Cause di cortocircuito improvviso del trasformatore

■ Ispezione e collaudo dell'avvolgimento

Quando il trasformatore è in cortocircuito, sotto l'azione della forza elettrodinamica, l'avvolgimento è contemporaneamente soggetto a pressione, tensione, flessione e altre forze, con conseguente forte occultamento del guasto, che risulta difficile da individuare e riparare; pertanto, l'avvolgimento deve essere controllato dopo il guasto da cortocircuito.

■ Misura della resistenza in corrente continua del trasformatore

In base al valore misurato della resistenza in corrente continua del trasformatore, viene verificato il grado di squilibrio della resistenza in corrente continua dell'avvolgimento e confrontato con il valore misurato in precedenza, consentendo di indagare efficacemente sui danni all'avvolgimento del trasformatore. Ad esempio, dopo un cortocircuito in un trasformatore, la resistenza in corrente continua nella direzione C sul lato a bassa tensione è aumentata di circa il 10%, facendo supporre la presenza di nuovi fili nell'avvolgimento. Infine, l'avvolgimento è stato estratto per l'ispezione e si è constatato che un filo dell'avvolgimento di fase C era rotto.

■ Misura della capacità dell'avvolgimento del trasformatore

La capacità dell'avvolgimento è composta dalla capacità tra spire, tra strati e tra le spire, nonché dalla capacità dell'avvolgimento stesso. Questa capacità è correlata alla distanza tra gli avvolgimenti, il nucleo di ferro e la terra, alla distanza tra gli avvolgimenti, tra gli strati e tra le spire. Quando l'avvolgimento si deforma, generalmente si piega a forma di "S", il che comporta una minore distanza tra l'avvolgimento e il nucleo di ferro e una maggiore capacità dell'avvolgimento verso terra. Minore è la distanza, maggiore è la variazione di capacità. Pertanto, la capacità dell'avvolgimento può riflettere indirettamente il grado di deformazione dell'avvolgimento.

■ Ispezione dopo aver sollevato il coperchio

Dopo aver rimosso il coperchio del trasformatore, se si riscontra la presenza di scorie di rame fuso, scorie di alluminio o frammenti di carta per cavi ad alta densità al suo interno, si può dedurre che l'avvolgimento ha subito un notevole grado di deformazione e rottura dei fili. Inoltre, il grado di danneggiamento dell'avvolgimento può essere valutato anche in base allo spostamento e all'abbassamento del supporto dell'avvolgimento, alla posizione della piastra di pressione, allo spostamento del perno di pressione, ecc.

■ Ispezione del nucleo di ferro e del morsetto

Il nucleo di ferro del trasformatore deve possedere una resistenza meccanica sufficiente, garantita dalla robustezza di tutti i morsetti di fissaggio al nucleo e dei relativi connettori. Quando l'avvolgimento genera una forza elettrica, la forza assiale dell'avvolgimento viene bilanciata dalla forza di reazione del morsetto. Se la resistenza del morsetto e della piastra di trazione è inferiore alla forza assiale, il morsetto, la piastra di trazione e l'avvolgimento si danneggeranno. Pertanto, è necessario controllare attentamente le condizioni del nucleo di ferro, del morsetto, della piastra di trazione e dei relativi connettori, verificando le seguenti condizioni:

① Verificare se il pezzetto di giogo sul nucleo di ferro si muove su e giù.

② La resistenza di isolamento tra la vite di perforazione del nucleo e il nucleo di ferro deve essere misurata, la guaina della vite di perforazione del nucleo deve essere controllata per eventuali danni e la piastra di trazione e il connettore della piastra di trazione devono essere controllati per eventuali danni.

③ Quando il trasformatore è in cortocircuito, potrebbe verificarsi uno spostamento tra la piastra di pressatura e il pezzo di serraggio, che potrebbe causare il distacco o la bruciatura, per sovracorrente, del collegamento di messa a terra della piastra di pressatura e del giogo di ferro sul perno di pressatura. Pertanto, per la piastra di pressatura dell'avvolgimento, oltre a verificare eventuali danni al perno di pressatura e alla piastra stessa, è necessario controllare che il collegamento di messa a terra tra l'avvolgimento, il perno di pressatura e il giogo superiore sia affidabile.

■ Analisi dell'olio e del gas dei trasformatori

In seguito a un cortocircuito che colpisce il trasformatore, una grande quantità di gas può accumularsi nel relè del gas. Pertanto, dopo un incidente al trasformatore, il gas presente nel relè del gas e l'olio nel trasformatore possono essere prelevati per un'analisi chimica al fine di determinare la natura dell'incidente.

■ Aspetti da tenere in considerazione nella gestione dei guasti da cortocircuito dei trasformatori

(1) Garantire le prestazioni delle parti isolanti quando si sostituiscono le parti isolanti

Durante il trattamento, le prestazioni delle parti isolanti sostituite devono essere testate e possono essere utilizzate solo dopo aver soddisfatto i requisiti. Particolare attenzione deve essere prestata all'isolamento del blocco di legno del supporto in piombo. Il blocco di legno deve essere immerso in olio per trasformatori termici a circa 80 °C per un certo periodo di tempo prima dell'installazione per garantire l'isolamento del blocco di legno.

