Analys av fyra stora fall av krafttransformatorers utbränning
Fall ett
Den 1 augusti 2016, under drift, sprutade en 50 kVA distributionsomvandlare vid en elektricitetsförsörjningsstation plötsligt olja, följt av bränning och förstörelse av högspänningsfusen. Isoleringstester visade noll megohm från lågspännings sidan till mark. Inspektion av kärnan visade att skada på isoleringen i lågspännings vindningen orsakade kortslutning. Analys identifierade flera huvudsakliga orsaker till denna omvandlarskada:
Överbelastning: Belastningshantering har historiskt varit ett svagt område vid grundläggande elektricitetsförsörjningsstationer. Innan reformer av landsbygdens elsystem, var utvecklingen till stor del oplanerad. Omvandlarskador var vanliga under vår- och höstfest, odlingssäsonger och torka när irrigation behövdes. Även om hanteringssystem har införts, behöver hanteringsförmågan hos lantbruketselektriker förbättras. Lantbruksbelastningar växer snabbt med starka säsongsmönster och saknar planerad hantering. Långvarig överbelastning orsakar omvandlarskador. Dessutom, eftersom lantbrukarnas inkomster har ökat betydligt, har belastningen från hushållsapparater växt snabbt, och individuella lantbruksindustrier runt hushållen har utvecklats snabbt, vilket resulterat i stort tillväxt av elförbrukning. Medan investeringar i distributionsutrustning är betydande, innebär begränsade medel att omvandlarsubstitution inte kan hålla jämna steg med belastningstillväxten, vilket leder till omvandlarskador på grund av överbelastning.
Vidare, lantbruksbelastningar är svåra att hantera, och medvetenheten om planerad elförbrukning är svag. Under perioder med hög belastning som irrigation, odlingssäsonger och kvällstider, blir konkurrensen om elförbrukning problematisk, vilket bidrar till omvandlarskador.
Otillräcklig jämvikt mellan trefasbelastningar: När trefasbelastningar är obalanserade uppstår asymmetriska trefasströmmar, vilket skapar nollsekvensström i neutralledaren. Den nollsekvensmagnetflöde som genereras av denna ström inducerar nollsekvenspotential i omvandlarens vindningar, vilket flyttar den neutrala punktpotentialen. Fasen med högre ström blir överbelastad, vilket skadar vindningsisoleringen, medan fasen med lägre ström inte når sin nominella kapacitet, vilket minskar omvandlarens effektivitet. Dåliga anslutningar vid lågspänningskontakter och neutralkontakt på överbelastade omvandlare kan orsaka uppvärmning, åldring och deformation av gummiabdunkningar och oljeslätar, vilket leder till oljeleckage och kontaktförstöring.
Kortslutning: Oavsett om det gäller enfasjordfel eller fas-till-fas kortslutning, producerar den lilla impedansen i distributionsomvandlarens lågspänningsvindningar extremt höga kortslutningsströmmar. Särskilt vid nära kortslutning kan felströmmar uppnå mer än 20 gånger omvandlarens nominella ström. Dessa kraftfulla kortslutningsströmmar genererar betydande elektromagnetiska påverkan och värme som skadar distributionsomvandlare, vilket gör kortslutning till den mest destruktiva misslyckandestypen för omvandlare.
Huvudsakliga orsaker till kortslutningsfel inkluderar:
Otillräcklig klarhet för lågspänningsdistributionslinjer, där fallna träd eller fordon som kolliderar med stolpar orsakar kortslutning
Oriktigt installation, drift eller underhåll av lågspänningsbrytare, vilket orsakar kortslutning vid brytaranslutningar
Otillräcklig installation eller underhåll av lågspänningsmätare monterade på omvandlare, vilket orsakar nära kortslutning
Åtgärder:
Konfigurera lågspänningsfusor korrekt så att de smälter när lågspänningsströmmen överskrider omvandlarens nominella ström, för att skydda omvandlaren. Lågspänningsfusor bör vara storleksättade till 1,5 gånger omvandlarkapaciteten.
Mät omvandlarens belastning under perioder med hög efterfrågan och byt ut överbelastade omvandlare snabbt.
Förstärk drift och underhåll genom att ersätta spruckna isolatorer, rensa ledningskorridorer och förhindra fas-till-fas kortslutning för att skydda omvandlarna.
Fall två
År 2015 upplevde en energibyrå 32 omvandlarskador. De flesta producerades av en enda tillverkare. Efter omfattande kärninspektioner och oljetester upptäcktes att 80% av omvandlaroljeexemplen innehöll vatten. Ytterligare analys visade att fyllningsrören för konservatorerna på dessa omvandlare hade otillräcklig tätning. Under regn skulle vatten ackumuleras i rören under lång tid och gradvis sippra in i omvandlarna. Med tiden ökade vattenhalten i omvandlaroljan ständigt, vilket minskade dess isolerande egenskaper och orsakade omvandlarskador.
Åtgärder:
Installera metallkoppar över fyllningsrören för att isolera dem från direkt vattenkontakt. Efter installation av dessa koppar på alla omvandlare av detta slag minskade antalet skador betydligt.
