Заходи щодо покращення стійкості силових трансформаторів до короткого замикання

Огляд силових трансформаторів

Електронний силовий трансформатор в основному реалізується за допомогою технології силової електроніки, яка перетворює його на сигнал промислової частоти, тобто знижує частоту. Завдяки застосуванню відповідної схеми керування роботою силового електронного пристрою, електрична енергія однієї частоти, напруги та форми хвилі може бути перетворена на електричну енергію іншої частоти, напруги та форми хвилі. Оскільки об'єм проміжного ізоляційного трансформатора залежить від щільності магнітного потоку насичення матеріалу залізного осердя та максимально допустимого підвищення температури залізного осердя та обмотки, а щільність магнітного потоку насичення обернено пропорційна робочій частоті, збільшення його робочої частоти може покращити коефіцієнт використання залізного осердя, тим самим зменшуючи розмір трансформатора та підвищуючи його загальний коефіцієнт корисної дії.

2. Заходи щодо покращення стійкості силових трансформаторів до короткого замикання

Безпечна, економічна, надійна робота та вихідна потужність трансформаторів залежать від якості їхнього виготовлення, умов експлуатації та якості технічного обслуговування. У цьому розділі зроблено спробу відповісти на питання щодо заходів для ефективного запобігання раптовому виходу з ладу трансформатора під час його експлуатації та технічного обслуговування.

Електромережа часто замикається через удари блискавки, несправність або відмову релейного захисту тощо. Сильний вплив струму короткого замикання може пошкодити трансформатор, тому слід докласти зусиль для покращення стійкості трансформатора до коротких замикань з усіх боків. Статистичні результати аварій, пов'язаних з коротким замиканням трансформатора, показують, що виробничі причини становлять близько 80%, тоді як причини, пов'язані з експлуатацією та технічним обслуговуванням, становлять лише близько 10%. Заходи, пов'язані з проектуванням та виробництвом, були розглянуті в розділі 2, а цей розділ зосереджений на заходах, які слід вживати під час експлуатації та технічного обслуговування. У процесі експлуатації та технічного обслуговування, з одного боку, слід мінімізувати короткі замикання, тим самим зменшуючи кількість ударів по трансформатору; з іншого боку, слід вчасно перевіряти деформацію обмотки трансформатора, щоб запобігти проблемам до їх виникнення.

(1) Стандартизувати конструкцію та звернути увагу на процес осьового стиснення котушок під час виробництва. Під час проектування виробник повинен враховувати не лише зменшення втрат та покращення рівня ізоляції трансформатора, але й покращення механічної міцності та стійкості трансформатора до коротких замикань. Щодо виробничого процесу, оскільки багато трансформаторів використовують ізоляційні натискні пластини, а котушки високої та низької напруги мають спільну натискну пластину, ця конструкція вимагає високого рівня технології виробництва, а прокладки повинні бути ущільненими. Висушіть окрему котушку при постійному тиску та виміряйте висоту котушки після стиснення; після того, як кожна котушка однієї натискної пластини оброблена вищезазначеним процесом, її регулюють на однакову висоту, а гідравлічний пристрій використовується для застосування заданого тиску до котушки під час остаточного складання. Досягти висоти, що відповідає вимогам проекту та процесу. Під час загального складання, окрім звернення уваги на стиснення котушки високої напруги, особливу увагу слід приділити контролю стиснення котушки низької напруги.

(2) Проведіть випробування трансформатора на коротке замикання, щоб запобігти його виникненню до того, як воно станеться. Надійність роботи великих трансформаторів залежить, по-перше, від їхньої конструкції та рівня виробничого процесу, а по-друге, від різних випробувань обладнання під час експлуатації, щоб вчасно зрозуміти умови його роботи. Щоб зрозуміти механічну стійкість трансформатора, можна покращити його слабкі ланки за допомогою випробувань на коротке замикання, щоб гарантувати, що конструктивна міцність трансформатора розрахована з певністю.

(3) Використовуйте надійний релейний захист та систему автоматичного повторного вмикання. Коротке замикання в системі – це нещасний випадок, якого люди намагаються уникнути, але не можуть повністю уникнути, особливо лінія 10 кВ дуже ймовірно спричинить коротке замикання через неправильну експлуатацію, проникнення дрібних тварин, зовнішню силу та відповідальність користувача. Тому трансформатор, що вводиться в експлуатацію, повинен бути спочатку оснащений надійним джерелом живлення постійного струму для системи захисту та забезпечити правильність захисних дій. У зв'язку з поточною ситуацією, коли стійкість трансформатора до зовнішнього короткого замикання під час роботи низька, слід враховувати несприятливі фактори для автоматичного повторного вмикання або примусового введення в експлуатацію після спрацьовування системи через коротке замикання, інакше це іноді може посилити пошкодження трансформатора та навіть втратити можливість повторного ремонту. Наразі деякі експлуатаційні відділи скасували використання повторного вмикання для повітряних ліній близької площі (наприклад, у межах 2 км) або кабельних ліній залежно від ймовірності того, що коротке замикання може бути усунене автоматично миттєво, або відповідно подовжити інтервал між вмиканнями, щоб зменшити проблеми, спричинені невдачею повторного вмикання. Слід максимально усунути небезпеку короткого замикання.

