În contextul frecvenței incidentelor de scurtcircuit la transformatoare, este necesar să analizăm cauzele subiacente, să examinăm condițiile de scurtcircuit și să elaborăm strategii pentru a reduce frecvența și impactul acestora. Este crucial să efectuăm verificări periodice ale transformatoarelor pentru a asigura funcționarea normală a sistemului energetic și menținerea fiabilității alimentării cu energie electrică.

Transformatorul este componenta importanta pentru asigurarea securitatii si stabilitatii retelei de electricitate. Datorita complexitatii procesului de fabricatie si costurilor ridicate, asigurarea functionarii liniei de transformare are o semnificatie imensa pentru sistemul electric.

1. Scurtcircuit la transformator

1.1 Cauzele scurtcircuitului transformatorului

1) Circuit scurt în structură

1.Temperatura și metoda de înfășurare sunt factori importanți care pot cauza scurtcircuitul transformatorului. Temperatura are un impact semnificativ asupra curburii și rezistenței sârmei. Cu creșterea temperaturii sârmei, curbura și rezistența acesteia prezintă diferențe de intensitate; în același timp, elongarea sârmei se va reduce și ea.

În timpul proiectării unui transformator, cablajul său este de obicei luat în considerare în condiții de temperatură ambiantă, fără a lua în considerare situațiile de funcționare reale. Cu toate acestea, la capacitatea nominală a transformatorului, temperatura bobinei depășește semnificativ temperatura ambiantă, ajungând potențial la peste 100 °C.

Pe măsură ce temperatura înfășurării crește, rezistența la îndoire și rezistența la tracțiune se reduc semnificativ. Înfășurarea liberă, țevile și virajele de sârmă între măsurile de întărire slabe fac ca sârma în funcțiune să fie ușor deformabilă, ceea ce duce la scurtcircuitul transformatorului.

2. Tipurile diferite de sârmă din transformator nu au același efect de scurtcircuit. Sârma obișnuită de transpunere din cauza rezistenței sale mecanice este slabă; în cazul forței externe, datorită deformării, ocazional apare expunerea cuprului. În cazul curentului nominal, cele două părți ale cuplului sunt mai mari, inclusiv transpunerea sârmei în sus și capetele de înfășurare ale plăcii de conducte, iar cuplul este un rezultat direct al distorsiunii conductorului sau chiar a deformării acestuia, ceea ce crește semnificativ riscul de scurtcircuit în interiorul transformatorului.

Conductorii moi au fost cea mai semnificativă cauză a scurtcircuitelor în transformatoare în primele zile. Din cauza lipsei de sensibilizare și a problemelor legate de costuri, producătorii folosesc cabluri moi în loc de cabluri dure în producție, ceea ce face ca tipul de cablu cauzat de scurtcircuitul transformatorului să devină o cauză mai semnificativă.

2) Operațiune de scurtcircuit

Curentul de scurt-circuit prelungit este principala cauză a scurtcircuitelor. În general, atunci când apare o defecțiune de scurt-circuit în intervalul de protecție al întreruperii curentului, dispozitivul de protecție al releului poate asigura eliminarea rapidă a defecțiunii fără întârziere, ținând seama de întârzierea inerentă a acțiunii mecanice a situației; curentul de scurt-circuit durează o perioadă de timp care, în general, nu depășește 250 ms, dar situația reală este diferită:

În primul rând, datorită naturii selective a protecției releului, protecția părții de distribuție a protecției nu este în general utilizată pentru protecția împotriva întreruperii curentului, ci pentru protecția împotriva supratensiunii cu timp fix; partea de distribuție este, de asemenea, partea afectată de scurtcircuit;

În al doilea rând, deși cerințele de protecție a releelor sunt rapide de acțiune, selective, sensibile și fiabile, acestea nu sunt imune împotriva apariției situațiilor în care dispozitivul de protecție a releelor refuză să acționeze; când protecția refuză să acționeze, defectul există pentru o perioadă mai lungă de timp, uneori până la câteva minute sau chiar câteva ore; conductorul transformatorului trebuie să reziste la tensiunea generată de curentul de scurtcircuit pentru a putea rezista timpului necesar pentru a opri acest lucru; stabilitatea termică va cauza o defecțiune de scurtcircuit;

În cele din urmă, funcționarea sigură și fiabilă a sistemului de alimentare necesită ca protecția rețelei să fie echipată cu un dispozitiv de reaplicare, iar în cazul în care defecțiunea este permanentă, procesul de reaplicare va produce un impact secundar asupra transformatorului; scurtcircuitul a apărut tocmai când tensiunea de supratensiune a ajuns la conductorul transformatorului; temperatura conductorului a crescut dramatic; curgerea conductorului este foarte slabă; probabil că impactul secundar va duce la un accident de scurtcircuit al transformatorului.

