Ukrepi za izboljšanje kratkostične odpornosti energetskih transformatorjev

Pregled energetskih transformatorjev

Elektronski energetski transformator se v glavnem realizira z uporabo tehnologije močnostne elektronike. pretvori v signal omrežne frekvence, torej z zmanjšanjem frekvence. Z ustrezno krmilno shemo za nadzor delovanja močnostne elektronske naprave se lahko električna energija ene frekvence, napetosti in valovne oblike pretvori v električno energijo druge frekvence, napetosti in valovne oblike. Ker je prostornina vmesnega izolacijskega transformatorja odvisna od gostote nasičenega magnetnega pretoka materiala železnega jedra in največjega dovoljenega dviga temperature železnega jedra in navitja, gostota nasičenega magnetnega pretoka pa je obratno sorazmerna z delovno frekvenco, lahko povečanje njegove delovne frekvence izboljša izkoristek železnega jedra, s čimer se zmanjša velikost transformatorja in poveča njegov splošni izkoristek.

2. Ukrepi za izboljšanje kratkostične odpornosti energetskih transformatorjev

Varno, ekonomično in zanesljivo delovanje ter izhodna moč transformatorjev sta odvisna od njihove lastne kakovosti izdelave, delovnega okolja in kakovosti vzdrževanja. To poglavje poskuša odgovoriti na ukrepe za učinkovito preprečevanje nenadne okvare transformatorja med delovanjem in vzdrževanjem.

V električnem omrežju pogosto pride do kratkega stika zaradi udara strele, okvare ali odpovedi relejne zaščite itd. Močan vpliv kratkostičnega toka lahko poškoduje transformator, zato si je treba prizadevati za izboljšanje odpornosti transformatorja na kratek stik z vseh vidikov. Statistični rezultati nesreč s kratkim stikom transformatorja kažejo, da proizvodni razlogi predstavljajo približno 80 %, medtem ko obratovalni in vzdrževalni razlogi predstavljajo le približno 10 %. Ukrepi, povezani z načrtovanjem in izdelavo, so bili obravnavani v 2. poglavju, to poglavje pa se osredotoča na ukrepe, ki jih je treba sprejeti med obratovanjem in vzdrževanjem. Med obratovanjem in vzdrževanjem je treba po eni strani čim bolj zmanjšati število kratkostičnih napak, s čimer se zmanjša število udarcev v transformator, po drugi strani pa je treba pravočasno preveriti deformacijo navitja transformatorja, da se preprečijo težave, preden se pojavijo.

(1) Standardizirajte zasnovo in bodite pozorni na postopek aksialne kompresije pri izdelavi tuljav. Pri načrtovanju mora proizvajalec ne le zmanjšati izgube in izboljšati izolacijsko raven transformatorja, temveč tudi izboljšati mehansko trdnost in odpornost transformatorja proti kratkemu stiku. Kar zadeva proizvodni proces, ker mnogi transformatorji uporabljajo izolacijske tlačne plošče, visokonapetostne in nizkonapetostne tuljave pa si delijo tlačno ploščo, ta struktura zahteva visoko raven proizvodne tehnologije, blazinice pa morajo biti zgoščene. Posamezno tuljavo posušite pri konstantnem tlaku in po stiskanju izmerite višino tuljave; po obdelavi vsake tuljave iste tlačne plošče z zgornjim postopkom se ta nastavi na enako višino in se s hidravlično napravo med končno montažo na tuljavo uporabi določen tlak. Dosezite višino, ki ustreza zahtevam načrtovanja in postopka. Pri splošni montaži je treba poleg stiskanja visokonapetostne tuljave posebno pozornost nameniti tudi nadzoru stiskanja nizkonapetostne tuljave.

(2) Izvedite preizkus kratkega stika na transformatorju, da preprečite njegov nastanek, še preden se zgodi. Zanesljivost delovanja velikih transformatorjev je najprej odvisna od njihove strukture in ravni proizvodnega procesa, nato pa od različnih preizkusov opreme med delovanjem, da se pravočasno razumejo delovni pogoji opreme. Za razumevanje mehanske stabilnosti transformatorja je mogoče izboljšati njegove šibke člene s preizkusi kratkega stika, da se zagotovi zanesljiva konstrukcijska trdnost transformatorja.

(3) Uporabite zanesljivo relejno zaščito in sistem samodejnega ponovnega vklopa. Kratki stik v sistemu je nesreča, ki se ji ljudje poskušajo izogniti, vendar se ji ne morejo popolnoma izogniti, zlasti na 10 kV vodniku je zelo verjetno, da bo povzročil kratek stik zaradi napačnega upravljanja, vstopa majhnih živali, zunanje sile in odgovornosti uporabnika. Zato je treba transformator, ki je bil dan v obratovanje, najprej opremiti z zanesljivim enosmernim napajanjem za zaščitni sistem in zagotoviti pravilno delovanje zaščite. Glede na trenutno stanje, ko je zunanja kratkostična trdnost transformatorja med delovanjem slaba, je treba upoštevati neugodne dejavnike za samodejni ponovni vklop ali prisilni zagon po izklopu kratkega stika v sistemu, sicer se lahko včasih poslabša škoda na transformatorju in celo izgubi možnost ponovnega popravila. Trenutno so nekateri obratovalni oddelki preklicali uporabo ponovnega vklopa za nadzemne vode v bližini (na primer znotraj 2 km) ali kabelske vode glede na verjetnost, ali se lahko kratkostična napaka samodejno odpravi v trenutku, ali pa ustrezno podaljšati interval med vklopi, da se zmanjšajo težave, ki jih povzroča neuspešen ponovni vklop. Nevarnost kratkega stika je treba čim bolj odpraviti.

