Ursachen eines plötzlichen Kurzschlusses des Transformators

■ Prüfung und Test der Wicklung

Wird der Transformator kurzgeschlossen, so ist die Wicklung unter Einwirkung der elektrodynamischen Kraft gleichzeitig Druck-, Zug-, Biege- und anderen Kräften ausgesetzt, was zu einer starken Verschleierung des Fehlers führt, der nicht leicht zu überprüfen und zu beheben ist. Daher sollte die Wicklung nach dem Kurzschluss überprüft werden.

■ Messung des Gleichstromwiderstands des Transformators

Anhand des gemessenen Gleichstromwiderstands des Transformators wird die Unsymmetrie des Gleichstromwiderstands der Wicklung überprüft und mit dem vorherigen Messwert verglichen. Dies ermöglicht eine effektive Untersuchung von Wicklungsschäden. Beispielsweise stieg nach einem Kurzschluss der Gleichstromwiderstand in Richtung C auf der Niederspannungsseite des Transformators um etwa 10 % an. Daraus wurde geschlossen, dass möglicherweise neue Litzen in der Wicklung vorhanden waren. Schließlich wurde die Wicklung zur Inspektion ausgebaut, und es zeigte sich, dass eine Litze der Phase C gebrochen war.

■ Messung der Transformatorwicklungskapazität

Die Kapazität einer Wicklung setzt sich aus der Windungs-, Lagen- und Spulenkapazität sowie der Wicklungskapazität zusammen. Diese Kapazität hängt vom Abstand zwischen den Wicklungen und dem Eisenkern bzw. der Masse, dem Abstand zwischen den Wicklungen und dem Eisenkern, dem Abstand zwischen den Wicklungen selbst, dem Abstand zwischen den Lagen und dem Abstand zwischen den Spulen selbst ab. Bei Verformung der Wicklung entsteht üblicherweise eine S-förmige Biegung, die zu einem geringeren Abstand zwischen Wicklung und Eisenkern und einer größeren Kapazität der Wicklung gegen Masse führt. Je kleiner der Abstand, desto größer die Kapazitätsänderung. Daher kann die Kapazität der Wicklung indirekt den Grad der Verformung widerspiegeln.

■ Inspektion nach dem Anheben der Abdeckung

Nach dem Anbringen der Transformatorabdeckung lässt sich bei Vorhandensein von geschmolzener Kupferschlacke, Aluminiumschlacke oder Fragmenten von hochdichtem Kabelpapier im Inneren des Transformators auf eine starke Verformung und Drahtbrüche der Wicklung schließen. Der Grad der Beschädigung kann zudem anhand der Verschiebung und des Absinkens des Wicklungspolsters, der Position der Andruckplatte, der Verschiebung des Andruckstifts usw. beurteilt werden.

■ Prüfung des Eisenkerns und der Klemme

Der Eisenkern des Transformators muss über ausreichende mechanische Festigkeit verfügen. Diese wird durch die Festigkeit aller Klemmelemente am Eisenkern und deren Verbindungen gewährleistet. Erzeugt die Wicklung elektrische Kraft, wird die axiale Kraft der Wicklung durch die Reaktionskraft der Klemme kompensiert. Ist die Festigkeit der Klemme und der Zugplatte geringer als die axiale Kraft, werden Klemme, Zugplatte und Wicklung beschädigt. Daher ist es notwendig, den Zustand von Eisenkern, Klemme, Zugplatte und deren Verbindungen sorgfältig zu prüfen und die folgenden Punkte zu kontrollieren:

① Prüfen Sie, ob sich der Jochspan auf dem Eisenkern auf und ab bewegt.

② Der Isolationswiderstand zwischen der Kerndurchdringungsschraube und dem Eisenkern ist zu messen, der Mantel der Kerndurchdringungsschraube ist auf Beschädigungen zu überprüfen, und die Zugplatte sowie der Zugplattenverbinder sind auf Beschädigungen zu überprüfen.

③ Bei einem Kurzschluss des Transformators kann es zu einer Verschiebung zwischen der Andruckplatte und dem Klemmteil kommen. Dies kann dazu führen, dass die Erdungsverbindung zwischen Andruckplatte und Eisenjoch am Andruckstift durch Überstrom abgerissen oder beschädigt wird. Prüfen Sie daher bei der Wicklungs-Andruckplatte neben Beschädigungen des Andruckstifts und der Andruckplatte auch die einwandfreie Erdungsverbindung zwischen Wicklung, Andruckstift und oberem Joch.

■ Analyse von Transformatorenöl und -gas

Nach einem Kurzschluss im Transformator kann sich eine große Menge Gas im Gasrelais ansammeln. Daher können nach einem Transformatorunfall das Gas im Gasrelais und das Öl im Transformator einer chemischen Analyse unterzogen werden, um die Unfallursache zu ermitteln.

■ Zu beachtende Punkte bei der Behandlung von Transformator-Kurzschlussfehlern

(1) Die Funktionsfähigkeit der Isolierteile beim Austausch der Isolierteile sicherstellen

Während der Instandsetzung ist die Leistungsfähigkeit der ausgetauschten Isolierteile zu prüfen. Sie dürfen erst nach Erfüllung der Anforderungen verwendet werden. Besonderes Augenmerk ist auf die Isolierung des Holzblocks der Bleiträger zu legen. Dieser Holzblock ist vor dem Einbau für eine gewisse Zeit in Transformatorenöl bei ca. 80 °C zu lagern, um die Isolierung zu gewährleisten.

