Tápellátási transzformátorok: Rövidzárlési kockázatok, okai és javítási intézkedések

Tárgyilagos transzformátorok: Rövidzárló kockázatok, okai és fejlesztési intézkedések

A tárgyilagos transzformátorok alapvető komponensek a villamos energia rendszereiben, amelyek biztosítják az energiaszolgáltatást, és létfontosságú indukciós eszközök a biztonságos működéshez. A szerkezetük elsődleges tekercsek, másodlagos tekercsek és vaspódusból áll, amelyek elektromos indukció elvén változtatják meg a váltakozó áramot. A hosszú távú technológiai fejlesztések révén a szolgáltatás megbízhatósága és stabilitása folyamatosan javult. Ugyanakkor továbbra is léteznek különböző kiemelkedő rejtett veszélyek. Néhány transzformátor egységnek nincs megfelelő rövidzárló hatásokkal szembeni ellenállóképessége, ami miatt könnyen ki lehet terjedni a rövidzárló jelenségek. A hibák okainak és helyeinek hatékony meghatározásához intenzíven kell kutatni a transzformátor hibáit és diagnosztikai technológiákat, hogy alkalmazhassuk a hozzá tartozó technológiákat, amelyek hatékonyan megoldják a transzformátor hibadiagnosztika problémáit.

1. Tárgyilagos transzformátorok rövidzárlóinak veszélyei

• Táplálási csúcsáram hatása: A transzformátorban bekövetkező hirtelen rövidzárló nagy rövidzárló áramot generál. Bár időtartama rövid, a transzformátor fő áramútának leválasztása előtt ez a rejtett veszély már alakulhatott ki, ami potenciálisan belső károkat okozhat a transzformátorban, és csökkentheti a izolációs szintet.

• Elektromos erők hatása: A rövidzárló során a túláram generál jelentős elektromos erőket, amelyek befolyásolják a stabilitást. Súlyos esetekben a transzformátor tekercsei bizonyos mértékig érintettek lehetnek, például a tekercs deformálódása, a tekercsizoláció sérülése, és más komponensek károsodása. Extrém esetekben ez vezethet villamos biztonsági balesetekhez, mint például a transzformátor égése.

2. Tárgyilagos transzformátorok rövidzárlóinak okai

(1) Az áramerősszámítási programok idealizált modellek alapján fejlesztik, amelyek egyenletes szivárvány-mágneses mező-eloszlást, azonos tekercsátmányokat és egyfázisú erőket feltételeznek. Valójában azonban a transzformátorokban a szivárvány-mágneses mező nem egyenletesen oszlik el, hanem koncentrálódik a gerinc részén, ahol az elektromos drótok nagyobb mechanikai erőket tapasztalnak. A folyamatosan transzponált kábelek (CTC) átmeneti pontjain a meredekség megváltoztatja az erőátadás irányát, forgatóerőt generálva. A támogató elemek rugalmassági modulusa miatt a támogató elemek egyenletlen tengelyi eloszlása azt eredményezi, hogy a periodikus szivárvány-mágneses mezők által generált alternatív erők késői rezgésre kerülnek. Ez az alapvető oka annak, hogy a vaspódus gerinc részén, az átmeneti pontokon és a kapcsolópoloszok megfelelő pozícióiban a tekercslemezek először deformálnak.

(2) A mechanikai erőt gyenge konvencionális transzponált vezetékek használata esetén könnyen deformálhatóak, a szálak szétválaszthatók, és a réz kitaszítható, amikor rövidzárló mechanikai erőkhöz vannak kitett. Konvencionális transzponált vezetékek használatakor a nagy áramok és a meredek átmeneti emelkedések ezen a helyeken jelentős forgatóerőt generálnak. Ezenkívül a tekercs végén található lemezek a radiális és axiális szivárvány-mágneses mezők kombinált hatására jelentős forgatóerőt tapasztalnak, ami torzító deformációt eredményez.

Például a 500kV Yanggao-transzformátor A fázisának közös tekercse 71 átmeneti ponttal rendelkezett, és a relatíve vastag konvencionális transzponált vezetékek használatával 66 átmeneti pont jelentősen eltérő mértékben deformálódott. Hasonlóképpen, a WuJing No. 11 főtranszformátor is különböző mértékben megfordult és kitaszított drótokat mutatott a magasfeszültségi tekercs végén a vaspódus gerinc részén, konvencionális transzponált vezetékek használatával.

(3) A rövidzárló-ellenállás számítások nem veszik figyelembe a hőmérséklet hatását az elektromos drótok hajlítási és nyújtóerősségeire. A szobahőmérsékleten tervezett rövidzárló-ellenállás nem tükrözi a valós működési feltételeket. A teszt eredményeinek szerint az elektromos drótok hőmérséklete jelentősen befolyásolja a rendületi határértéküket (σ0.2). Ahogy az elektromos drótok hőmérséklete növekszik, a hajlítási és nyújtóerősségük, valamint a húzódásuk is csökken. 250°C-on a hajlítási és nyújtóerősség jelentősen alacsonyabb, mint 50°C-on, míg a húzódás több mint 40%-kal csökken. A valós működésben a transzformátorok a nominális terhelés esetén 105°C átlagos tekercshőmérsékletet érnek el, a forró pontok pedig 118°C-ra növekednek. A legtöbb transzformátor automatikus újracsatlakoztatási folyamatokon megy keresztül a működés során.

