Трансформатори на напрежението: Рискове при късо съединение Причини и мерки за подобряване
Електропревключватели: Рискове при късо съединение, причини и мерки за подобряване
Електропревключвателите са основни компоненти в енергийните системи, които осигуряват пренос на енергия и са ключови индукционни устройства, гарантиращи безопасна експлоатация. Тяхната конструкция включва първични обмотки, вторични обмотки и желязно ядро, използвайки принципа на електромагнитната индукция, за да изменят напрежението на алтернативния ток. Чрез дълготрайни технологични подобрения надеждността и стабилността на доставката на електроенергия са непрекъснато повишавани. Въпреки това все още съществуват различни видими скрити опасности. Някои от единиците превключватели имат недостатъчна устойчивост към удари при късо съединение, което ги прави склонни към явления на късо съединение. За да се определят ефективно причините и местонахождението на дефектите, трябва да се усили изследването на дефекти на превключвателите и диагностичните технологии, за да се приложат съответни технологии, които решават проблемите с диагностика на дефектите на превключвателите.
1. Опасности от късо съединение на електропревключвателите
Влияние на импулсната тока: Изведнъжно късо съединение в превключвателя поражда големи късо-съединителни токове. Въпреки че продължителността му е кратка, преди главната верига на превключвателя да бъде прекъсната, тази скрита опасност може вече да е създадена, потенциално причинявайки вътрешни повреди на превключвателя и намалена степен на изолация.
Влияние на електромагнитните сили: По време на късо съединение, надтокът генерира значителни електромагнитни сили, които влияят на стабилността. В сериозни случаи, обмотките на превключвателя могат до известна степен да бъдат засегнати, като деформация на обмотките, повреда на силата на изолацията на обмотките и повреда на други компоненти. В крайни случаи, това може да доведе до аварии по сигурността на електроенергията, като горене на превключвателите.
2. Причини за късо съединение на електропревключвателите
(1) Програмите за изчисление на токове се разработват на базата на идеализирани модели, които приемат равномерно разпределено магнитно поле, идентични диаметри на витките и синхронни сили. В действителност обаче, магнитното поле на превключвателите не е равномерно разпределено и е относително концентрирано в секцията на рамката, където електромагнитните проводници изпитват по-големи механични сили. В точки на прехвърляне на непрекъснато прехвърлен кабел (CTC), наклонът на изкачването променя посоката на предаване на сили, генерирайки момента. Благодарение на фактора на модула на упругостта на разделителните блокове, неравномерното аксилно разпределение на разделителните блокове може да предизвика резонанс на чередиращите се сили, произтичащи от чередиращите се магнитни полета. Това е основната причина, поради която обмотъчните дискове в секцията на рамката, точки на прехвърляне и съответстващи позиции с регулатори на напрежението се деформират първо.
(2) Използването на традиционни прехвърлени проводници с лоша механична сила ги прави склонни към деформация, разделяне на жици и излагане на мед, когато са изложени на механични сили при късо съединение. Когато се използват традиционни прехвърлени проводници, големите токове и стръмни наклони на прехвърлянето в тези позиции генерира значителни моменти. Освен това, обмотъчните дискове на двете края на обмотките изпитват значителни моменти поради комбинираните ефекти на радиалните и аксилните магнитни полета, водещи до завихряваща деформация.
Например, общата обмотка фаза A на 500kV Янгао превключвателя имаше 71 прехвърления, и поради използването на относително дебели традиционни прехвърлени проводници, 66 от тези прехвърления показаха различни степени на деформация. Подобно, главният превключвател Уй Цзин № 11 също показа различни степени на обръщане и излагане на жици на високонапрегнатите обмотки в секцията на рамката, поради използването на традиционни прехвърлени проводници.
(3) Изчисленията на устойчивостта към късо съединение не взимат предвид влиянието на температурата върху извиването и разтягането на електромагнитните проводници. Устойчивостта към късо съединение, проектирана при стаяна температура, не отразява реалните условия на работа. Според резултатите от тестовете, температурата на електромагнитните проводници значително влияе на техния граница на текучина (σ0.2). Когато температурата на електромагнитните проводници се увеличава, техните сили на извиване, разтягане и удължаване се намаляват. При 250°C, силите на извиване и разтягане са значително по-ниски, отколкото при 50°C, докато удължаването намалява с повече от 40%. В реална работа, температурата на обмотките на превключвателите достига средна температура от 105°C при номинална нагрузка, с температура на горещи точки, достигащи 118°C. Повечето превключватели извършват автоматично повторно затваряне по време на работа.