(2) Die Isolationsprüfung des Transformators ist durchzuführen, nachdem der Transformator mit Öl befüllt wurde und 24 Stunden lang stillstand.

Da sich nach längerem Einweichen in heißem Öl einige gedämpfte Isolierteile an die Isolieroberfläche diffundieren, sind Isolationsfehler nach der Öleinfüllung nicht mehr erkennbar. Beispielsweise wurde bei der Instandsetzung eines 31,5-MVA-110-kV-Transformators auf der Niederspannungsseite ein Stützholzblock für eine 10-kV-Kupferschiene ausgetauscht. Nach dem Ölen des Transformators verliefen alle Prüfungen normal. Der Isolationswiderstand der 10-kV-Niederspannungsseite gegen Eisenkern, Klemme und Erde sank auf etwa 1 MΩ. Bei der Überprüfung der Aufhängung zeigte sich jedoch, dass die Isolation des Stützholzblocks für die 10-kV-Kupferschiene sehr gering war. Daher muss die Isolationsprüfung zuverlässig 24 Stunden nach dem Ölen des Transformators durchgeführt werden.

(3) Beim Wiederzusammenbau ist auf die scharfen Kanten des Eisenkerns zu achten.

Beim Wiedereinsetzen des Eisenkerns in das Joch ist auf die scharfen Kanten der Kernspäne zu achten. Die Isolation zwischen den Ölkanälen, insbesondere an den scharfen Kanten der Späne im Ölkanal, muss umgehend gemessen werden, um eine Mehrfacherdung des Eisenkerns durch Späneverklebung zu verhindern. Beispielsweise wurde bei einem 220-kV-Transformator mit 120 MVA nach dem Austausch der Wicklung auf der Niederspannungsseite und dem Wiedereinsetzen des Jochs die Isolation zwischen den Ölkanälen mit 0 gemessen, da die scharfe Kante der Späne beim Wiedereinsetzen nicht bemerkt und die Isolation zwischen den Ölkanälen nicht rechtzeitig gemessen wurde. Es dauerte lange, bis festgestellt wurde, dass der Ölkanal an der scharfen Kante der Kernspäne einen Kurzschluss aufwies.

(4) Ersetzen Sie das Wicklungsmaterial durch ein Material mit hoher Kurzschlussfestigkeit.

Die mechanische Festigkeit der verbesserten Transformatorwicklung wird im Wesentlichen durch folgende zwei Aspekte bestimmt:

① Erstens wird die mechanische Festigkeit der Wicklung durch die Eigenschaften ihrer eigenen Struktur bestimmt;

② Die zweite mechanische Festigkeit wird durch die Abstützung an der Innendurchmesserseite der Wicklung, die axiale Kompressionsstruktur der Wicklung und den Herstellungsprozess der Zugplatten und Klemmen bestimmt. Derzeit verwenden die meisten Transformatorenhersteller halbharte Kupferdrähte oder selbstklebende, transponierte Leiter, um die Kurzschlussfestigkeit der Wicklung selbst zu verbessern, verwenden hochwertigere Pappzylinder oder erhöhen die Anzahl der Verstrebungen, um die Radialfestigkeit der Wicklung zu erhöhen, und verwenden Zugplatten oder Federbolzen, um die Axialfestigkeit der Wicklungsgruppe zu verbessern.

Als technische Abteilung des Herstellers von Leistungstransformatoren sollten wir bei der technischen Vorführung vor der Unterzeichnung des Transformator-Verkaufsvertrags und beim Austausch der Transformatorwicklung die Kurzschlussfestigkeit der Wicklung gründlich untersuchen und ihr gebührende Aufmerksamkeit widmen.

(5) Trocknung des Transformators

Da der Transformator nach einem Kurzschluss lange Zeit überholt werden muss, können zwei Maßnahmen ergriffen werden, um zu verhindern, dass der Transformator Feuchtigkeit aufnimmt:

① Vor Arbeitsende eines jeden Tages muss der Transformator abgedeckt und mit einer Vakuumpumpe evakuiert werden, um freies Wasser von der Oberfläche des Transformatorgehäuses zu entfernen. Am nächsten Arbeitstag wird das Vakuum mit trockenem Stickstoff oder trockener Luft aufgehoben. In der Regel kann der Transformator nach 24 Stunden Heißölzirkulation nach der Wartung direkt wieder in Betrieb genommen werden.

2. Zweitens sind nach Abschluss der Arbeiten täglich Maßnahmen zum Schutz des Transformators vor Regen zu ergreifen. Nach Abschluss der Arbeiten wird der Transformator mittels Heißölsprühverfahren getrocknet, was in der Regel 7 bis 10 Tage dauert.

(6) Weitere Vorsichtsmaßnahmen

Nach einem Kurzschlussunfall am Transformator sind neben den üblichen Prüfverfahren die Fehlerursache anhand der Ergebnisse von Transformatoröl-, Gasrelais-, Wicklungswiderstands-, Wicklungskapazitäts- und Wicklungsverformungsmessungen zu beurteilen und zu analysieren. Dabei sind die Verformung der Wicklungen, die Verschiebung und Lockerung der Eisenkerne und Klemmen zu überprüfen. Anschließend sind das Reparaturkonzept und die Präventivmaßnahmen für den Transformator festzulegen. Muss die Wicklung aufgrund schwerwiegender Verformungen infolge des Kurzschlussunfalls ausgetauscht werden, ist auf die korrekte Montage der Eisenkernspäne, die Trocknung aller Isolierteile, die Behandlung des Transformatoröls und die vollständige Trocknung des Transformators zu achten.