Ezért, ha a rövidzárló pont nem tűnik el azonnal, a transzformátor egy nagyon rövid idő (0.8 másodperc) múlva második rövidzárló hatást érez. Az első rövidzárló áramhatás után azonban a tekercs hőmérséklete jelentősen növekszik. A GB1094 szabványok szerint a legmagasabb engedélyezett hőmérséklet 250°C, amikor a tekercs rövidzárló-ellenállása jelentősen csökken. Ez magyarázza, hogy a legtöbb transzformátor-rövidzárló-baleset a visszaállítási műveletek után következik be.

(4) A rosszul összerakott tekercs, a helytelen transzpozíció kezelése, és a túlságosan vékony részek miatt az elektromos drótok felakasztva maradhatnak. A károsodási helyek szempontjából a deformáció leggyakrabban a transzpozíciós pontokon, különösen a transzponált vezetékek transzpozíciós helyein fordul elő.

(5) A puha vezetékek használata az egyik fő oka a transzformátorok rossz rövidzárló-ellenállásának. A korai hiányos megértés vagy a tekercsészeti berendezések és folyamatok nehézségei miatt a gyártók nem voltak hajlandók félig merev vezetékeket használni, vagy a terveik nem tartalmaztak ilyen követelményeket. A meghibásodott transzformátorok mind puha vezetékeket használtak.

(6) A túlságosan nagy összerakási hézagok jelentősen alacsony támogatást biztosítanak az elektromos drótokra, ami rejtett veszélyeket jelent a transzformátorok rövidzárló-ellenállására nézve.

(7) A különböző tekercsök vagy poloszok előre megfeszített erőinek egyenletlen alkalmazása miatt a tekercslemezek ugrálnak a rövidzárló hatás során, ami túlzott hajlítási stresszt okoz az elektromos drótokon, majd deformációt.

(8) A tekercs körültekintő kezelése vagy a drótok közötti gyógyítás hiánya vezet rossz rövidzárlés-ellenállású állapotba. A korai varnisekkel kezelt tekercsek nem szenvedtek károsodást.

(9) A tekercs előzetes feszítőerőjének helytelen ellenőrzése okozza a hagyományos transzponált vezetőkben a vezetők elhelyezkedésének torzulását.

(10) A gyakori külső rövidzárlések következményei többszori rövidzárlési áramhatások után elektromágneses erők kumulatív hatásait eredményezik, amelyek miatt az elektromágneses drót számos esetben megnépesedhet, vagy belső relatív elmozdulást tapasztal, ami végül izolációs összeomlásig vezethet.

3. Fejlesztési intézkedések a teljesítménytranszformátorok rövidzárlés-ellenállásának javítására

(1) Végezzen rövidzárlési teszteket, hogy megelőzze a problémákat

 A nagy teljesítményű transzformátorok működési megbízhatósága elsősorban a szerkezetüktől és a gyártási folyamat minőségétől függ, majd az üzembe helyezés során végzett különböző tesztek segítenek időben felismerni az eszközök állapotát. Ahhoz, hogy megértsük egy transzformátor műszaki stabilitását, rövidzárlési tesztek segítségével lehet meghatározni a gyenge pontokat, így javíthatók, biztosítva ezzel a transzformátorok szerkeleti erősségi tervezésének megbízhatóságát.

(2) Standardizálja a tervezést, és hangsúlyozza a tekercs gyártás során az axialis nyomó folyamatot

A transzformátorok tervezésekor a gyártóknak nem csak a veszteségek csökkentését és az izolációs szintek fejlesztését kell figyelembe venniük, hanem a mechanikai erősséget és a rövidzárlési hibákkal szembeni ellenállásukat is. A gyártási folyamatok terén, mivel sok transzformátor használ izolált nyomólapokat, ahol a magas- és alacsony feszültségű tekercsek egy közös nyomólapon találhatók, ez a szerkezet magas gyártási folyamat szabványokat igényel. A támogató elemek sűrítése szükséges, és a tekercs feldolgozása után a tekercsek állandó nyomás mellett kell szárítani, mérendő a nyomott tekercs magassága.

A fenti feldolgozás után ugyanazon nyomólapon lévő tekercsek magasságát ugyanarra kell beállítani. A végső összeszerelés során hidraulikus eszközökkel a tekercsekre a tervezésben és a folyamatban meghatározott nyomást kell kifejteni, hogy elérje a tervezett és a folyamat által megkövetelt magasságot. A végső összeszerelés során nem csak a magas feszültségű tekercsek nyomását kell figyelembe venni, de különösen a alacsony feszültségű tekercsek nyomásának ellenőrzésére is oda kell figyelni.