Medidas para mejorar la resistencia a cortocircuitos de los transformadores de potencia.

Descripción general de los transformadores de potencia

El transformador de potencia electrónico se realiza principalmente mediante el uso de tecnología electrónica de potencia. en una señal de frecuencia de potencia, es decir, reducción de frecuencia. Al adoptar un esquema de control apropiado para controlar el funcionamiento del dispositivo electrónico de potencia, la energía eléctrica de una frecuencia, voltaje y forma de onda puede convertirse en energía eléctrica de otra frecuencia, voltaje y forma de onda. Dado que el volumen del transformador de aislamiento intermedio depende de la densidad de flujo magnético de saturación del material del núcleo de hierro y del aumento máximo de temperatura admisible del núcleo de hierro y el devanado, y la densidad de flujo magnético de saturación es inversamente proporcional a la frecuencia de operación, aumentar su frecuencia de operación puede mejorar la utilización de la eficiencia del núcleo de hierro, reduciendo así el tamaño del transformador y aumentando su eficiencia general.

2. Medidas para mejorar la resistencia a cortocircuitos de los transformadores de potencia

El funcionamiento seguro, económico y fiable de los transformadores depende de su calidad de fabricación, el entorno operativo y el mantenimiento. Este capítulo aborda las medidas para prevenir eficazmente las fallas repentinas del transformador durante su operación y mantenimiento.

La red eléctrica suele sufrir cortocircuitos debido a rayos, fallos o rechazo de la protección de relés, etc. El fuerte impacto de la corriente de cortocircuito puede dañar el transformador, por lo que se deben realizar esfuerzos para mejorar su capacidad de resistencia a los cortocircuitos en todos los aspectos. Los resultados estadísticos de los accidentes por impacto de cortocircuito en transformadores muestran que las causas de fabricación representan aproximadamente el 80%, mientras que las causas de operación y mantenimiento representan solo alrededor del 10%. Las medidas relacionadas con el diseño y la fabricación se han tratado en el Capítulo 2, y este capítulo se centra en las medidas que deben adoptarse durante la operación y el mantenimiento. En el proceso de operación y mantenimiento, por un lado, deben minimizarse los fallos de cortocircuito, reduciendo así el número de impactos en el transformador; por otro lado, debe comprobarse a tiempo la deformación del bobinado del transformador para prevenir problemas antes de que se produzcan.

(1) Estandarizar el diseño y prestar atención al proceso de compresión axial de la fabricación de bobinas. Al diseñar, el fabricante no solo debe considerar la reducción de pérdidas y la mejora del nivel de aislamiento del transformador, sino también la mejora de la resistencia mecánica y la resistencia a fallas de cortocircuito del transformador. En términos del proceso de fabricación, dado que muchos transformadores utilizan placas de presión aislantes, y las bobinas de alta y baja tensión comparten una placa de presión, esta estructura requiere un alto nivel de tecnología de fabricación, y las almohadillas deben densificarse. Secar una sola bobina a presión constante y medir la altura de la bobina después de la compresión; después de que cada bobina de la misma placa de presión se procesa mediante el proceso anterior, se ajusta a la misma altura, y se utiliza un dispositivo hidráulico para aplicar la presión especificada a la bobina durante el ensamblaje final. Alcanzar la altura de los requisitos de diseño y proceso. En el ensamblaje general, además de prestar atención a la compresión de la bobina de alta tensión, se debe prestar especial atención al control de la compresión de la bobina de baja tensión.

(2) Realice una prueba de cortocircuito en el transformador para prevenirlo. La fiabilidad operativa de los transformadores de gran tamaño depende, en primer lugar, de su estructura y del nivel de su proceso de fabricación, y en segundo lugar, de diversas pruebas realizadas durante su funcionamiento para comprender a tiempo las condiciones de trabajo del equipo. Para comprender la estabilidad mecánica del transformador, es posible mejorar sus puntos débiles mediante pruebas de cortocircuito, lo que garantiza que su resistencia estructural esté diseñada con precisión.

(3) Utilice protección de relé confiable y sistema de reconexión automática. El accidente de cortocircuito en el sistema es un accidente que las personas intentan evitar pero no pueden evitar por completo, especialmente la línea de 10 kV es muy propensa a causar un accidente de cortocircuito debido a operación incorrecta, entrada de animales pequeños, fuerza externa y responsabilidad del usuario. Por lo tanto, para el transformador que se ha puesto en funcionamiento, primero debe estar equipado con una fuente de alimentación de CC confiable para el sistema de protección y garantizar la correcta acción de protección. Combinado con la situación actual de que la fuerza de cortocircuito externa del transformador es débil en operación, se deben considerar los factores desfavorables para la reconexión automática o puesta en servicio forzada después de la desconexión del sistema por cortocircuito, de lo contrario, a veces se agravará el daño del transformador e incluso se perderá la posibilidad de reparación. Actualmente, algunos departamentos operativos han cancelado el uso del recierre para líneas aéreas cercanas (como a menos de 2 km) o líneas de cable, según la probabilidad de que la falla por cortocircuito pueda eliminarse automáticamente al instante, o bien, extienden adecuadamente el intervalo entre cierres para reducir los problemas causados ​​por la falta de recierre. El riesgo de disparo por cortocircuito debe minimizarse en la medida de lo posible.