(4) Активно проводити випробування на деформацію та діагностику обмоток трансформатора. Зазвичай, після того, як трансформатор потрапляє під вплив струму короткого замикання, обмотка частково деформується, і навіть якщо вона не пошкоджується негайно, це може залишити серйозну приховану проблему. По-перше, змінюється ізоляційна відстань і пошкоджується тверда ізоляція, що призводить до часткового розряду. При перенапрузі блискавки можливі міжвиткові та міжпилкові пробою, що призводить до раптових аварій ізоляції. Навіть за нормальної робочої напруги, тривалий вплив часткових розрядів може спричинити пробою ізоляції.

Тому активне проведення діагностики деформації обмотки трансформатора, своєчасне виявлення несправних трансформаторів, а також планова перевірка та обслуговування капота можуть не тільки заощадити багато людських та матеріальних ресурсів, але й відіграти надзвичайно важливу роль у запобіганні аваріям на трансформаторах.

Розподіл нуля та полюсів передавальної функції H(jw) (тобто частотної характеристики) тісно пов'язаний з компонентами та методами з'єднання в двопортовій мережі. Велика кількість експериментальних досліджень показує, що обмотки трансформаторів зазвичай мають більше точок резонансу в діапазоні частот 10 кГц ~ 1 МГц. Коли частота нижча за 10 кГц, індуктивність обмотки відіграє головну роль, точка резонансу зазвичай менша, і вона менш чутлива до зміни розподіленої ємності; коли частота перевищує 1 МГц, індуктивність обмотки обходить розподілена ємність, і точка резонансу також відповідно зменшується, стаючи менш чутливою до змін індуктивності, а зі збільшенням частоти розсіювальна ємність випробувального контуру (виводу) також суттєво впливає на результати випробувань.

Оскільки тестер деформації обмотки трансформатора є дорогим і вимагає висококваліфікованого персоналу, його нелегко широко використовувати у виробництві та експлуатації. Тому в реальних умовах метод оцінки деформації обмотки за зміною ємності обмотки трансформатора може бути корисним доповненням до методу частотної характеристики. Особливо, коли метод частотної характеристики не має відповідних умов, робочий стан обмотки трансформатора можна визначити вчасно, порівнюючи накопичену виміряну ємність по горизонталі та вертикалі, щоб зменшити ймовірність аварій та забезпечити безпечну та стабільну роботу електромережі.

(5) Посилити інспекцію будівництва, експлуатації та технічного обслуговування на місці, а також використовувати надійну систему захисту від короткого замикання. Під час встановлення трансформатора на місці будівництво повинно виконуватися у суворій відповідності до інструкцій та специфікацій виробника, якість має суворо контролюватися, а також необхідно вживати відповідних заходів для усунення виявлених прихованих небезпек. Персонал з експлуатації та технічного обслуговування повинен посилити інспекцію, технічне обслуговування та гарантійне обслуговування трансформатора, щоб забезпечити його належний робочий стан, та вжити відповідних заходів для зменшення ймовірності коротких замикань на виході та поблизу. Щоб максимально уникнути коротких замикань системи, для трансформаторів, що вже введені в експлуатацію, спочатку необхідно обладнати надійну систему постійного струму для захисту, щоб забезпечити правильність захисних дій; Технологія випробувань методом частотної характеристики вимірює стан трансформатора після спрацьовування короткого замикання та цілеспрямовано перевіряє ковпак відповідно до результатів випробувань, що може ефективно запобігти виникненню серйозних аварій.

Чи може трансформатор витримувати різні струми короткого замикання, головним чином залежить від конструктивного рішення та процесу виробництва трансформатора, а також тісно пов'язане з управлінням експлуатацією, умовами експлуатації та рівнем технології будівництва. Аварія внаслідок короткого замикання трансформатора надзвичайно шкідлива для роботи електромережі. Щоб уникнути аварій, слід вживати ефективних заходів контролю з різних аспектів для забезпечення безпечної та стабільної роботи трансформаторів та електромереж.