Трансформатори на енергија: Ризици од кратки споеви Причини и мерки за подобрување

Силни трансформатори: Ризици од кратко спојување, причини и мери за подобрување

Силните трансформатори се основни компоненти во силните системи кои овозможуваат пренос на енергија и се важни индуктивни уреди што осигуруваат безбедна работа со електрична енергија. Нивната структура се состои од главни јоти, вторични јоти и железен језгро, користејќи принципот на електромагнетна индукција за менување на напонот на алтернативна струја. Благодарение на долгогодишни технолошки подобрувања, надежноста и стабилноста на преносот на енергија се непрекинато подобруваат. Ипак, постојат различни видливи ризици. Некои трансформаторски единици имаат недостаток на капацитет за одбрана против ударот од кратко спојување, што ги прави подложни на појава на кратко спојување. За ефикасно определување на причините и локациите на грешките, истражувањето на неисправностите на трансформаторите и технологиите за дијагностика мора да се интензифицира, за да се прифатат соодветни технологии кои ефикасно решаваат проблемите со дијагностика на неисправности на трансформаторите.

1.Опасности од кратко спојување на силните трансформатори

• Утврдување на токови: Изnenадно кратко спојување во трансформатор го генерира голем ток од кратко спојување. Иако неговата продолжителност е кратка, пред да се прекине главната кола на трансформаторот, овој скриен опасност можеби веќе е формиран, што може да доведе до интерни повреди на трансформаторот и намалена изолација.

• Утврдување на електромагнетни сили: Во време на кратко спојување, претокот генерира значајни електромагнетни сили кои влијаат на стабилноста. Во тешки случаи, јотите на трансформаторот можат да бидат под влијание до некој степен, како деформација на јотите, повреда на јачината на изолацијата на јотите и повреда на други компоненти. Во екстремни случаи, ова може да доведе до безбедносни инциденти со електрична енергија како што е горењето на трансформаторот.

2.Причини за кратко спојување на силните трансформатори

(1) Програмите за пресметка на токови се развијаат на основа на идеализирани модели кои претпоставуваат униформна дистрибуција на полеви од течење, идентични пречници на јотите и силите во фаза. Меѓутоа, во реалноста, полето од течење во трансформаторите не е униформно распределено, туку е релативно концентрирано во делот на језглото, каде што електромагнетните жице испытваат поголеми механички сили. На точките на транспозиција на непрекинато транспонирани кабели (CTC), нагибниот склон менува насоката на преносот на сила, генерирајќи момент. Зборувајќи за факторот на еластичен модул на просторните блокови, неравномерната аксијална дистрибуција на просторните блокови може да го каузира забавен резонанс на променливите сили производени од променливите полиња од течење. Ова е основната причина зошто јотите на дискот во делот на језглото, точки на транспозиција и соодветни позиции со регулатори на тапање првично деформираат.

(2) Користењето на стандардни транспонирани проводници со слаба механичка јачина ги прави подложни на деформација, одделување на жици и откривање на мед кога се испитуваат на механички сили од кратко спојување. Кога се користат стандардни транспонирани проводници, големите токови и стрми транспозициони нагиби на овие позиции генерираат значајен момент. Поради тоа, јотите на дискот на обата краја на јотите испытваат значајен момент поради комбинирано дејство на радијалните и аксијалните полиња од течење, што доведува до деформација со закривување. 

На пример, заедничкиот јот А на 500kV Yanggao трансформатор имаше 71 транспозиции, и поради користењето на относно дебели стандардни транспонирани проводници, 66 од овие транспозиции покажаа различни степени на деформација. Слично, главниот трансформатор WuJing број 11 исто така покажа различни степени на преокренување на жица и откриување на високонапонски јоти на крајот на језглото поради користењето на стандардни транспонирани проводници.

(3) Пресметките за одбрана против кратко спојување не го земаат предвид влијанието на температурата врз извитието и теглата на електромагнетните жици. Одбраната против кратко спојување дизајнирана при собна температура не може да одрази реалните услови на работа. Според тестиранието, температурата на електромагнетните жици значајно влијае на нивниот границен ток (σ0.2). Со зголемување на температурата на електромагнетните жици, нивната јачина на извитието, теглата и продлбата се намалуваат. При 250°C, јачината на извитието и теглата се значајно помали од 50°C, додека продлбата се намалува повеќе од 40%. Во реалната работа, трансформаторите достигнуваат просечен температурен степен на јотите од 105°C при номинален термен, со топли точки што достигнуваат 118°C. Повеќето трансформатори минуваат автоматски процеси на повторно затворање во време на работа.