1.2 Simptome de scurtcircuit la transformatoare

Circuitul scurt al transformatorului aduce un prejudiciu major funcționării sigure și stabile a rețelei de electricitate. Prin urmare, studiul detaliat al simptomelor unui circuit scurt al transformatorului ne va ajuta să elaborăm în mod proactiv strategii preventive, reducând astfel frecvența aparițiilor acestor defecțiuni.

În prezent, simptomele scurtcircuitului transformatorului includ: scurtcircuitul extern, care, datorită reaplicării, duce la multiple impacturi ale scurtcircuitului. Aceasta provoacă deformarea severă a bobinei conductorului transformatorului și duc la deteriorarea izolării sau chiar la prabusirea acestuia. În cazul în care există un scurtcircuit extern, șocurile frecvente ale scurtcircuitului la intervale scurte vor duce în cele din urmă la deteriorarea scurtcircuitului transformatorului.

Daunele provocate de scurtcircuitul transformatorului din cauza impactului de scurtcircuit prelungit din cauza refuzului dispozitivului de protecție al relaiilor. Transformatorul este deteriorat de un șoc provocate de un curent de scurtcircuit ridicat.

2. Măsuri de prevenire și control al scurtcircuitului în transformatoare

2.1 Instalație corectă a transformatorului

Transformatorul din proiect trebuie să îndeplinească cerințele condițiilor de lucru reale; instalarea trebuie să fie în strictă conformitate cu capacitatea nominală a placajului transformatorului, cu curentul nominal, tensiunea nominală, impedanța nominală și grupul de bobine. Instalarea transformatorului trebuie să aibă un certificat de fabricație pentru a asigura faptul că transformatorul este un producător regulat de produse calificate.

Structurile transformatorului trebuie verificate strict pentru a detecta eventualele probleme de calitate, inclusiv dacă secțiunile sale din oțel sunt corodate, dacă tipurile de șuruburi sunt șuruburi galvanizate și dacă este prevăzut cu garnituri plate și garnituri elastice în conformitate cu specificațiile. De asemenea, trebuie verificată dacă vopseaua antirust și vopseaua izolatoare au certificate de conformitate.

La finalizarea lucrărilor de construcție și instalare, pentru a accepta dimensiunile și structura acestuia, este necesar să se verifice dacă acesta corespunde cerințelor proiectului; în plus, este necesar să se verifice dacă transformatorul din interior are scurgeri de apă și dacă podeaua din interiorul casei este plană și curată.

2.2 Configurare optimă a protecției transformatorului

Utilizarea protecției electromecanice cu microprocesor reduce considerabil accidentele de scurtcircuit la transformator, dar pentru a asigura acțiunea protecției în ceea ce privește viteza, sensibilitatea și fiabilitatea, este necesară și configurarea protecției în funcție de tipul de instalație, precum protecția diferențială a busului, protecția împotriva defecțiunilor etc.

Protecția proprie a transformatorului este, de asemenea, importantă; pe partea de mediu și joasă tensiune a transformatorului trebuie configurată o limitare a vitezei protecției, astfel încât defecțiunea de export a transformatorului să poată fi întreruptă rapid pentru a reduce curentul de scurtcircuit de pe transformator și astfel să se reducă impactul acestuia.

La alegerea transformatorului, trebuie să se aleagă un rezistor de scurtcircuit puternic al transformatorului, precum și o reglare adecvată a formei de conectare la rețeaua principală, astfel încât impactul defecțiunii asupra curentului de scurtcircuit din transformator să fie redus. De asemenea, pe linia de curent sunt instalate dispozitive de limitare a curentului de scurtcircuit al transformatorului.

În ultimii ani, din cauza capacității insuficiente de comutare și a scurtcircuitului transformatorului, acesta apare adesea, astfel încât în partea transformatorului și în partea de joasă tensiune a instalației este foarte necesară utilizarea unui comutator de mare capacitate; în același timp, datorită capacității puternice a dispozitivului de protecție împotriva fulgerului cu oxid de zinc de a rezista la supratensiune, acesta este aplicabil atât transformatorului, cât și barei de bus în cadrul protecției; distanța de creepage este mai mare, iar vasul anti-impurire este mai bine izolabil, putând astfel preveni eficient scurtcircuitul bornei transformatorului.

