Kragtransformer: Kortsluitingsrisiko's Oorsake en Verbeteringsmaatreëls

Kragtransformators: Kortsluitrisiko's, Oorsake en Verbetermaatreëls

Kragtransformators is fundamentele komponente in kragstelsels wat energie-oordrag verskaf en noodsaaklike induksietoestelle is wat veilige kragbedryf verseker. Hul struktuur bestaan uit primêre spoele, sekondêre spoele en 'n ysterkern, en maak gebruik van die beginsel van elektromagnetiese induksie om wisselstroomspanning te verander. Deur middel van langtermyn tegnologiese verbeteringe, het die betroubaarheid en stabiliteit van kragvoorsiening voortdurend verbeter. Tog bestaan daar steeds verskeie opvallende verborge gevare. Sekere transformatoreenhede ly aan ontoereikende weerstand teen kortsluitimpak, wat hulle geneig maak tot kortsluitverskynsels. Om fout-oorsake en -liggings doeltreffend te bepaal, moet navorsing oor transformatorfoute en diagnostiese tegnologieë geïntensifieer word om ooreenstemmende tegnologieë aan te wend wat doeltreffend transformatorfoutdiagnose-probleme oplos.

1. Gevare van Kortsluite in Kragtransformators

• Impak van skokstroom: 'n Skielike kortsluiting in 'n transformator genereer 'n groot kortsluitstroom. Alhoewel die duur kort is, kan hierdie verborge gevaar reeds gevorm het voordat die hoofkring van die transformator onderbreek word, wat moontlik interne skade aan die transformator en verlaagde isolasievlakke veroorsaak.

• Impak van elektromagnetiese kragte: Tydens 'n kortsluiting, genereer oorstroom beduidende elektromagnetiese kragte wat die stabiliteit beïnvloed. In ernstige gevalle kan transformatorwikkelinge tot 'n sekere mate beïnvloed word, soos wikkelingsvervorming, beskadiging van wikkelingsisolasie-sterkte, en beskadiging van ander komponente. In uiterste gevalle kan dit lei tot kragveiligheidsongelukke soos transformatorbrand.

2. Oorsake van Kortsluite in Kragtransformators

(1) Stroomberekeningsprogramme word ontwikkel op grond van geïdealiseerde modelle wat eenvormige lekkage magnetiese veldverspreiding, identiese draaidiameters en fasesamehangende kragte aanneem. In werklikheid is die lekkage magnetiese veld in transformators egter nie eenvormig versprei nie en is dit relatief gekonsentreer in die jukgedeelte, waar elektromagnetiese drade groter meganiese kragte ervaar. By oorgangspunte van deurlopend oorgedraai kabels (CTC), verander die klimhelling die rigting van kragoordrag en genereer draaimoment. As gevolg van die elastisiteitsmodulus-faktor van tussenstukblokke, kan ongelyke aksiale verspreiding van tussenstukblokke veroorsaak dat wisselende kragte wat deur wisselende lekkage magnetiese velde gegenereer word, vertraagde resonansie ervaar. Dit is die fundamentele rede waarom wikkelingskywe by die ysterkernjukgedeelte, oorgangspunte en ooreenstemmende posisies met tapverwisselaars eerste vervorm.

(2) Die gebruik van konvensionele oorgedraai geleiers met swak meganiese sterkte maak hulle geneig tot vervorming, dradesskeiding en blootgestelde koper wanneer dit blootgestel word aan kortsluit-meganiese kragte. Wanneer konvensionele oorgedraai geleiers gebruik word, genereer groot strome en steil oorgangsklimme by hierdie posisies beduidende draaimoment. Daarbenewens ervaar wikkelingskywe aan beide ente van wikkelinge beduidende draaimoment as gevolg van die gelyktydige effekte van radiale en aksiale lekkage magnetiese velde, wat lei tot torsievervorming. 

Byvoorbeeld, die fase A gemeenskaplike wikkeling van die 500kV Yanggao-transformator het 71 oorgange gehad, en weens die gebruik van relatief dik konvensionele oorgedraai geleiers, het 66 van hierdie oorgange wisselende grade van vervorming getoon. Netso het die WuJing No. 11 hooftransformator ook verskillende grade van draadioorwenteling en blootstelling by die hoëspanningswikkelingseinde in die ysterkernjukgedeelte getoon weens die gebruik van konvensionele oorgedraai geleiers.

(3) Berekeninge vir kortsluithartstelling neem nie die impak van temperatuur op die buig- en treksterkte van elektromagnetiese drade in ag nie. Kortsluithartstelling ontwerp by kamertemperatuur kan nie werklike bedryfsomstandighede weerspieël nie. Volgens toetsresultate, beïnvloed die temperatuur van elektromagnetiese drade hul vloeigrens (σ0.2) aansienlik. Soos die temperatuur van elektromagnetiese drade styg, neem hul buigsterkte, treksterkte en rek af. By 250°C is buig- en treksterkte aansienlik laer as by 50°C, terwyl rek met meer as 40% afneem. In werklike bedryf bereik transformators 'n gemiddelde wikkelingstemperatuur van 105°C by nominale las, met hittepunttemperature wat 118°C bereik. Die meeste transformators ondergaan outomatiese heraansluitingsprosesse tydens bedryf.