Затова, ако точка на късо съединение не изчезне веднага, превключвателят ще изпита втори удар от късо съединение в много кратък период от време (0.8 секунди). Но след първия удар от късо съединителния ток, температурата на обмотките се увеличава рязко. Според стандартите GB1094, максималната позволена температура е 250°C, при която устойчивостта към късо съединение на обмотките значително се намалява. Това обяснява защо повечето аварии с късо съединение на превключвателите се случват след операции на повторно затваряне.
(4) Разхлабената конструкция на обмотките, неправилната обработка на прехвърлянето и прекомерната тънкост правят електромагнитните проводници да останат висящи. От гледна точка на местата на повреди при аварии, деформациите най-често се откриват в точки на прехвърляне, особено в точки на прехвърляне на прехвърлени проводници.
(5) Използването на меки проводници е една от основните причини за слабата устойчивост към късо съединение на превключвателите. В резултат на недостатъчното ранно разбиране на този проблем или трудности с машините за обмотка и процесите, производителите се колебаеха да използват полу-жести проводници или не имаха такива изисквания в своите проекти. Превключвателите, които са извършили аварии, всички са използвали меки проводници.
(6) Прекомерните сборови разстояния водят до недостатъчна подкрепа на електромагнитните проводници, създавайки скрити опасности за устойчивостта към късо съединение на превключвателите.
(7) Неравномерните предварителни натоварвания, приложени към различни обмотки или позиции на регулатора, причиняват прескачане на обмотъчните дискове по време на удари при късо съединение, водейки до прекомерна извивна напрегнатост на електромагнитните проводници и последваща деформация.
(8) Липсата на излекуване между витките или жиците води до слаба съпротива при кратко замыкание. Ранните намотки, обработени с поглъщане на лак, не страдаха от повреди.
(9) Неправилно управление на предварителното натягане на намотката причинява разместване на проводниците при традиционни транспонирани проводници.
(10) Честите външни случаи на кратко замыкание причиняват кумулативен ефект на електромагнитните сили след многократни удари на тока при кратко замыкание, което води до омекване на електромагнитните жици или вътрешно относително разместване, което в крайна сметка довежда до пробив на изолацията.
3. Мерки за подобряване на съпротивата при кратко замыкание на силовите трансформатори
(1) Изпълняване на тестове при кратко замыкание, за да се предотвратят проблеми преди тяхното възникване
Оперативната надеждност на големите трансформатори в основата си зависи от техническата им конструкция и качеството на производствения процес, последвани от различни тестове, извършвани по време на експлоатация, за да се засечат своевременно условията на оборудването. За да се разбере механичната стабилност на трансформатор, може да се извърши тест за кратко замыкание, за да се идентифицират слабите точки и да се направят подобрения, гарантирайки увереност в проекта на конструкцията на трансформатора.
(2) Стандартизиране на проектирането и акцент върху осевия компресионен процес при производството на бобини
При проектирането на трансформатори производителите трябва да вземат предвид не само намаляването на загубите и подобряването на нивата на изолация, но и засилването на механичната устойчивост и съпротивата при кратко замыкание. От гледна точка на производствените процеси, тъй като много трансформатори използват изолирани пресни плочи, при които високоволтовите и нисковолтовите бобини споделят една и съща пресна плочка, тази конструкция изисква високи стандарти на производствен процес. Подпорните блокове трябва да бъдат подложени на зъберно лечение, а след обработка на бобините, отделните бобини трябва да бъдат подложени на сушене под постоянен натиск с измерване на височината на преснатите бобини.
След горната обработка, бобините върху една и съща пресна плочка трябва да бъдат коригирани до еднаква височина. По време на финалната монтажна операция, зададено натискане трябва да се прилага към бобините чрез хидравлични устройства, за да се постигне проектираната и необходима височина по процеса. По време на финалната монтажна операция, внимание трябва да се обърне не само на компресията на високоволтовите бобини, но и особено на контрола на компресията на нисковолтовите бобини.