2.3 Analiza caracteristicilor dinamice ale scurtcircuitului transformatorului

Scurtcircuitul rețelei, impactul curentului de scurtcircuit asupra transformatorului este, de fapt, vibrațiile bobinei transformatorului; prin urmare, studiul caracteristicilor vibrațiilor bobinei transformatorului are scopul de a preveni măsurile eficiente de protecție împotriva scurtcircuitului transformatorului. Curentul de scurtcircuit generează un câmp magnetic care produce stres mecanic în bobina transformatorului, lucru legat de izolarea firului electromagnetic, a bobinei, a frecvenței etc. Frecvența intrinsecă a bobinei și frecvența stresului mecanic sunt similare cu cea a rezonanței, ceea ce va exacerba vibrațiile bobinei.

3 Testarea impedanței supratensiunii la transformatoare

Testarea impedanței scurtcircuitului transformatorului este o verificare importantă în ingineria transformatoarelor în timpul livrării, întreținerii, încercării și preluării, care poate fi utilizată pentru a evalua capacitatea de scurtcircuit a transformatorului și siguranța operațională.

3.1 Principiul testării impedanței scurtcircuitului transformatorului

Impedanța de scurtcircuit a transformatorului se referă la raportul dintre scăderea tensiunii și curentul de scurtcircuit dintre bobinarea primară și secundară a transformatorului, atunci când acesta se află în stare de scurtcircuit.

Magnitudinea impedanței de scurtcircuit influențează direct procesul electromagnetic de transiție și magnitudinea curentului de scurtcircuit în stare de scurtcircuit; prin urmare, aceasta are o importanță majoră pentru capacitatea de scurtcircuit și siguranța funcțională a transformatorului.

3.2 Metodă de testare a impedanței transformatorului

Testarea impedanței scurtcircuitului transformatorului se efectuează de obicei prin metoda injectării curentului. Etapele operaționale specifice sunt următoarele: mai întâi, bobina principală și bobina secundară a transformatorului sunt scurtcircuitate, iar apoi transformatorul este excitat prin injectarea curentului pentru a măsura tensiunea și curentul bobinei principale și al bobinei secundare, iar în cele din urmă impedanța scurtcircuitului transformatorului este calculată în funcție de rezultatele măsurătorilor.

În timpul efectuării testului de impedanță a scurtcircuitului transformatorului, trebuie să se țină seama de următoarele aspecte. În primul rând, testul trebuie să asigure faptul că transformatorul este în stare normală de funcționare, fără funcționare la sarcină normală sau la sarcină ușoară. În al doilea rând, frecvența curentului injectat trebuie să fie aceeași cu frecvența nominală a transformatorului, care este de obicei de 50 Hz.

În plus, pentru a asigura acuratețea testului, acesta trebuie verificat și calibrat înainte de test pentru a asigura acuratețea instrumentelor și echipamentelor de măsurare.

Valoarea impedanței scurtcircuitului transformatorului poate fi obținută prin testul de impedanță scurtcircuit a transformatorului, iar metodele de exprimare utilizate în mod obișnuit sunt impedanța procentuală și impedanța absolută. Impedanța procentuală este raportul dintre impedanța scurtcircuitului transformatorului și tensiunea nominală, fiind utilizată în mod obișnuit pentru a evalua capacitatea de scurtcircuit a transformatorului. Impedanța absolută este valoarea reală a impedanței scurtcircuitului transformatorului, fiind utilizată de obicei pentru a calcula curentul de scurtcircuit al transformatorului.

Testarea impedanței supratensiunii transformatorului este o încercare indispensabilă în ingineria transformatoarelor, care poate evalua capacitatea de supratensiune și siguranța funcțională a transformatorului. Valoarea impedanței transformatorului poate fi obținută prin testarea impedanței supratensiunii, care oferă o bază de referință importantă pentru proiectarea, funcționarea și întreținerea transformatorului. Prin urmare, atunci când se efectuează ingineria transformatorului, testarea impedanței supratensiunii trebuie efectuată pentru a asigura funcționarea sigură și fiabilă a transformatorului!