Środki mające na celu poprawę odporności zwarciowej transformatorów mocy

Przegląd transformatorów mocy

Transformator mocy jest realizowany głównie z wykorzystaniem technologii elektroniki mocy, czyli redukcji częstotliwości. Poprzez zastosowanie odpowiedniego układu sterowania pracą urządzenia elektronicznego, energia elektryczna o jednej częstotliwości, napięciu i przebiegu może zostać przekształcona w energię elektryczną o innej częstotliwości, napięciu i przebiegu. Ponieważ objętość pośredniego transformatora izolacyjnego zależy od gęstości strumienia magnetycznego nasycenia materiału rdzenia żelaznego oraz maksymalnego dopuszczalnego wzrostu temperatury rdzenia żelaznego i uzwojenia, a gęstość strumienia magnetycznego nasycenia jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości roboczej, zwiększenie częstotliwości roboczej może poprawić wykorzystanie sprawności rdzenia żelaznego, a tym samym zmniejszyć rozmiar transformatora i zwiększyć jego ogólną sprawność.

2. Środki mające na celu poprawę odporności zwarciowej transformatorów mocy

Bezpieczna, ekonomiczna i niezawodna praca oraz wydajność transformatorów zależą od jakości ich produkcji, środowiska pracy i jakości konserwacji. Niniejszy rozdział stanowi próbę odpowiedzi na pytania dotyczące skutecznych działań zapobiegających nagłym awariom transformatora podczas jego eksploatacji i konserwacji.

Sieć energetyczna jest często zwarta z powodu uderzeń piorunów, nieprawidłowego działania lub odmowy zabezpieczenia przekaźnikowego itp. Silne oddziaływanie prądu zwarciowego może uszkodzić transformator, dlatego należy podjąć wysiłki w celu poprawy wytrzymałości zwarciowej transformatora pod każdym względem. Wyniki statystyczne dotyczące wypadków zwarciowych transformatorów pokazują, że przyczyny produkcyjne stanowią około 80%, podczas gdy przyczyny związane z eksploatacją i konserwacją stanowią tylko około 10%. Środki związane z projektowaniem i produkcją omówiono w rozdziale 2, a ten rozdział koncentruje się na środkach, które należy podjąć podczas eksploatacji i konserwacji. W procesie eksploatacji i konserwacji, z jednej strony, należy zminimalizować zwarcia, zmniejszając w ten sposób liczbę uderzeń transformatora; z drugiej strony, odkształcenia uzwojenia transformatora powinny być testowane na czas, aby zapobiec problemom, zanim wystąpią.

(1) Standaryzuj konstrukcję i zwróć uwagę na proces kompresji osiowej podczas produkcji cewek. Podczas projektowania producent powinien nie tylko uwzględnić redukcję strat i poprawę poziomu izolacji transformatora, ale także rozważyć poprawę wytrzymałości mechanicznej i odporności transformatora na zwarcie. Z punktu widzenia procesu produkcyjnego, ponieważ wiele transformatorów wykorzystuje izolacyjne płyty dociskowe, a cewki wysokiego i niskiego napięcia dzielą jedną płytę dociskową, konstrukcja ta wymaga wysokiego poziomu technologii produkcji, a podkładki powinny być zagęszczone. Wysusz pojedynczą cewkę pod stałym ciśnieniem i zmierz wysokość cewki po kompresji; po przetworzeniu każdej cewki tej samej płyty dociskowej w powyższym procesie, dostosuj ją do tej samej wysokości, a urządzenie hydrauliczne zostanie użyte do wywarcia określonego nacisku na cewkę podczas montażu końcowego. Osiągnij wysokość zgodną z wymaganiami projektowymi i procesowymi. Podczas montażu ogólnego, oprócz zwrócenia uwagi na kompresję cewki wysokiego napięcia, należy zwrócić szczególną uwagę na kontrolę kompresji cewki niskiego napięcia.

(2) Przeprowadź test zwarciowy transformatora, aby zapobiec jego wystąpieniu. Niezawodność działania dużych transformatorów zależy po pierwsze od ich konstrukcji i poziomu procesu produkcyjnego, a po drugie od różnych testów urządzeń w trakcie eksploatacji, aby na czas zrozumieć warunki pracy urządzeń. Aby zrozumieć stabilność mechaniczną transformatora, możliwe jest wyeliminowanie jego słabych punktów poprzez testy zwarciowe, co zapewnia pewność co do wytrzymałości konstrukcyjnej transformatora.

(3) Używaj niezawodnej ochrony przekaźnikowej i automatycznego ponownego załączania. Zwarcie w systemie to wypadek, którego ludzie próbują uniknąć, ale nie mogą całkowicie uniknąć, zwłaszcza linia 10 kV jest bardzo prawdopodobna, aby spowodować zwarcie z powodu niewłaściwej obsługi, wejścia małych zwierząt, siły zewnętrznej i odpowiedzialności użytkownika. Dlatego transformator, który został oddany do eksploatacji, powinien być w pierwszej kolejności wyposażony w niezawodne zasilanie prądem stałym dla systemu zabezpieczającego i zapewnić poprawność działania zabezpieczenia. W połączeniu z obecną sytuacją, że zewnętrzna wytrzymałość zwarciowa transformatora jest słaba podczas pracy, niekorzystne czynniki powinny być brane pod uwagę w przypadku automatycznego ponownego załączania lub wymuszonego uruchomienia po wyłączeniu zwarcia systemu, w przeciwnym razie czasami pogorszy to uszkodzenie transformatora, a nawet utraci możliwość ponownej naprawy. Obecnie niektóre działy operacyjne zrezygnowały ze stosowania funkcji ponownego załączania linii napowietrznych w pobliżu (np. w promieniu 2 km) lub linii kablowych, zależnie od prawdopodobieństwa, że ​​zwarcie zostanie automatycznie usunięte w mgnieniu oka, lub odpowiednio wydłużą odstęp między załączeniami, aby zminimalizować problemy spowodowane brakiem ponownego załączenia. Ryzyko wyzwolenia zwarciowego powinno być ograniczone w jak największym stopniu.

