Przyczyny nagłego zwarcia transformatora

■ Kontrola i testowanie uzwojeń

Gdy transformator ulega zwarciu, pod wpływem działania siły elektrodynamicznej uzwojenie jest jednocześnie poddawane naciskowi, rozciąganiu, zginaniu i innym siłom, co powoduje silne ukrycie usterki, której niełatwo sprawdzić i naprawić, dlatego uzwojenie należy sprawdzić po wystąpieniu zwarcia.

■ Pomiar rezystancji stałej transformatora

Na podstawie zmierzonej wartości rezystancji DC transformatora, sprawdzany jest stopień asymetrii rezystancji DC uzwojenia i porównywany z poprzednią wartością zmierzoną, co pozwala na skuteczne zbadanie uszkodzenia uzwojenia transformatora. Na przykład, po zwarciu transformatora, rezystancja DC w kierunku C po stronie niskiego napięcia wzrosła o około 10%, co sugeruje możliwość pojawienia się nowych nitek w uzwojeniu. Ostatecznie uzwojenie zostało wyjęte do inspekcji i stwierdzono, że jedna nitka uzwojenia fazy C była zerwana.

■ Pomiar pojemności uzwojeń transformatora

Pojemność uzwojenia składa się z pojemności uzwojenia zwój po zwoju, warstwa po warstwie i ciasto po cieście oraz pojemności uzwojenia. Pojemność ta jest związana z odstępem między uzwojeniami a rdzeniem żelaznym i masą, odstępem między uzwojeniami a rdzeniem żelaznym, odstępem między uzwojeniami, odstępem między warstwami i odstępem między ciastami. Odkształcone uzwojenie zazwyczaj wygina się w kształt litery „S”, co prowadzi do zmniejszenia odstępu między uzwojeniem a rdzeniem żelaznym i zwiększenia pojemności uzwojenia do masy. Im mniejszy odstęp, tym większa zmiana pojemności. Dlatego pojemność uzwojenia może pośrednio odzwierciedlać stopień odkształcenia uzwojenia.

■ Kontrola po podniesieniu pokrywy

Po zawieszeniu pokrywy transformatora, jeśli wewnątrz transformatora znajduje się stopiony żużel miedziany, żużel aluminiowy lub fragmenty papieru kablowego o wysokiej gęstości, można stwierdzić, że uzwojenie uległo znacznemu odkształceniu i zerwaniu żyły. Ponadto stopień uszkodzenia uzwojenia można ocenić na podstawie przemieszczenia i upadku bloku podtrzymującego uzwojenie, położenia płyty dociskowej, przemieszczenia sworznia dociskowego itp.

■ Kontrola rdzenia żelaznego i zacisku

Żelazny rdzeń transformatora powinien mieć wystarczającą wytrzymałość mechaniczną, gwarantowaną przez wytrzymałość wszystkich elementów zaciskowych na rdzeniu i ich złączach. Gdy uzwojenie generuje siłę elektryczną, siła osiowa uzwojenia zostanie zrównoważona przez siłę reakcji zacisku. Jeśli wytrzymałość zacisku i płyty zaciskowej jest mniejsza niż siła osiowa, zacisk, płyta zaciskowa i uzwojenie ulegną uszkodzeniu. Dlatego należy dokładnie sprawdzić stan rdzenia, zacisku, płyty zaciskowej i ich złączy, a także sprawdzić następujące warunki:

① Sprawdź, czy jarzmo na rdzeniu żelaznym porusza się w górę i w dół.

② Należy zmierzyć rezystancję izolacji pomiędzy śrubą przebijającą rdzeń a rdzeniem żelaznym, sprawdzić osłonę śruby przebijającej rdzeń pod kątem uszkodzeń oraz sprawdzić płytkę ciągnącą i łącznik płytki ciągnącej pod kątem uszkodzeń.

③ W przypadku zwarcia transformatora może dojść do przesunięcia między płytą dociskową a elementem zaciskowym, co może spowodować zerwanie lub spalenie uziemienia płyty dociskowej i żelaznego jarzma na trzpieniu dociskowym przez przetężenie. Dlatego w przypadku płyty dociskowej uzwojenia, oprócz sprawdzenia uszkodzeń trzpienia dociskowego i płyty dociskowej, należy sprawdzić, czy połączenie uziemiające między uzwojeniem a trzpieniem dociskowym i górnym jarzmem jest prawidłowe.

■ Analiza oleju i gazu transformatorowego

Po zwarciu transformatora, w przekaźniku gazowym może zgromadzić się duża ilość gazu. Dlatego po awarii transformatora, gaz w przekaźniku gazowym oraz olej w transformatorze można poddać analizie chemicznej w celu określenia charakteru awarii.

■ Kwestie wymagające uwagi przy obsłudze zwarcia transformatora

(1) Podczas wymiany części izolacyjnych należy zapewnić ich prawidłowe działanie.

Podczas obróbki należy sprawdzić działanie wymienionych elementów izolacyjnych i można je użytkować dopiero po spełnieniu wymagań. Szczególną uwagę należy zwrócić na izolację drewnianego bloku ołowianego. Przed montażem drewniany blok należy umieścić w oleju transformatorowym o temperaturze około 80°C na pewien czas, aby zapewnić izolację.

(2) Badanie izolacji transformatora należy przeprowadzić po napełnieniu transformatora olejem i pozostawieniu go w stanie nieruchomym przez 24 godziny.