Daarom, indien 'n kortsluitpunt nie dadelik verdwyn nie, sal die transformator binne 'n baie kort tyd (0.8 sekondes) 'n tweede kortsluitimpak ervaar. Na die eerste kortsluitstroomimpak styg die wikkelingstemperatuur egter skerp. Volgens GB1094-standaarde, is die maksimum toelaatbare temperatuur 250°C, waartydens die wikkeling se kortsluithartstelling aansienlik afgeneem het. Dit verklaar waarom die meeste transformator-kortsluitongelukke na heraansluitingsoperasies plaasvind.

(4) Losse wikkelingskonstruksie, ongeskikte oorgangsverwerking en oormatige dunheid laat elektromagnetiese drade opgehys raak. Vanuit die oogpunt van skadeplekke by ongelukke, word vervorming gewoonlik by oorgangspunte gevind, veral by oorgangspunte van oorgedraai geleiers.

(5) Die gebruik van sagte geleiers is een van die hoofredes vir swak kortsluithartstelling in transformators. Weens ontoereikende vroeë begrip van hierdie kwessie of probleme met wikkeltoerusting en prosesse, was vervaardigers nie geneig om semi-rigid geleiers te gebruik nie of het hulle geen sodanige vereistes in hul ontwerpe gehad nie. Transformators wat misluk het, het almal sagte geleiers gebruik.

(6) Oormatige monteringsspasies lei tot ontoereikende ondersteuning op elektromagnetiese drade, wat verborge gevare vir transformator-kortsluithartstelling skep.

(7) Ongegelykmatige voor-spankragte toegepas op verskillende wikkelinge of tapposisies veroorsaak dat wikkelingskywe spring tydens kortsluitimpak, wat lei tot oormatige buigspanning op elektromagnetiese drade en gevolglike vervorming.

(8) Die ontbrekende kureerbehandeling tussen windingdraaie of -drade lei tot swak weerstand teen kortsluiting. Vroeë windings wat met vernisdompeling behandel is, het geen skade gely nie.

(9) Onjuiste beheer van die windingvoortydse aanspanningskrag veroorsaak misplasing van geleiders in konvensionele getransponeerde geleiders.

(10) Frekwente buitekortsluitingsvoorvalle veroorsaak kumulatiewe effekte van elektromagnetiese kragte na meervoudige kortsluitingstroomimpakte, wat lei tot verweeking van elektromagnetiese drade of interne relatiewe verskuiving, en uiteindelik tot isolasieverlies.

3. Verbeteringsmaatreëls om die kortsluitingweerstand van kragtransformasies te verhoog

(1) Voer kortsluitingstoetse uit om probleme vooraf te voorkom

 Die operasionele betroubaarheid van groot transformasies hang hoofsaaklik af van hul struktuur en vervaardigingsproseskwaliteit, gevolg deur verskeie toetse tydens bedryf om die toestand van die toerusting tydskous te beheer. Om die meganiese stabiliteit van 'n transformator te verstaan, kan kortsluitingstoetse uitgevoer word om swak punte vir verbetering te identifiseer, wat verseker dat daar vertroue is in die strukturele sterkteontwerp van transformasies.

(2) Standaardiseer ontwerp en beklemtoon aksiale kompressieproses in spoelvervaardiging

Wanneer transformasies ontwerp word, moet vervaardigers nie net oorweg hoe verliese verminder en isolasieniveaus verbeter kan word, maar ook hoe meganiese sterkte en kortsluitingfoutweerstand verhoog kan word. In terme van vervaardigingsproses, aangesien baie transformasies geïsoleerde persplaatte gebruik met hoë- en laevoltespoels wat 'n enkele persplaat deel, vereis hierdie struktuur hoë vervaardigingsprosesstandaarde. Spasieblokke moet verdikt word, en na spoelverwerking moet individuele spoels onder konstante druk gedroog word terwyl die hoogte van die gekomprimeerde spoel gemeet word.

Na die bogenoemde verwerkings moet spoels op dieselfde persplaat aanpas word tot dieselfde hoogte. Tydens die finale montasie moet spesifieke druk met hulp van hydrauliese toestelle op spoels aangebring word om die ontwerp- en prosesvereiste hoogte te bereik. Tydens die finale montasie moet aandag nie net aan die kompressie van hoëvoltespoels, maar spesifiek ook aan die beheer van die kompressie van laevoltespoels, gegee word.