Analiza četiri velika slučaja izgoranja transformatora snage
Slučaj Prvi
1. avgusta 2016. godine, 50kVA distributivni transformator na jednoj napajajućoj stanici iznenada počeo je da isprski ulje tokom rada, zatim se sagorio i uništio visokonaponski prekidač. Testiranje izolacije je pokazalo nulto megaom od strane niskog napona do zemlje. Pregled jezgra je utvrdio da je oštećenje izolacije niskonaponskog vitiha uzrokovalo kratak spoj. Analiza je identifikovala nekoliko glavnih uzroka ovog kvara transformatora:
Preopterećenje: Uproštene upravljačke sisteme su tradicionalno bili slab tačka u lokalnim napajajućim stanicama. Pre reforme ruralnog električnog sistema, razvoj je većinom bio neproglašen. Izgorevanje transformatora bilo je često tokom Veleblagdana, poljoprivrednih sezona i perioda suše kada je bila potrebna navodnjavanja. Iako su implementirani upravljački sistemi, upravljačke sposobnosti ruralnih elektrotehničara treba da se poboljšaju. Ruralne električne opterećenja brzo rastu sa snažnim sezonskim obrazcima i nedostatkom planiranog upravljanja. Dugotrajno preopterećenje dovodi do izgorevanja transformatora. Takođe, kako su prihodi poljoprivredučnika značajno porasli, opterećenja kućanstva od uređaja za domaću upotrebu su brzo rastu, a individualni procesni industriji oko kućanstava su se brzo razvijali, što je rezultovalo značajnim rastom električnih opterećenja. Iako su investicije u distributivnu opremu značajne, ograničeni fondovi znači da zamena transformatora ne može pratiti rast opterećenja, što dovodi do izgorevanja transformatora zbog preopterećenja.
Dodatno, ruralna električna opterećenja su teška za upravljati, a svest o planiranom korišćenju elektriciteta je slaba. Tokom vrhunskih perioda opterećenja, kao što su navodnjavanja, poljoprivredne sezone i večernje sate, konkurencija za korišćenje elektriciteta postaje problem, što doprinosi izgorevanju transformatora.
Neravnoteža tri-faznog opterećenja: Kada su tri-fazna opterećenja neravnomerna, javljaju se asimetrični tri-fazni tokovi, koji stvaraju nulto-sekvencijski tok u neutralnom vodu. Nulto-sekvencijski magnetni tok generisan ovim tokom indukuje nulto-sekvencijski potencijal u vitihovima transformatora, pomerajući neutralni tačku potencijala. Faza sa višim tokom postaje preopterećena, oštećujući izolaciju vitiha, dok faza sa nižim tokom ne može dostići svoju nominalnu kapacitet, smanjujući efikasnost izlaza transformatora. Loše veze na niskonaponskim terminalima i neutralnom terminalu preopterećenih vitiha transformatora mogu uzrokovati zagrijavanje, starene i deformaciju gumenih sigurnosnih prozora i mastnih presedana, što dovodi do curenja ulja i sagorijevanja terminala.
Krati spojevi: Bilo da su jednofazni spojevi sa zemljom ili međufazni kratki spojevi, mali impedansi niskonaponskih vitiha distributivnih transformatora proizvode ekstremno visoke kratke spojeve tokove. Posebno kod bliskih kratkih spojeva, greška tokova može dostići više od 20 puta nominalni tok transformatora. Ovi moćni kratki spojevi tokovi generišu značajne elektromagnetne udarne sile i toplotu koja oštećuje distributivne transformatore, čineći kratke spojeve najrazornošćim načinom kvara transformatora.
Trenutni glavni uzroci kratkih spojeva uključuju:
Loša razmaknutost niskonaponskih distributivnih linija, gde padanje drveća ili sudari vozila sa stubovima dovode do kratkih spojeva
Nepravilna instalacija, rad ili održavanje niskonaponskih prekidača, što dovodi do kratkih spojeva na terminalima prekidača
Loša instalacija ili nedovoljno održavanje niskonaponskih merilnih kutija montiranih na transformatorima, što dovodi do bliskih kratkih spojeva
Mere:
Pravilno konfigurisati niskonaponske prekidnice tako da se taloše kada niskonaponski tok premaši nominalni tok transformatora, štitivši transformator. Niskonaponske prekidnice treba da budu veličine 1,5 puta kapaciteta transformatora.
Meriti opterećenja transformatora tokom perioda visokog zahteva i pravo vreme zamijeniti preopterećene transformatore.
Jačati rad i održavanje, zamjenjujući puknute izolatore, čistiti koridore linija i sprječavati međufazne kratke spojeve kako bi se zaštitili transformatori.
Slučaj Drugi
Godine 2015, jedna napajajuća stanica doživela je 32 izgorevanja transformatora. Većina je proizvedena od strane jednog proizvođača. Nakon širokog pregleda jezgra i uzorkovanja ulja, otkriveno je da 80% uzoraka transformatorskog ulja sadrži vodu. Dalja analiza je pokazala da su cevi za punjenje ulja na konzervatorima ovih transformatora imale lošu zatvorenost. Tijekom kiše, voda se nakupljala u cevima tijekom dugo vremena i postepeno prodrla u transformatore. S vremenom, sadržaj vode u transformatorskom ulju se stalno povećavao, smanjujući njegove izolacijske osobine i uzrokujući kvarove transformatora.
Mere:
Instalirati metalne čaše nad cevi za punjenje ulja kako bi se izolirale od direktnog kontakta s vodom. Nakon instalacije ovih čaša na sve transformatore ovog tipa, broj izgorevanja značajno je smanjen.
Vrsiti godišnje testiranje uzoraka ulja na distributivnim transformatorima i pravo vreme zamijeniti transformatorsko ulje kada su rezultati testiranja nezadovoljavajući.
