Güç Traforları: Kısa Devre Riskleri Nedenleri ve İyileştirme Önlemleri

Güç Transformatörleri: Kısa Devre Riskleri, Nedenleri ve İyileştirme Önlemleri

Güç transformatörleri, enerji iletimini sağlayan ve güvenli güç işletmesini sağlayan temel endüksiyon cihazları olan güç sistemlerinin temel bileşenleridir. Yapısı primer sargılardan, sekonder sargılardan ve bir demir nüveden oluşur ve alternatif akım gerilimini değiştirmek için elektromanyetik indüksiyon prensibini kullanır. Uzun vadeli teknolojik gelişmeler sayesinde, güç sağlamanın güvenilirliği ve kararlılığı sürekli artmıştır. Ancak çeşitli belirgin gizli tehlikeler hâlâ mevcuttur. Bazı transformatör üniteleri yetersiz kısa devreye karşı darbe direncine sahiptir ve bu da kısa devre olaylarına yatkın olmalarına neden olur. Arıza nedenlerini ve yerlerini etkili bir şekilde belirlemek için transformatör arızaları ve teşhis teknolojileri üzerine araştırmaların yoğunlaştırılması ve transformatör arıza teşhisi sorunlarını verimli bir şekilde çözecek uygun teknolojilerin benimsenmesi gerekir.

1.Güç Transformatörü Kısa Devrelerinin Tehlikeleri

• Ani Akım Etkisi: Bir transformatörde ani bir kısa devre büyük bir kısa devre akımı oluşturur. Süresi kısa olsa da, transformatörün ana devresi kesilmeden önce bu gizli tehlike zaten oluşmuş olabilir ve transformatörün iç kısmında hasara veya izolasyon seviyesinin düşmesine neden olabilir.

• Elektromanyetik Kuvvetlerin Etkisi: Kısa devre sırasında aşırı akım önemli elektromanyetik kuvvetler oluşturur ve bunlar stabiliteyi etkiler. Ciddi durumlarda, transformatör sargıları belli ölçüde etkilenebilir, örneğin sargı deformasyonu, sargı izolasyon dayanımının hasar görmesi ve diğer bileşenlerin zarar görmesi gibi. Aşırı durumlarda bu, transformatörün yanmasına kadar varabilen elektrik güvenlik kazalarına yol açabilir.

2.Güç Transformatörü Kısa Devrelerinin Nedenleri

(1) Akım hesaplama programları, eşit sızdırmaz manyetik alan dağılımı, aynı tel çapları ve aynı fazdaki kuvvetler varsayımına dayalı idealize modellere göre geliştirilmiştir. Ancak gerçekte, transformatörlerdeki sızdırmaz manyetik alan eşit olarak dağılmaz ve göbek bölümünde daha yoğunlaşır. Bu bölgede elektromanyetik teller daha büyük mekanik kuvvetlere maruz kalır. Sürekli geçişli kabloların (CTC) geçiş noktalarında, tırmanma eğimi kuvvet iletim yönünü değiştirir ve burulma momenti oluşturur. Ara blokların elastik modül faktörü nedeniyle, eksenel yönde eşit olmayan ara blokların dağılımı, değişken sızdırmaz manyetik alanların ürettiği değişken kuvvetlerin gecikmeli rezonansa uğramasına neden olabilir. Bu, demir nüve göbek bölümü, geçiş noktaları ve tap değiştiricilerle ilgili konumlardaki sargı disklerinin ilk olarak deforme olmasının temel nedenidir.

(2) Mekanik dayanımı düşük olan geleneksel geçişli iletkenlerin kullanılması, kısa devre mekanik kuvvetlerine maruz kaldıklarında deformasyona, damar ayrışmasına ve bakırın dışa çıkmasına yatkın olmalarına neden olur. Geleneksel geçişli iletkenler kullanıldığında, bu noktalarda büyük akımlar ve dik geçiş eğimleri önemli bir burulma momenti oluşturur. Ayrıca, sargı uçlarındaki sargı diskleri radyal ve eksenel sızdırmaz manyetik alanların birleşik etkileri nedeniyle önemli bir burulma momentine maruz kalır ve bu da bükülme deformasyonuna yol açar. 

Örneğin, 500kV Yanggao transformatörünün A faz ortak sargısında 71 geçiş bulunuyordu ve nispeten kalın geleneksel geçişli iletkenlerin kullanılması nedeniyle bu geçişlerin 66'sında çeşitli derecelerde deformasyon görüldü. Benzer şekilde, WuJing No. 11 ana transformatöründe de geleneksel geçişli iletkenlerin kullanılması nedeniyle demir nüve göbek bölümündeki yüksek gerilim sargı uçlarında farklı derecelerde tel çevrilmesi ve dışa çıkma gözlemlendi.

(3) Kısa devre direnci hesaplamaları, elektromanyetik tellerin eğilme ve çekme dayanımları üzerinde sıcaklığın etkisini dikkate almaz. Oda sıcaklığında tasarlanan kısa devre direnci gerçek çalışma koşullarını yansıtmaz. Test sonuçlarına göre, elektromanyetik tellerin sıcaklığı, akma sınırına (σ0.2) önemli ölçüde etki eder. Elektromanyetik tellerin sıcaklığı arttıkça, eğilme dayanımı, çekme dayanımı ve uzama oranı azalır. 250°C'de eğilme ve çekme dayanımları 50°C'ye kıyasla önemli ölçüde daha düşüktür ve uzama oranı %40'tan fazla azalır. Gerçek işletme koşullarında, transformatörler anma yükte ortalama sargı sıcaklığı 105°C'ye ulaşır ve sıcak nokta sıcaklıkları 118°C'ye çıkar. Çoğu transformatör işletim sırasında otomatik olarak yeniden kapama işlemi gerçekleştirir.