Genomför årliga oljetester på distributionsomvandlare och byt ut omvandlaroljan snabbt när testresultaten är otillfredsställande.
Fall tre
År 2018 brann en distributionsomvandlare vid en försörjningsstation på en klar, solig dag när belastningen inte var tung. Kärninspektion avslöjade tydliga kortslutningsbågepunkter på högspänningsvindningen, orsakade av dålig isolering som ledde till kortslutning.
Analys: Detta slags transformermisslyckande saknar uppenbara yttre faktorer, vilket gör det svårt att identifiera orsaken utan kärninspektion. De flesta sådana misslyckanden inträffar eftersom transformerns isoleringsprestanda försämras under långvarig drift, och åtgärder inte vidtas i tid. Slutligen kan isoleringen inte möta driftkraven, vilket leder till att transformern brinner ut.
Åtgärder:
Genomför årliga mätningar av isoleringsmotstånd för distributionstransformer, håll redovisning och analysera trender. Ersätt transformer snabbt när isoleringsvärdena faller under krav för att förhindra utbränning.
Övervakningsisoleringen regelbundet för transformer som ofta placeras i områden med hög risk för blixtnedslag för att förhindra misslyckanden på grund av försämrad isolering.
Fall fyra
Den 6 juli 2017, under en åskstorm, brann högspänningsfusen och olja sprutade från en transformer belägen på en bergstopp vid en elkraftstation. Isoleringstest visade noll megohm från högspänning till mark, vilket indikerade transformerens skada.
Analys: Orsaken till detta transformermisslyckande var överspänning orsakad av blixt, vilket ledde till att transformerns isolering gick sönder, vilket resulterade i kortslutning.
Åtgärder:
Förbättra jordningsmotståndet för transformer överhettningsskydd för att säkerställa att värdena hålls inom rimliga gränser.
Genomför årliga isoleringstester av både hög- och lågspänningsöverhettningsskydd för distributionstransformer, ersätt snabbt de som inte uppfyller standarder.
Stärk personalhantering för att förhindra olyckor
Drifttillståndet för distributionstransformer är oupplösligt knutet till hanteringens kvalitet. Med noggrann hantering kan händelser med transformerbränning effektivt förhindras.
Förstå lastförhållanden för varje transformerområde: Elhanteringspersonal bör regelbundet bedöma användarlast, övervaka både ökning av hushållsapplikationer för boende användare och expansion av fabriker och gruvor, ytterligare maskineri och ökade uppvärmnings/kylutrustningar. Denna information kan samlas in genom avläsning och regelbundna fältbesök för att behålla korrekt medvetenhet.
Sammanfatta tidigare erfarenheter och lärdomar: Förstå hur säsongens klimatförändringar påverkar utrustningen. Stärk och förbättra svaga punkter och potentiella risker som avslöjats under katastrofer, genomför målinriktade förebyggande åtgärder som att justera transformer överbelastningsskydd baserat på faktiska förhållanden för att förbättra utrustningens motståndskraft mot naturliga katastrofer.
Genomför proaktiv lastanalys och prognos: Använd primärdata insamlad från de två tidigare punkterna, utför vetenskapligt lastprognoser och implementera lämpliga uppgraderingar inklusive linjemodifikationer, lastredistribution och ökning av transformerkapacitet. Förstärk utrustningsinspektioner under vind, snö, isregn katastrofer och extremt kalla perioder för att förhindra misslyckanden och förbättra utrustningens tillförlitlighet samtidigt som transformerbränning minskas.
Beton personalansvar: För det första etablera ett starkt serviceinriktat medvetande fokuserat på användartjänst och garantera kvalitet, stabil spänning. Personalen bör vara duktig på att identifiera potentiella risker och lyssna på användars feedback, lösa problem snabbt utan dröjsmål. Utrustning bör aldrig drivas med känt fel eller ignorerade problem. Hantering bör flytta från passiv respons till proaktiv genomförande och från rutinmässig genomförande till kreativ genomförande. För det andra måste ansvar införas. Utan ansvarsmekanismer blir jobbansvar och regler meningslösa. Strikt ansvar måste införas för personal som försummar sina plikter, missbrukar sin auktoritet för personlig vinning, utför perfunktoriskt arbete eller inte effektivt genomför åtgärder—vilket resulterar i olösta användarproblem, obehandlade risker eller utrustningsskador. Endast genom att integrera ansvarsfullhet med strikta ansvarsmekanismer kan arbetets ansvar stärkas, driftseffektivitet förbättras, genomförandets effektivitet förbättras, användarnas behov bättre bemötas, mänskligt orsakade elolyckor förhindras och utrustningens driftintegritet bibehålls.
Slutsats
Sammanfattningsvis kan strömtransformer misslyckas av många olika anledningar under drift, men med förstärkt hantering och underhåll kan mänskligt orsakade transformermisslyckanden betydligt minska. Detta förbättrar eldistributionens tillförlitlighet samtidigt som det minskar underhållskostnader för elföretag, vilket gynnar både företag och användare. Detta visar den betydande praktiska vikten av att analysera transformermisslyckanden och genomföra lämpliga åtgärder.