Slučaj Treći
Godine 2018, na napajajućoj stanici, distributivni transformator izgorio je na jasan, sunčan dan kada opterećenje nije bilo veliko. Pregled jezgra je otkrio očigledne tačke arkiranja kratkog spoja na visokonaponskom vitihu, uzrokovane lošom izolacijom koja je dovela do kratak spoj.
Analiza: Ovaj tip kvarne transformatora nema očiglednih spoljašnjih faktora, što čini teškim identifikaciju uzroka bez pregleda jezgra. Većina takvih kvarova se dešava zato što se izolacione osobine transformatora s vremenom rasturom, a nisu poduzete pravovremene mere. Konačno, izolacija ne može ispuniti operativne zahteve, što dovodi do pregoriva transformatora.
Mere:
Izvršavati godišnje testiranje otpornosti na izolaciju distribucijskih transformatora, održavati evidenciju i analizirati trendove. Ukoliko vrednosti izolacije padnu ispod zahtevanih, trebalo bi da se transformatori uklone kako bi se sprečilo pregoriva.
Redovno pratiti stanje izolacije transformatora koje se često nalaze u oblastima sa visokim rizikom od munjice kako bi se sprečili kvarovi zbog slabljenja izolacije.
Slučaj četiri
6. jula 2017. godine, tokom grmljavine, transformator smješten na vrhu planine kod elektrane doživio je pregoriva visokonaponskog šipa i istjecanje ulja. Testiranje izolacije pokazalo je nulu megohma od visokog napona do zemlje, što ukazuje na oštećenje transformatora.
Analiza: Uzrok ovog kvara transformatora bio je previsoki napon izazvan munjom, koji je razbio izolaciju transformatora, dovedući do kratkog spoja.
Mere:
Unaprediti otpornost na zemlju za grene transformatora kako bi se osiguralo da vrednosti ostaju unutar razumih granica.
Izvršavati godišnje testiranje izolacije visokonaponskih i niskonaponskih greneva distribucijskih transformatora, te uklanjati one koji ne ispunjavaju standard.
Jačanje upravljanja kadrovima kako bi se sprečile nesreće
Operativno stanje distribucijskih transformatora je neodvojivo povezano s kvalitetom upravljanja. Sa pažljivim upravljanjem, incidenti pregoriva transformatora mogu biti efektivno sprečeni.
Razumijevanje stanja opterećenja za svaku zonu transformatora: Osoblje za upravljanje energijom treba redovno procenjivati opterećenje korisnika, nadgledajući porast kućanskih uređaja za stanovništvo i proširenje fabrika i rudnika, dodatnu opremu i povećan broj grejača/hladača. Ove informacije mogu biti prikupljene putem čitanja merila i redovnih terenskih poseta kako bi se održao tačan pregled situacije.
Sažimanje prethodnih iskustava i lekcija: Razumijevanje modela kako sezonske klimatske promjene utiču na opremu. Jačanje i poboljšanje slabinah i potencijalnih opasnosti koje su otkrivene tijekom katastrofa, implementirajući ciljane preventivne mere, kao što je prilagođavanje zaštite od preopterećenja transformatora prema stvarnim uslovima kako bi se poboljšala otpornost opreme na prirodne katastrofe.
Proaktivna analiza i prognoza opterećenja: Koristeći prvobitne podatke prikupljene iz prethodna dva točka, znanstveno izvršavati prognozu opterećenja i implementirati odgovarajuće nadogradnje, uključujući modifikacije linija, redistribuciju opterećenja i povećanje kapaciteta transformatora. Jačanje inspekcija opreme tijekom vremena sa vjetrom, snijegom, zamrzavajućim kišom i ekstremno hladnim periodima kako bi se spriječili kvarovi i poboljšana pouzdanost opreme, smanjivši pregoriva transformatora.
Naglašavanje odgovornosti osoblja: Prvo, postaviti jaku svjest servisa usmjerenog na uslugu korisnicima i osiguranje kvalitetnog, stabilnog napona. Osoblje treba da bude vešto u identifikovanju potencijalnih opasnosti i slušanju povratnih informacija korisnika, rešavajući probleme u brzom tempu bez odgode. Oprema nikad ne bi trebalo da se koristi sa poznatim kvarovima ili ignorisanim problemima. Upravljanje treba da se pomakne s pasivnog reagiranja na proaktivnu realizaciju i s rutinske realizacije na kreativnu implementaciju. Drugo, mora se primenjivati odgovornost. Bez mehanizama odgovornosti, radne dužnosti i regulative postaju besmislene. Stroga odgovornost mora biti primenjena na osoblje koje zanemaruje dužnosti, zloupotrebljava autoritet za ličnu korist, radi površno ili neefikasno implementira mere - što rezultira neriješenim problemima korisnika, neispitanim opasnostima ili oštećenjem opreme. Samo integrisanjem ispunjavanja odgovornosti s rigoroznim mehanizmima odgovornosti može se jačati odgovornost za rad, poboljšavati operativnu efikasnost, poboljšavati efektivnost implementacije, bolje služiti potrebama korisnika, sprečavati ljudske incidepte u energetskom sektoru i održavati integritet rada opreme.
Zaključak
Ukratko, transformatori mogu propasti iz mnogo razloga tokom rada, ali s jačanjem upravljanja i održavanja, ljudski uzrokovani kvarovi transformatora mogu se značajno smanjiti. To poboljšava pouzdanost snabdijevanja strujom, smanjuje troškove održavanja za elektrane, što koristi i preduzeća i korisnike. To pokazuje značajnu praktičnu važnost analize kvarova transformatora i implementacije odgovarajućih mera.
