Mga Transformer ng Pwersa: Mga Panganib ng Maikling Sirkwit, Dahilan, at mga Paraan ng Pagpapabuti

Mga Transformer ng Pwersa: Mga Panganib, Dahilan, at Paraan ng Pagpapabuti

Ang mga transformer ng pwersa ay mahahalagang komponente sa mga sistema ng pwersa na nagbibigay ng transmisyon ng enerhiya at kritikal na mga aparato ng induksyon na nag-aasikaso ng ligtas na operasyon ng pwersa. Ang kanilang estruktura ay binubuo ng mga primary at secondary coils, at isang bakal na core, na gumagamit ng prinsipyo ng elektromagnetikong induksyon upang baguhin ang AC voltage. Sa pamamagitan ng matagal na teknolohikal na pagpapabuti, ang reliabilidad at estabilidad ng suplay ng pwersa ay patuloy na naging mas maayos. Gayunpaman, marami pa ring malinaw na mga panganib na umiiral. Ang ilang yunit ng transformer ay may hindi sapat na kakayahan laban sa impakto ng short circuit, na nagpapahina sila sa mga pangyayari ng short circuit. Upang mabigyan ng epektibong paraan sa pagtukoy ng mga dahilan at lokasyon ng mga kapansanan, kinakailangang palakasin ang pananaliksik sa mga kapansanan ng transformer at mga teknolohiya ng pagmamasid upang mapabilis ang solusyon sa mga problema ng pagmamasid ng kapansanan ng transformer.

1. Mga Panganib ng Short Circuit ng Power Transformer

• Impakto ng Surge Current: Ang biglaang short circuit sa transformer ay naglilikha ng malaking short-circuit current. Bagama't maiksi lamang ang tagal nito, bago ang main circuit ng transformer ay nakatanggal, maaaring ito ay may nakabubuong panganib na maaaring magdulot ng panloob na pinsala sa transformer at pagbaba ng lebel ng insulation.

• Impakto ng Electromagnetic Forces: Sa panahon ng short circuit, ang overcurrent ay lumilikha ng malaking electromagnetic forces na nakakaapekto sa estabilidad. Sa mga malubhang kaso, ang mga winding ng transformer ay maaaring makaranas ng tiyak na antas ng pinsala, tulad ng deformation ng winding, pagkasira ng lakas ng insulation ng winding, at pagkasira ng iba pang komponente. Sa ekstremong mga kaso, maaaring ito ay magresulta sa mga aksidente ng seguridad ng pwersa tulad ng pag-sunog ng transformer.

2. Mga Dahilan ng Short Circuit ng Power Transformer

(1) Ang mga programa ng pagkalkula ng kuryente ay inihanda batay sa mga idealized na modelo na nag-assume ng uniform na distribution ng leakage magnetic field, parehong diameters ng turn, at in-phase forces. Gayunpaman, sa realidad, ang leakage magnetic field sa mga transformer ay hindi uniform na nakadistributo at mas nakonsentrado sa bahagi ng yoke, kung saan ang mga electromagnetic wire ay nakakaranas ng mas malaking mekanikal na puwersa. Sa mga puntos ng transposition ng continuously transposed cables (CTC), ang pagbabago ng climbing slope ay nagbabago ng direksyon ng force transmission, na naglilikha ng torque. Dahil sa elastic modulus factor ng spacer blocks, ang hindi pantay na axial distribution ng spacer blocks ay maaaring magdulot ng delayed resonance sa alternating forces na nalilikha ng alternating leakage magnetic fields. Ito ang pundamental na dahilan kung bakit ang mga winding discs sa iron core yoke section, mga puntos ng transposition, at katugnay na posisyon ng mga tap changers ang unang nagdeform.

(2) Ang paggamit ng mga conventional na transposed conductors na may mahinang mekanikal na lakas ay nagpapahina sila sa deformation, strand separation, at exposed copper kapag napapaharap sa mekanikal na puwersa ng short-circuit. Kapag ginamit ang mga conventional na transposed conductors, ang malaking kuryente at steep transposition climbs sa mga posisyong ito ay lumilikha ng malaking torque. Bukod dito, ang mga winding discs sa dalawang dulo ng mga winding ay nakakaranas ng malaking torque dahil sa kombinadong epekto ng radial at axial leakage magnetic fields, na nagreresulta sa twisting deformation. 

Halimbawa, ang phase A common winding ng 500kV Yanggao transformer ay may 71 transpositions, at dahil sa paggamit ng mas makapal na conventional na transposed conductors, 66 sa mga transpositions na ito ay nagpakita ng iba't ibang antas ng deformation. Parehong, ang WuJing No. 11 main transformer ay nagpakita rin ng iba't ibang antas ng wire flipping at exposure sa high-voltage winding ends sa iron core yoke section dahil sa paggamit ng conventional na transposed conductors.

(3) Ang mga pagkalkula ng resistance sa short-circuit ay hindi nag-iisip ng impacto ng temperatura sa bending at tensile strength ng mga electromagnetic wires. Ang resistance sa short-circuit na idinisenyo sa normal na temperatura ay hindi maaaring ipakita ang aktwal na kondisyon ng operasyon. Ayon sa mga resulta ng test, ang temperatura ng mga electromagnetic wires ay may malaking impacto sa kanilang yield limit (σ0.2). Habang tumaas ang temperatura ng mga electromagnetic wires, ang kanilang bending strength, tensile strength, at elongation ay lahat ay bumababa. Sa 250°C, ang bending at tensile strength ay mas mababa kaysa sa 50°C, habang ang elongation ay bumababa ng higit sa 40%. Sa aktwal na operasyon, ang mga transformer ay nakarating sa average winding temperature ng 105°C sa rated load, na ang hot spot temperatures ay nakarating sa 118°C. Karamihan sa mga transformer ay dadaan sa automatic reclosing processes sa panahon ng operasyon.

