemen onmiddellijk aanpakken zonder uitstel. Apparatuur mag nooit met bekende fouten of genegeerde problemen worden bediend. Het management moet verschuiven van reactieve respons naar proactieve uitvoering en van routineuze uitvoering naar creatieve implementatie. Ten tweede moet verantwoordelijkheid worden afgedwongen. Zonder verantwoordelijkheidsmechanismen worden werkverantwoordelijkheden en voorschriften zinloos. Streng verantwoordelijkheid moet worden afgedwongen voor personeel dat plichten verwaarloost, macht misbruikt voor persoonlijk gewin, oppervlakkig werk doet, of maatregelen niet effectief implementeert—wat leidt tot onopgeloste gebruikersproblemen, niet-aangepakte gevaren of apparatuurschade. Alleen door verantwoordelijkheidsuitoefening te integreren met strenge verantwoordelijkheidsmechanismen kan werkverantwoordelijkheid worden versterkt, operationele efficiëntie worden verbeterd, implementatie-effectiviteit worden verbeterd, gebruikersbehoeften beter worden gediend, menselijke veroorzachte stroomincidenten worden voorkomen en de integriteit van de apparatuur worden gehandhaafd.

Conclusie

Samenvattend kunnen elektriciteitstransformatoren om vele redenen tijdens de bedrijfsvoering falen, maar met versterkt management en onderhoud kunnen menselijke veroorzakte transformatorfouten aanzienlijk worden teruggebracht. Dit verbetert de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening terwijl de onderhoudskosten voor elektriciteitsbedrijven worden verminderd, wat zowel bedrijven als gebruikers ten goede komt. Dit toont de significante praktische belangrijkheid aan van het analyseren van transformatorfouten en het implementeren van gepaste tegengestelde maatregelen.