(2) La prova di isolamento del trasformatore deve essere eseguita dopo che il trasformatore è stato riempito d'olio e lasciato immobile per 24 ore

Poiché alcune parti isolanti smorzate diffondono umidità sulla superficie isolante dopo essere state immerse a lungo in olio caldo, i difetti di isolamento non possono essere rilevati dopo l'iniezione di olio. Ad esempio, durante un trattamento, un blocco di legno di supporto di una barra di rame da 10 kV è stato sostituito sul lato a bassa tensione di un trasformatore da 31,5 MVA 110 kV. Dopo aver riempito il trasformatore con olio, tutti i test sono risultati normali. La resistenza di isolamento del lato a bassa tensione da 10 kV verso il nucleo di ferro, il morsetto e la terra si è ridotta a circa 1 MΩ. Dopo l'ispezione del coperchio di sospensione, si è constatato che l'isolamento del blocco di legno di supporto della barra di rame da 10 kV era molto basso. Pertanto, il test di isolamento deve essere eseguito in modo affidabile 24 ore dopo che il trasformatore è ancora riempito d'olio.

(3) Bisogna prestare attenzione agli angoli vivi del nucleo di ferro durante il riassemblaggio

Quando si reinstalla il nucleo di ferro sul giogo, prestare attenzione all'angolo acuto del chip del nucleo di ferro e misurare tempestivamente l'isolamento tra i canali dell'olio, in particolare l'angolo acuto del chip in corrispondenza del canale dell'olio, per evitare che il nucleo di ferro subisca cortocircuiti a causa del contatto tra i chip. Ad esempio, per un trasformatore da 220 kV con 120 MVA, durante la sostituzione dell'avvolgimento sul lato di bassa tensione e il rimontaggio del giogo, l'isolamento tra i canali dell'olio è stato misurato a 0 dopo l'installazione perché l'angolo acuto del chip non è stato notato durante il rimontaggio e l'isolamento tra i canali dell'olio non è stato misurato in tempo. Ci è voluto molto tempo per scoprire che il canale dell'olio era in cortocircuito in corrispondenza dell'angolo acuto del chip del nucleo.

(4) Sostituire il materiale dell'avvolgimento con un materiale ad alta resistenza ai cortocircuiti

La resistenza meccanica dell'avvolgimento del trasformatore con struttura migliorata è determinata principalmente dai seguenti due aspetti:

① In primo luogo, la resistenza meccanica dell'avvolgimento è determinata da fattori relativi alla sua struttura stessa;

② Il secondo fattore è la resistenza meccanica, determinata dal supporto sul lato del diametro interno dell'avvolgimento, dalla struttura di compressione assiale dell'avvolgimento e dal processo di fabbricazione delle piastre di trazione e dei morsetti. Attualmente, la maggior parte dei produttori di trasformatori utilizza filo di rame semiduro o conduttore trasposto autoadesivo per migliorare la capacità anti-cortocircuito dell'avvolgimento stesso, utilizza cilindri di cartone di migliore qualità o aumenta il numero di rinforzi per migliorare la capacità dell'avvolgimento di resistere alla forza radiale e utilizza piastre di trazione o perni a molla per migliorare la capacità del gruppo di avvolgimenti di resistere alla forza assiale.

In qualità di ufficio tecnico del produttore di trasformatori di potenza, durante la dimostrazione tecnica precedente alla firma del contratto di vendita del trasformatore e alla sostituzione dell'avvolgimento, è necessario esaminare a fondo e prestare la dovuta attenzione alla capacità di protezione dai cortocircuiti dell'avvolgimento.

(5) Asciugatura del trasformatore

Poiché il trasformatore necessita di una revisione a lungo termine dopo essere stato colpito da un cortocircuito, si possono adottare due misure per evitare che si inumidisca:

① Innanzitutto, prima della fine di ogni giornata lavorativa, il trasformatore deve essere coperto e si deve utilizzare una pompa a vuoto per rimuovere l'acqua libera dalla superficie del corpo del trasformatore. All'inizio del giorno successivo, si deve utilizzare azoto secco o aria secca per eliminare il vuoto. In genere, dopo la manutenzione, il trasformatore può essere messo in funzione direttamente dopo 24 ore di circolazione dell'olio caldo.

② In secondo luogo, al termine di ogni giornata lavorativa, è necessario adottare misure di protezione dalla pioggia per il trasformatore. Una volta completati i lavori, il trasformatore deve essere asciugato mediante spruzzatura di olio caldo, operazione che generalmente richiede dai 7 ai 10 giorni.

(6) Altre precauzioni

A seguito di un cortocircuito che ha colpito il trasformatore, oltre alle prove convenzionali, è necessario valutare e analizzare la natura del guasto combinando i risultati delle prove sull'olio del trasformatore, sul gas relè, sulla resistenza in corrente continua degli avvolgimenti, sulla capacità degli avvolgimenti e sulla misurazione della deformazione degli avvolgimenti. Bisogna inoltre verificare la deformazione degli avvolgimenti, lo spostamento e l'allentamento dei nuclei di ferro e dei morsetti, e infine determinare il piano di intervento e le misure preventive per il trasformatore. Qualora sia necessaria la sostituzione degli avvolgimenti a causa di gravi deformazioni provocate dal cortocircuito, occorre prestare particolare attenzione al riassemblaggio dei nuclei di ferro, all'asciugatura di tutte le parti isolanti, al trattamento dell'olio del trasformatore e all'asciugatura generale del trasformatore.