Elektrotransformātori: īsais slēgums riski cēloņi un uzlabošanas pasākumi

Spēka transformatori: īssavienojuma riski, cēloņi un uzlabošanas pasākumi

Spēka transformatori ir pamatkomponenti enerģijas sistēmās, kas nodrošina enerģijas pārvadi un ir būtiski indukcijas ierīces, kas garantē drošu elektroenerģijas darbību. To struktūra sastāv no primārajām spolēm, sekundārajām spolēm un dzelzs serdes, izmantojot elektromagnētiskās indukcijas principu maiņsprieguma maiņai. Pateicoties ilgstošiem tehnoloģiskiem uzlabojumiem, barošanas uzticamība un stabilitāte nepārtraukti uzlabojas. Tomēr joprojām pastāv dažādas acīmredzamas slēptas briesmas. Dažām transformatora vienībām trūkst pietiekamas pretestības pret īssavienojuma triecieniem, tādēļ tās ir patendzīgas īssavienojumu rašanās parādībām. Lai efektīvi noteiktu kļūdu cēloņus un atrašanās vietas, ir jāintensificē pētījumi par transformatoru bojājumiem un diagnostikas tehnoloģijām, lai pieņemtu atbilstošas tehnoloģijas, kas efektīvi atrisina transformatoru kļūdu diagnostikas problēmas.

1.Spēka transformatoru īssavienojumu briesmas

• Pēkšņa strāvas ietekme: transformatora pēkšņs īssavienojums rada lielu īssavienojuma strāvu. Kaut arī tās ilgums ir īss, pirms transformatora galvenās ķēdes tiek atvienota, šī slēptā briesma jau var būt veidojusies, potenciāli izraisot transformatora iekšējus bojājumus un samazinātu izolācijas līmeni.

• Elektromagnētisko spēku ietekme: īssavienojuma laikā pārmērīga strāva rada ievērojamus elektromagnētiskos spēkus, kas ietekmē stabilitāti. Smagos gadījumos transformatora vijumi var tikt ietekmēti līdz zināmai pakāpei, piemēram, vijumu deformācija, vijumu izolācijas izturības bojājums un citu komponentu bojājumi. Ekstrēmos gadījumos tas var novest pie elektrodrošības negadījumiem, piemēram, transformatora aizdegšanos.

2.Spēka transformatoru īssavienojumu cēloņi

(1) Strāvas aprēķinu programmas tiek izstrādātas, balstoties uz idealizētiem modeļiem, kas pieņem vienmērīgu noplūdes magnētiskā lauka sadalījumu, identiskus pagriezienu diametrus un fāzē esošus spēkus. Tomēr realitātē transformatoros noplūdes magnētiskais lauks nav vienmērīgi sadalīts un ir salīdzinoši koncentrēts spoles sekcijā, kur elektromagnētiskie vadi pieredz lielākus mehāniskos spēkus. Nepārtrauktu pārvietoto kabeļu (CTC) pārejas punktos kāpšanas slīpums maina spēka pārsutīšanas virzienu, radot griezes momentu. Sakarā ar distancierbloku elastības moduļa faktoru, nevienmērīgs distancierbloku assiālais sadalījums var izraisīt to, ka maiņstrāvas noplūdes magnētiskajiem laukiem radītie maiņstrāvas spēki piedzīvo novēlotu rezonansi. Tas ir pamata iemesls, kāpēc vijumu diski dzelzs serdes spoles sekcijā, pārejas punktos un atbilstošajās vietās ar slēdzējiem deformējas vispirms.

(2) Parasto pārvietoto vadu izmantošana ar zemu mehānisko izturību padara tos patendzīgus deformācijai, strādu atdalīšanai un vara atklāšanai, kad tie tiek pakļauti īssavienojuma mehāniskajiem spēkiem. Izmantojot parastos pārvietotos vadus, lielas strāvas un stāvi pāreju kāpšanas leņķi šajās vietās rada ievērojamu griezes momentu. Turklāt vijumu diski abos vijumu galos piedzīvo ievērojamu griezes momentu, ko rada radiālo un assiālo noplūdes magnētisko lauku kombinētā iedarbība, kas noved pie sagriezuma deformācijas. 

Piemēram, 500 kV Janga transformatora fāzes A kopējam vadam bija 71 pāreja, un tā kā tika izmantoti salīdzinoši biezi parastie pārvietotie vadi, 66 no šīm pārejām rādīja dažādas deformācijas pakāpes. Tāpat arī VuDzin Nr. 11 galvenajam transformatoram tika novērotas dažādas pakāpes vada pārvērsums un atklāšanās augstsprieguma vijumu galos dzelzs serdes spoles sekcijā, jo tika izmantoti parasti pārvietoti vadi.