(4) Aktywnie przeprowadzaj badania odkształceń i diagnostykę uzwojeń transformatora. Zazwyczaj po uderzeniu w transformator prądu zwarciowego uzwojenie ulega częściowemu odkształceniu i nawet jeśli nie zostanie uszkodzone od razu, może pozostawić po sobie poważne, ukryte problemy. Po pierwsze, zmienia się odstęp izolacyjny, a izolacja stała ulega uszkodzeniu, co powoduje wyładowania niezupełne. W przypadku przepięcia piorunowego możliwe jest wystąpienie przebicia międzyzwojowego i międzywarstwowego, skutkującego nagłymi uszkodzeniami izolacji. Nawet przy normalnym napięciu roboczym, uszkodzenia izolacji mogą być spowodowane długotrwałym działaniem wyładowań niezupełnych.

Dlatego też aktywne przeprowadzanie diagnostyki deformacji uzwojeń transformatorów, terminowe wykrywanie wadliwych transformatorów oraz planowa kontrola i konserwacja osłon mogą nie tylko zaoszczędzić wiele zasobów ludzkich i materiałowych, ale także odegrać niezwykle ważną rolę w zapobieganiu wypadkom transformatorów.

Rozkład zerowy i biegunowy funkcji przenoszenia H(jw) (tj. charakterystyka odpowiedzi częstotliwościowej) jest ściśle powiązany z komponentami i metodami połączeń w sieci dwuportowej. Wiele wyników badań eksperymentalnych pokazuje, że uzwojenia transformatorów zwykle mają więcej punktów rezonansowych w zakresie częstotliwości 10 kHz–1 MHz. Gdy częstotliwość jest niższa niż 10 kHz, indukcyjność uzwojenia odgrywa główną rolę, punkt rezonansowy jest zwykle mniejszy i jest mniej wrażliwy na zmiany pojemności rozproszonej; gdy częstotliwość przekracza 1 MHz, indukcyjność uzwojenia jest omijana przez pojemność rozproszoną, a punkt rezonansowy również ulega odpowiedniemu zmniejszeniu, jest mniej wrażliwy na zmiany indukcyjności, a wraz ze wzrostem częstotliwości, pojemność rozproszona pętli testowej (przewodu) również będzie miała znaczący wpływ na wyniki testu.

Ze względu na wysoki koszt testera odkształceń uzwojeń transformatora i konieczność zatrudnienia wysoko wykwalifikowanego personelu, jego powszechne zastosowanie w produkcji i eksploatacji jest utrudnione. Dlatego w praktyce metoda oceny odkształceń uzwojenia na podstawie zmiany pojemności uzwojenia transformatora może być użytecznym uzupełnieniem metody odpowiedzi częstotliwościowej. Zwłaszcza gdy metoda odpowiedzi częstotliwościowej nie spełnia wymagań, stan roboczy uzwojenia transformatora można ocenić w czasie, porównując skumulowaną zmierzoną pojemność w poziomie i w pionie, co pozwala zmniejszyć prawdopodobieństwo awarii i zapewnić bezpieczną i stabilną pracę sieci elektroenergetycznej.

(5) Wzmocnić kontrolę podczas budowy, eksploatacji i konserwacji oraz stosować niezawodny system zabezpieczeń zwarciowych. Podczas instalacji transformatora na miejscu, prace budowlane muszą być wykonywane ściśle zgodnie z instrukcjami i specyfikacjami producenta, jakość musi być ściśle kontrolowana, a odpowiednie środki muszą zostać podjęte w celu wyeliminowania wykrytych ukrytych zagrożeń. Personel odpowiedzialny za eksploatację i konserwację powinien wzmocnić kontrolę, konserwację i zarządzanie gwarancją transformatora, aby zapewnić jego dobry stan techniczny, a także podjąć odpowiednie środki w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa wystąpienia zwarć na wyjściu i w jego pobliżu. Aby w jak największym stopniu uniknąć zwarć w systemie, w przypadku transformatorów oddanych do eksploatacji, należy w pierwszej kolejności wyposażyć je w niezawodny system zabezpieczenia prądu stałego, aby zapewnić poprawność działania zabezpieczeń. Technologia testowania metodą odpowiedzi częstotliwościowej mierzy stan transformatora po wystąpieniu zwarcia i celowo sprawdza jego obudowę zgodnie z wynikami testów, co może skutecznie zapobiec wystąpieniu poważnych awarii.

To, czy transformator jest w stanie wytrzymać różne prądy zwarciowe, zależy głównie od konstrukcji i procesu produkcyjnego transformatora, a także od zarządzania eksploatacją, warunków pracy i poziomu technologii budowlanej. Zwarcie transformatora jest niezwykle szkodliwe dla funkcjonowania sieci elektroenergetycznej. Aby uniknąć takich wypadków, należy podjąć skuteczne środki kontroli, uwzględniające różne aspekty, aby zapewnić bezpieczną i stabilną pracę transformatorów i sieci elektroenergetycznych.