Kaya, kung ang short-circuit point ay hindi agad nawawala, ang transformer ay maaaring makaranas ng pangalawang impakto ng short-circuit sa napakabilis na oras (0.8 segundo). Gayunpaman, pagkatapos ng unang impakto ng short-circuit current, ang temperatura ng winding ay tumaas ng agad. Ayon sa GB1094 standards, ang pinakamataas na pinahihintulutan na temperatura ay 250°C, kung saan ang short-circuit resistance ng winding ay bumaba ng agad. Ito ang nagpaliwanag kung bakit karamihan sa mga aksidente ng short-circuit ng transformer ay nangyayari pagkatapos ng mga operasyon ng reclosing.

(4) Ang loose na konstruksyon ng winding, impropers na proseso ng transposition, at sobrang thinness ay nagpapahina sa mga electromagnetic wires na maging suspended. Mula sa perspektibo ng mga lugar ng pinsala sa mga aksidente, ang deformation ay karaniwang natatagpuan sa mga puntos ng transposition, lalo na sa mga lugar ng transposition ng mga transposed conductors.

(5) Ang paggamit ng soft conductors ay isa sa pangunahing dahilan ng mahinang resistance sa short-circuit ng mga transformer. Dahil sa hindi sapat na pag-unawa sa simula o sa mga kahirapan sa equipment at proseso ng winding, ang mga manufacturer ay hindi handa na gamitin ang semi-rigid conductors o wala silang ganyang requirement sa kanilang disenyo. Ang lahat ng mga transformer na nabigo ay gumamit ng soft conductors.

(6) Ang sobrang assembly gaps ay nagreresulta sa hindi sapat na suporta sa mga electromagnetic wires, na nagpapabunga ng mga panganib sa resistance sa short-circuit ng transformer.

(7) Ang hindi pantay na pre-tightening forces na ipinapatupad sa iba't ibang windings o tap positions ay nagdudulot ng jumping ng winding discs sa panahon ng impakto ng short-circuit, na nagreresulta sa excessive bending stress sa mga electromagnetic wires at sumusunod na deformation.

(8) Ang kawalan ng paggamot ng pagkakayumol sa pagitan ng mga gilid o wire ay nagdudulot ng mahinang resistensya sa maikling-kurido. Ang mga unang winding na pinagtratratong imersyon ng varnish ay hindi nasira.

(9) Ang hindi tamang kontrol sa pre-tightening force ng winding ay nagdudulot ng misalignment ng mga conductor sa tradisyonal na transposed conductors.

(10) Ang madalas na panlabas na insidente ng maikling-kurido ay nagdudulot ng cumulative effects ng electromagnetic forces pagkatapos ng maraming pag-atake ng short-circuit current, na nagdudulot ng pag-soft ng mga electromagnetic wires o internal relative displacement, na sa huli ay nagreresulta sa insulation breakdown.

3. Mga Paraan ng Pagpapabuti upang Palakasin ang Resistensya sa Maikling-Kurido ng Power Transformer

(1) Isagawa ang Pagsusulit ng Maikling-Kurido upang Maiwasan ang mga Problema Bago Kumalat

 Ang operational reliability ng malalaking transformers ay umaasa sa kanilang estruktura at kalidad ng proseso ng paggawa, kasunod nito ang iba't ibang pagsusulit na isinasagawa habang ito ay nakapag-operate upang makuha ang kondisyon ng kagamitan sa oras. Upang maintindihan ang mechanical stability ng isang transformer, maaaring isagawa ang short-circuit testing upang makilala ang mga mahihinang puntos para sa pagpapabuti, at tiyakin ang tiwala sa structural strength design ng mga transformer.

(2) I-standardize ang Design at Bigyang-diin ang Axial Compression Process sa Coil Manufacturing

Kapag inidisenyo ang mga transformer, ang mga tagagawa ay dapat isipin hindi lamang ang pagbawas ng mga loss at pagpapabuti ng insulation levels kundi pati na rin ang pagpapalakas ng mechanical strength at resistensya sa short-circuit fault. Sa aspeto ng proseso ng paggawa, dahil maraming transformers ang gumagamit ng insulated press plates na may high at low-voltage coils na naka-share ng iisang press plate, ang estruktura na ito ay nangangailangan ng mataas na pamantayan ng proseso ng paggawa. Ang spacer blocks ay dapat dumaan sa densification treatment, at pagkatapos ng coil processing, ang bawat coil ay dapat dumaan sa constant-pressure drying kasama ang pagsukat ng taas ng compressed coil.

Pagkatapos ng nabanggit na proseso, ang mga coil sa iisang press plate ay dapat ayusin sa parehong taas. Sa final assembly, ang specified pressure ay dapat ilapat sa mga coil gamit ang hydraulic devices upang makamit ang disenyo at process-required height. Sa final assembly, dapat bigyan ng pansin hindi lamang ang compression ng high-voltage coils kundi lalo na ang pagkontrol sa compression ng low-voltage coils.