(3) Īssavienojuma izturības aprēķinos netiek ņemta vērā temperatūras ietekme uz elektromagnētisko vadu lieces un vilkšanas izturību. Istabas temperatūrā projektētā īssavienojuma izturība neatspoguļo faktiskos ekspluatācijas apstākļus. Saskaņā ar testu rezultātiem, elektromagnētisko vadu temperatūrai ir ievērojama ietekme uz to plūstamības robežu (σ0.2). Kad elektromagnētisko vadu temperatūra paaugstinās, to lieces izturība, vilkšanas izturība un izstiepšanās samazinās. Temperatūrā 250°C lieces un vilkšanas izturība ir daudz zemāka nekā temperatūrā 50°C, savukārt izstiepšanās samazinās vairāk nekā par 40%. Faktiskajā darbībā transformatori sasniedz vidējo vijumu temperatūru 105°C pie nominālās slodzes, karstāko punktu temperatūra sasniedz 118°C. Vairums transformatoru ekspluatācijas laikā veic automātisku atkārtotu ieslēgšanu.

Tāpēc, ja īssavienojuma punkts neizzūd nekavējoties, transformators ļoti īsā laikā (0,8 sekundes) piedzīvos otro īssavienojuma triecienu. Tomēr pēc pirmā īssavienojuma strāvas trieciena vijumu temperatūra strauji paaugstinās. Saskaņā ar GB1094 standartiem maksimāli pieļaujamā temperatūra ir 250°C, šajā brīdī transformatora vijumu īssavienojuma izturība ir ievērojami samazinājusies. Tas izskaidro, kāpēc lielākā daļa transformatoru īssavienojuma avāriju notiek pēc atkārtotas ieslēgšanas operācijām.

(4) Vaļīga vijumu konstrukcija, nepareiza pārejas apstrāde un pārmērīgs plānums rada to, ka elektromagnētiskie vadi kļūst par "karājošiem". No bojājumu atrašanās vietām negadījumos skatītā viedokļa, deformācija visbiežāk tiek konstatēta pārejas punktos, īpaši pārvietoto vadu pārejas vietās.

(5) Mīksto vadu izmantošana ir viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc transformatoriem ir zema īssavienojuma izturība. Sakarā ar agrīnu nepietiekamu šī jautājuma izpratni vai sarežģītībām ar vijējiem iekārtām un procesiem, ražotāji nebija vēlīgi izmantot pusstingros vadus vai to projektos nebija šādu prasību. Visi bojājušies transformatori izmantoja mīkstos vadus.

(6) Pārmērīgas montāžas spraugas rezultātā elektromagnētiskajiem vadiem nepietiek atbalsts, kas rada slēptas briesmas transformatora īssavienojuma izturībai.

(7) Dažādiem vijumiem vai tapas pozīcijām pielietotie nevienmērīgie priekšpievelkuma spēki rada to, ka vijumu diski "lēca" īssavienojuma trieciena laikā, rezultātā elektromagnētiskajiem vadiem rodas pārmērīgs lieces spriegums un turpmāka deformācija.

(8) Trūkstot savārdzības taktikai starp vijas vai detaļas, tiek izraisīta sliktāka īsslēguma atsparība. Agrākas vijas, kas tika apstrādātas ar lakas nomalcu, neuztapa.

(9) Nekorekti kontrolējot vijas priekšapstrādes spriegumu, notiek lejuvadījumu nesaskaņošanās parastajos transponētajos lejuvadījumos.

(10) Bieži notiekošie ārējie īsslēgumi izraisa elektromagnētiskās spēles kumulatīvo efektu pēc vairāku īsslēguma straumes ietekmes, kas ved pie elektromagnētisko viju mīkstināšanās vai iekšējā relatīvā novietojuma, galu galā izraisot izolācijas bojājumu.

3. Pasākumi, lai uzlabotu transformatoru īsslēguma atsparību

(1) Izpildiet īsslēguma testus, lai novērstu problēmas pirms tām rodas

 Lielu transformatoru darbības uzticamība būtībā atkarīga no to struktūras un ražošanas procesa kvalitātes, pēc tam seko dažādi testi, kas veikti darbības laikā, lai laikus uzzinātu par iekārtas stāvokli. Lai izprastu transformatora mehānisko stabilitāti, var veikt īsslēguma testus, lai identificētu vājās vietas, kas jāuzlabo, nodrošinot uzticību transformatoru strukturālajai stipruma izstrādei.

(2) Standartizējiet dizainu un uzmanieties axiālā sastrēgšanas procesā viju ražošanā

Projektējot transformatorus, ražotājiem jāņem vērā ne tikai zaudējumu samazināšana un izolācijas līmeņa uzlabošana, bet arī mehāniskās stipruma un īsslēguma kļūdas atsparības palielināšana. Ražošanas procesu ziņā, jo daudzi transformatori izmanto izolētus spiešanas plāksnes ar augstsprieguma un zemsprieguma vijām, kas dalās vienā spiešanas plāksnē, šai struktūrai ir nepieciešamas augstas ražošanas procesa standarti. Atdalītājos blokos jāveic blīvuma apstrāde, un pēc viju apstrādes katram individuālam viju jāveic konstanta spiediena izsūknis ar samazināto viju augstuma mērīšanu.

Pēc minētās apstrādes, vijas uz viena un tā paša spiešanas plāksnes jāpielāgo vienādam augstumam. Galvenajā montāžā, izmantojot hidrauliskus ierīces, vijām jāpiemēro noteikts spriediens, lai sasniegtu izstrādāto un process nepieciešamo augstumu. Montāžas laikā jāpievērš uzmanība ne tikai augstsprieguma viju sastrēgšanai, bet īpaši jākontrolē zemsprieguma viju sastrēgšana.