Bu nedenle, kısa devre noktası hemen kaybolmazsa, transformatör çok kısa bir süre içinde (0.8 saniye) ikinci bir kısa devre darbesine maruz kalır. Ancak, ilk kısa devre akımı darbesinden sonra sargı sıcaklığı hızla yükselir. GB1094 standartlarına göre maksimum izin verilen sıcaklık 250°C'dir ve bu noktada sargının kısa devre direnci önemli ölçüde azalmıştır. Bu durum, çoğu transformatör kısa devre kazasının yeniden kapama işlemlerinden sonra meydana gelmesinin nedenini açıklar.

(4) Gevşek sargı yapısı, uygun olmayan geçiş işleme ve aşırı ince olma nedeniyle elektromanyetik teller askıya alınır. Kazalardaki hasar bölgelerinin analizine göre, deformasyon en çok geçiş noktalarında, özellikle geçişli iletkenlerin geçiş noktalarında görülür.

(5) Yumuşak iletkenlerin kullanılması, transformatörlerde zayıf kısa devre direncinin başlıca nedenlerinden biridir. Bu konuya erken dönemde yeterince önem verilmemesi veya sarma ekipmanı ve süreçleriyle ilgili zorluklar nedeniyle üreticiler yarı sert iletkenleri kullanmaktan kaçınmış ya da tasarımlarında böyle bir gereklilik belirtmemiştir. Arızalanmış tüm transformatörler yumuşak iletken kullanmıştır.

(6) Aşırı montaj boşlukları, elektromanyetik tellerde yetersiz destek oluşturur ve transformatörün kısa devre direnci için gizli tehlikeler yaratır.

(7) Farklı sargılar veya tap konumlarına uygulanan eşit olmayan ön gerdirme kuvvetleri, kısa devre darbeleri sırasında sargı disklerinin sıçramasına neden olur ve elektromanyetik tellerde aşırı eğilme stresi ile ardından deformasyon oluşur.

(8) Sarma bobinleri veya teller arasındaki kuruma işlemi eksikliği, kısa devre direncini zayıflatır. Erken dönem varış沉浸过程中似乎被中断了，让我继续完成翻译。

(8) Sarma bobinleri veya teller arasındaki kuruma işlemi eksikliği, kısa devre direncini zayıflatır. Erken dönem varış ile tedavi edilen sarımlar zarar görmedi.

(9) Sarma önyükleme kuvvetinin yanlış kontrolü, geleneksel transpoze şebekelerde iletkenlerin hizasızlığını sağlar.

(10) Sık dış kısalma olayları, birçok kısalma akımı etkisi sonucunda elektromanyetik kuvvetlerin birikimli etkilerine neden olur, bu da elektromanyetik telin yumuşamasına veya iç kısıtlı yer değişikliğine yol açarak nihayetinde yalıtım bozulmasına sebep olur.

3. Güç Trafolarının Kısa Devre Direncini Artırmak için İyileştirme Önerileri

(1) Sorunların Önceden Önlenmesi İçin Kısa Devre Testi Yapılması

 Büyük transfoların işletimsel güvenilirliği, genellikle yapısına ve üretim kalitesine bağlıdır, ardından çeşitli testler operasyon sırasında yapılarak ekipman durumunu zamanında kavramak gerekir. Bir tranfoda mekanik stabiliteyi anlamak için kısa devre testi yapılabilir, bu sayede güçlendirilmesi gereken zayıf noktalar belirlenir ve transfoların yapısal dayanım tasarımına güvence sağlanır.

(2) Tasarımı Standartlaştırın ve Bobin Üretiminde Eksen Basınç Sürecine Önem Verin

Transfolar tasarlanırken, üreticiler sadece kayıpları azaltmayı ve yalıtım seviyesini artırmayı düşünmelidir, aynı zamanda mekanik dayanımı ve kısa devre hatası direncini de artırmalıdır. Üretim süreçleri açısından, birçok transfor yüksek ve düşük gerilim bobinleri arasında tek bir basma plakası kullanır, bu yapı yüksek üretim standartlarına ihtiyaç duyar. Ayraç blokları yoğunlaşma işlemine tabi tutulmalı ve bobin işlemden sonra, sıkıştırılmış bobinin yüksekliği ölçülerek sabit basınç altında kurutulmalıdır.

Yukarıdaki işlemlerden sonra, aynı basma plakasındaki bobinler aynı yüksekliğe ayarlanmalıdır. Nihai montaj sırasında, hidrolik cihazlar kullanılarak bobinlere belirli bir basınç uygulanarak tasarlanan ve prosedür gerektirdiği yükseklik elde edilmelidir. Nihai montaj sırasında, sadece yüksek gerilim bobinlerinin sıkıştırılmasına değil, özellikle düşük gerilim bobinlerinin sıkıştırılmasının kontrolüne dikkat edilmelidir.