Ponieważ niektóre zwilżone elementy izolacyjne dyfundują na powierzchnię izolacyjną po długotrwałym zanurzeniu w gorącym oleju, wady izolacji nie mogą być wykryte po wstrzyknięciu oleju. Na przykład, drewniany blok wsporczy z miedzianej szyny 10 kV został wymieniony po stronie niskiego napięcia transformatora 110 kV o mocy 31,5 MVA w trakcie obróbki. Po napełnieniu transformatora olejem wszystkie testy wypadły prawidłowo. Rezystancja izolacji strony niskiego napięcia 10 kV względem rdzenia żelaznego, zacisku i uziemienia spadła do około 1 MΩ. Po inspekcji wiszącej pokrywy stwierdzono, że izolacja drewnianego bloku wsporczego z miedzianej szyny 10 kV była bardzo niska. Dlatego test izolacji należy przeprowadzić wiarygodnie 24 godziny po napełnieniu transformatora olejem.

(3) Podczas ponownego montażu należy zwrócić uwagę na ostre narożniki rdzenia żelaznego

Podczas ponownego montażu rdzenia żelaznego na jarzmie, należy zwrócić uwagę na ostre narożniki układu scalonego rdzenia żelaznego i na czas zmierzyć izolację między kanałami olejowymi, zwłaszcza ostry narożnik układu scalonego przy kanale olejowym, aby zapobiec wielopunktowemu uziemieniu rdzenia żelaznego z powodu łączenia się układów scalonych. Na przykład, w transformatorze 220 kV o mocy 120 MVA, podczas wymiany uzwojenia po stronie niskiego napięcia i ponownego montażu jarzma, zmierzona izolacja między kanałami olejowymi wyniosła 0 po montażu, ponieważ ostry narożnik układu scalonego nie został zauważony podczas ponownej instalacji, a izolacja między kanałami olejowymi nie została zmierzona na czas. Długo trwało, zanim stwierdzono, że kanał olejowy został zwarty przy ostrym narożniku układu scalonego rdzenia.

(4) Wymień materiał uzwojenia na taki, który ma dużą odporność na zwarcie

Wytrzymałość mechaniczna uzwojenia transformatora o ulepszonej konstrukcji jest w głównej mierze determinowana przez następujące dwa aspekty:

① Po pierwsze, wytrzymałość mechaniczna uzwojenia jest określana przez czynniki jego własnej struktury;

② Drugim czynnikiem jest wytrzymałość mechaniczna, określana przez podparcie po stronie średnicy wewnętrznej uzwojenia, strukturę ściskania osiowego uzwojenia oraz proces produkcji płyt dociskowych i zacisków. Obecnie większość producentów transformatorów stosuje półtwardy drut miedziany lub samoprzylepny przewód transponowany, aby poprawić odporność samego uzwojenia na zwarcie, stosuje cylindry tekturowe o lepszej jakości lub zwiększa liczbę usztywnień, aby poprawić zdolność uzwojenia do wytrzymywania sił promieniowych, a także stosuje płyty dociskowe lub kołki sprężynowe, aby poprawić zdolność grupy uzwojeń do wytrzymywania sił osiowych.

Jako dział techniczny producenta transformatorów mocy, podczas demonstracji technicznej przed podpisaniem umowy sprzedaży transformatora i wymianą uzwojenia transformatora, należy dokładnie sprawdzić zdolność uzwojenia do przeciwzwarciowego działania i poświęcić jej odpowiednią uwagę.

(5) Suszenie transformatora

Ponieważ transformator po zwarciu wymaga długotrwałego remontu, można podjąć dwa środki zapobiegawcze, aby zapobiec zawilgoceniu transformatora:

① Przed zakończeniem każdego dnia pracy transformator należy przykryć, a następnie za pomocą pompy próżniowej usunąć nadmiar wody z powierzchni korpusu transformatora. Następnego dnia, po rozpoczęciu pracy, do usunięcia nadmiaru wody należy użyć suchego azotu lub suchego powietrza. Zasadniczo transformator można uruchomić bezpośrednio po 24 godzinach cyrkulacji gorącego oleju po konserwacji.

② Po drugie, po zakończeniu prac, każdego dnia, transformator będzie zabezpieczony przed deszczem. Po zakończeniu prac transformator będzie suszony metodą natrysku gorącego oleju, co zazwyczaj trwa od 7 do 10 dni.

(6) Inne środki ostrożności

Po zwarciu transformatora, oprócz jego konwencjonalnych badań, należy ocenić i przeanalizować charakter usterki, łącząc wyniki badań oleju transformatorowego, gazu przekaźnika gazowego, rezystancji uzwojenia prądu stałego, pojemności uzwojenia oraz pomiaru odkształcenia uzwojenia. Należy również sprawdzić odkształcenie uzwojeń, przemieszczenia i luzy rdzeni żelaznych i zacisków, a następnie określić plan naprawy i środki zapobiegawcze dla transformatora. W przypadku konieczności wymiany uzwojenia z powodu poważnego odkształcenia spowodowanego zwarciem transformatora, należy zwrócić uwagę na ponowny montaż wiórów rdzenia żelaznego, osuszenie wszystkich części izolacyjnych, obróbkę oleju transformatorowego i ogólne osuszenie transformatora.