(4) Aktivno izvajajte testiranje deformacije in diagnosticiranje navitij transformatorjev. Običajno se navitje po tem, ko transformator prejme kratkostični tok, delno deformira in tudi če se ne poškoduje takoj, lahko povzroči resno skrito težavo. Najprej se spremeni izolacijska razdalja in poškoduje trdna izolacija, kar povzroči delno razelektritev. Pri prenapetosti strele lahko pride do preboja med ovoji in med pogačicami, kar povzroči nenadne poškodbe izolacije. Tudi pri normalni obratovalni napetosti lahko dolgotrajni učinek delne razelektritve povzroči preboj izolacije.

Zato aktivno izvajanje diagnoze deformacije navitja transformatorja, pravočasno odkrivanje okvarjenih transformatorjev ter načrtovano preverjanje in vzdrževanje pokrova ne le prihrani veliko delovne sile in materialnih virov, temveč igra tudi izjemno pomembno vlogo pri preprečevanju nesreč s transformatorji.

Porazdelitev ničelnega in polnega položaja prenosne funkcije H(jw) (torej frekvenčne odzivne karakteristike) je tesno povezana s komponentami in načini povezovanja v omrežju z dvema vratoma. Številni eksperimentalni rezultati kažejo, da imajo navitja transformatorjev običajno več resonančnih točk v frekvenčnem območju 10 kZ~1 MHz. Ko je frekvenca nižja od 10 kHz, ima induktivnost navitja pomembno vlogo, resonančna točka je običajno manjša in je manj občutljiva na spremembe porazdeljene kapacitivnosti; ko frekvenca preseže 1 MHz, porazdeljena kapacitivnost obide induktivnost navitja, zato se tudi resonančna točka ustrezno zmanjša, manj je občutljiva na spremembe induktivnosti. Z naraščanjem frekvence bo imela na rezultate preskusa pomemben vpliv tudi razpršena kapacitivnost preskusne zanke (vodnika).

Ker je tester deformacije navitja transformatorja drag in zahteva visoko usposobljeno osebje, ga ni enostavno široko uporabljati v proizvodnji in obratovanju. Zato se lahko v dejanskem delu metoda presoje deformacije navitja glede na spremembo kapacitivnosti navitja transformatorja uporabi kot koristen dodatek k metodi frekvenčnega odziva. Še posebej, kadar metoda frekvenčnega odziva nima ustreznih pogojev, je mogoče delovno stanje navitja transformatorja pravočasno zaznati s primerjavo akumulirane izmerjene kapacitivnosti vodoravno in navpično, da se zmanjša verjetnost nesreč in zagotovi varno in stabilno delovanje električnega omrežja.

(5) Okrepiti inšpekcijske preglede med gradnjo, obratovanjem in vzdrževanjem na lokaciji ter uporabiti zanesljiv sistem zaščite pred kratkim stikom. Pri namestitvi transformatorja na lokaciji je treba gradnjo izvesti v strogem skladu z navodili in specifikacijami proizvajalca, kakovost je treba strogo nadzorovati in sprejeti ustrezne ukrepe za odpravo ugotovljenih skritih nevarnosti. Osebje za upravljanje in vzdrževanje mora okrepiti inšpekcijske preglede, vzdrževanje in upravljanje garancij transformatorja, da se zagotovi, da je transformator v dobrem obratovalnem stanju, in sprejeti ustrezne ukrepe za zmanjšanje verjetnosti kratkih stikov na izhodu in v bližini. Da bi se čim bolj izognili kratkim stikom sistema, je treba transformatorje, ki so bili dani v obratovanje, najprej opremiti z zanesljivim enosmernim sistemom za zaščito, da se zagotovi pravilnost zaščitnega delovanja; Tehnologija testiranja s frekvenčnim odzivom meri stanje transformatorja po izklopu kratkega stika in namensko preveri pokrov glede na rezultate preskusa, kar lahko učinkovito prepreči nastanek večjih nesreč.

Ali lahko transformator prenese različne kratkostične tokove, je v glavnem odvisno od konstrukcijske zasnove in proizvodnega procesa transformatorja ter je tesno povezano z upravljanjem delovanja, obratovalnimi pogoji in stopnjo gradbene tehnologije. Kratki stik v transformatorju je izjemno škodljiv za delovanje elektroenergetskega omrežja. Da bi se izognili nesrečam, je treba z različnih vidikov sprejeti učinkovite nadzorne ukrepe za zagotovitev varnega in stabilnega delovanja transformatorjev in elektroenergetskih omrežij.