Затоа, ако точката на кратко спојување не изчезне моментално, трансформаторот ќе испытат втор удар од кратко спојување во многу кратко време (0.8 секунди). Меѓутоа, следејќи првиот удар од ток на кратко спојување, температурата на јотите резко се зголемува. Според GB1094 стандардите, максималната дозволена температура е 250°C, кога јотите имаат значајно намалена одбрана против кратко спојување. Ова го објаснува зошто повеќето несреќи со кратко спојување на трансформаторите се случуваат следејќи операции на повторно затворање.

(4) Лоша конструкција на јотите, несоодветна обработка на транспозиција и премногу танки електромагнетни жици ги прават електромагнетните жици да се подвесат. Од гледиште на местата на повреди во несреќите, деформацијата најчесто се наоѓа на точки на транспозиција, особено на места на транспозиција на транспонирани проводници.

(5) Користењето на меки проводници е една од главните причини за лоша одбрана против кратко спојување на трансформаторите. Зборувајќи за недостаток на рано разбирање за овој проблем или трудности со опрема за јоти и процеси, производителите биле неохотни да користат полустабилни проводници или не ги имале таквите барања во своите дизајни. Трансформаторите кои се повредија сите користеле меки проводници.

(6) Претерано големи размакнувања при собирање резултираат со недостаток на поддршка на електромагнетните жици, што создава скриени опасности за одбраната против кратко спојување на трансформаторите.

(7) Неравномерни претходни сили прилагодени на различни јоти или положби на тапање ги прават јотите на дискот да скочат во време на удар од кратко спојување, што резултира со премногу голема јачина на извитието на електромагнетните жици и следбена деформација.

(8) Недостаток на терапија за хардување помеѓу витоци или жички доведува до лош одговор на кратко поврзување. Раните витоци третирани со замочување во лак не пострадале.

(9) Неправилно контролирање на силата на претешкото витоцирање доведува до неправилна позиција на проводниците во конвенционалните транспонирани проводници.

(10) Честите инциденти на сполно кратко поврзување доведуваат до кумулативен ефект на електромагнетните сили после многу удари од струја при кратко поврзување, што доведува до ослабнување на електромагнетните жички или до интерна релативна дислокација, што на крај доведува до разбидање на изолацијата.

3.Мерки за подобрување на отпорноста на кратко поврзување на електричните трансформатори

(1) Изведете тестови за кратко поврзување за да предупредите проблеми пред да се случат

 Оперативната надежност на големите трансформатори најпрво зависи од нивната структура и качеството на производствениот процес, а потоа од различни тестови изведени во време на операција за своевремено да се знаат состојбите на опремата. За да се разбере механичката стабилност на трансформаторот, може да се изведе тест за кратко поврзување за да се идентификуваат слабите точки за подобрување, осигурувајќи уверливост во дизајнот на структурната јачина на трансформаторите.

(2) Стандардизирајте дизајнот и акцентирајте го процесот на аксијално компресирање при производството на бобини

При дизајнирањето на трансформатори, производителите треба да ги разгледаат не само намалувањето на губитоци и подобрувањето на нивоа на изолација, туку и подобрувањето на механичката јачина и отпорноста на кратко поврзување. Во однос на производствениот процес, бидејќи многу трансформатори користат изолирани пресни плочи со високи и ниски напонски бобини кои деле една иста пресна плочка, оваа структура бара високи стандарди на производствениот процес. Разделувачките блокови треба да претрпеат процес на загустување, а по обработката на бобините, секоја бобина треба да претрпи константно преснивачко сушење со мерење на висината на пресната бобина.

После горенаведениот процес, бобините на истата пресна плочка треба да се регулираат на иста висина. При финалната монтажа, треба да се применува специфициран притисок на бобините со користење на хидравлички уреди за да се достигне дизајнираната и потребната висина по процесот. При финалната монтажа, треба да се обезбеди внимание не само на компресијата на високонапонските бобини, туку и особено на контролата на компресијата на нисконапонските бобини.