(4) Realizar activamente pruebas de deformación y diagnóstico de los devanados del transformador. Generalmente, después de que el transformador se ve afectado por una corriente de cortocircuito, el devanado se deforma parcialmente, y aunque no se dañe de inmediato, puede dejar un problema oculto grave. Primero, la distancia de aislamiento cambiará y el aislamiento sólido se dañará, lo que provocará una descarga parcial. Al encontrarse con una sobretensión por rayo, es posible que se produzca una ruptura entre espiras y entre capas, lo que provoca accidentes de aislamiento repentinos. Incluso bajo tensión de operación normal, los accidentes de ruptura de aislamiento pueden ser causados ​​por el efecto a largo plazo de la descarga parcial.

Por lo tanto, llevar a cabo activamente el diagnóstico de la deformación del bobinado del transformador, la detección oportuna de transformadores defectuosos y la verificación y el mantenimiento planificados de la carcasa no solo pueden ahorrar una gran cantidad de mano de obra y recursos materiales, sino que también desempeñan un papel extremadamente importante en la prevención de accidentes con transformadores.

La distribución de ceros y polos de la función de transferencia H(jw) (es decir, la característica de respuesta en frecuencia) está estrechamente relacionada con los componentes y los métodos de conexión en la red de dos puertos. Numerosos resultados de investigaciones experimentales muestran que los devanados de transformadores suelen tener más puntos de resonancia en el rango de frecuencia de 10 kHz a 1 MHz. Cuando la frecuencia es inferior a 10 kHz, la inductancia del devanado desempeña un papel fundamental, el punto de resonancia suele ser menor y es menos sensible a los cambios de la capacitancia distribuida; cuando la frecuencia supera 1 MHz, la inductancia del devanado es compensada por la capacitancia distribuida, y el punto de resonancia también se reduce en consecuencia, siendo menos sensible a los cambios en la inductancia, y a medida que aumenta la frecuencia, la capacitancia parásita del bucle de prueba (cable) también tendrá un impacto significativo en los resultados de la prueba.

Debido a que el comprobador de deformación de bobinados de transformadores es costoso y requiere personal altamente cualificado, su uso en producción y operación es limitado. Por lo tanto, en la práctica, el método de evaluación de la deformación del bobinado mediante la variación de su capacitancia puede ser un complemento útil al método de respuesta en frecuencia. Especialmente cuando este último no cumple las condiciones, el estado de funcionamiento del bobinado del transformador puede determinarse a tiempo comparando la capacitancia medida acumulada horizontal y verticalmente, lo que reduce la probabilidad de accidentes y garantiza el funcionamiento seguro y estable de la red eléctrica.

(5) Reforzar la inspección en la construcción del sitio y la operación y mantenimiento, y utilizar un sistema confiable de protección contra cortocircuitos. Al instalar el transformador en el sitio, la construcción debe realizarse en estricta conformidad con las instrucciones y especificaciones del fabricante, la calidad debe controlarse rigurosamente y deben tomarse las medidas correspondientes para eliminar los peligros ocultos encontrados. El personal de operación y mantenimiento debe reforzar la inspección, el mantenimiento y la gestión de garantía del transformador para asegurar que el transformador esté en buenas condiciones de funcionamiento, y tomar las medidas correspondientes para reducir la probabilidad de fallas de cortocircuito en la salida y áreas cercanas. Para evitar la falla de cortocircuito del sistema en la medida de lo posible, para los transformadores que ya están en operación, primero equipar un sistema de CC confiable para el sistema de protección para asegurar la corrección de la acción de protección; la tecnología de prueba del método de respuesta en frecuencia mide el estado del transformador después de ser impactado por un disparo de cortocircuito, y verifica intencionalmente la cubierta de acuerdo con los resultados de la prueba, lo que puede evitar la ocurrencia de accidentes mayores.

La capacidad de un transformador para soportar diversas corrientes de cortocircuito depende principalmente de su diseño estructural y proceso de fabricación, y está estrechamente relacionada con la gestión operativa, las condiciones de operación y el nivel de tecnología de construcción. Un cortocircuito en un transformador resulta extremadamente perjudicial para el funcionamiento de la red eléctrica. Para evitar accidentes, se deben adoptar medidas de control eficaces desde diversos aspectos para garantizar el funcionamiento seguro y estable de los transformadores y de la red eléctrica.