Dziś jest środa, 11 grudzień 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.866 -0.13% 1EUR 4.2851 -0.07% 1GBP 5.0798 -0.29%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
Produkcja w Polsce w kontekście Czwartej Rewolucji Przemysłowej
więcej
Przed nami 32. edycja targów ENERGETAB 2019
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Seminarium utrzynia ruchu - Wałbrzych 2019
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
12 grudzień 2019
XII EDYCJA SEMINARIUM Z ZAKRESU "Eksploatacji urządzeń elektrycznych w strefach zagrożenia wybuchem Ex ATEX" 
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
27 czerwiec 2014.

Wpływ właściwego zabezpieczenia transformatorów na ich bezawaryjną eksploatację

Wpływ właściwego zabezpieczenia transformatorów na ich bezawaryjną eksploatację

Transformator, jako obiekt w systemie energetycznym jest narażony na różnorodne stany odbiegające od warunków znamionowych. Znaczna różnica pomiędzy wartościami faktycznymi a znamionowymi może prowadzić do zakłóceń w pracy transformatora a czasem nawet jego awarii. Artykuł opisuje i ilustruje przykładowe skutki niewłaściwej ochrony lub braku ochrony transformatorów rozdzielczych.

WSTĘP

Transformatory, jako urządzenia elektryczne pracujące w systemie elektroenergetycznym powinny pracować bezawaryjnie przez wiele lat. Żywotność transformatorów rozdzielczych szacowana jest na okres 25 - 35 lat, a zdarza się spotkać w eksploatacji transformatory jeszcze starsze. Transformatory są projektowane i badane pod kątem możliwości wytrzymywania pewnych stanów odbiegających od pracy znamionowej. Wymagania takie dotyczące przeciążeń, przepięć, pracy w warunkach zwarcia regulują odpowiednie normy [1], [2], [3], [4]. Zdarzają się jednak warunki pracy wykraczające poza wymagania stosownych norm. Mogą one doprowadzić do skrócenia żywotności transformatora, do jego uszkodzenia bądź też do całkowitego zniszczenia. Inspiracją do napisania niniejszego artykułu były zgłoszenia reklamacyjne, które wpłynęły do firmy Schneider Electric Energy Poland Mikołowska Fabryka Transformatorów Mefta w latach 2011 - 2013.

Zagrożenia dla transformatorów rozdzielczych zasilanych liniami napowietrznymi

W latach 2011 - 2012 odnotowano zwiększoną liczbę zgłoszeń reklamacyjnych, w których klient reklamował zwarte uzwojenia górnego napięcia. Szczególna intensywność zgłoszeń pojawiła się w połowie roku 2012 Jako, że transformatory pochodziły z podobnego okresu produkcji (2010 rok) było szczególnie ważne dotarcie do przyczyn uszkodzeń. Specyfiką tych zgłoszeń było również to, że pochodziły one od jednego klienta (jeden z zakładów energetycznych) a wewnętrzne ślady uszkodzeń również we wszystkich przypadkach były podobne. Pierwszy z transformatorów uległ uszkodzeniu w maju 2011 roku. Posiadał charakterystyczne ślady wyładowania łukowego między przełącznikiem a pokrywą (Fot.1). Kolejne zgłoszenie tego typu odnotowano w maju 2012 roku (Fot.2).


Fot 1. Ślady wyładowania pomiędzy przełącznikiem a pokrywą - transformator 250 kVA 10265304

Fot 2. Ślady wyładowania pomiędzy przełącznikiem a pokrywą - transformator 630 kVA 10357403

Kluczową informacją, jaką otrzymano były 2 zgłoszenia, które dotyczyły awarii transformatorów z jednego dnia (2012-07-09). Ślady uszkodzenia były też bardzo podobne do poprzednich (Fot.3). Były one zainstalowane w różnych miejscowościach, lecz stosunkowo mało odległych - około 20 km w linii prostej. W tym przypadku hipotezą było uszkodzenie pochodzące od wyładowań atmosferycznych. Aby potwierdzić tę hipotezę poproszono o raporty meteorologiczne z dnia uszkodzenia z okolic miejscowości zainstalowania. Ponieważ niektóre z miejsc zainstalowania były dość słabo zaludnione można było bez problemu ustalić dokładne współrzędne odpowiedniej stacji transformatorowej na podstawie map i zdjęć udostępnianych przez portale internetowe takie jak na przykład Google (Fot.4) [5]. Raporty potwierdziły występowanie licznych i bliskich wyładowań atmosferycznych w dniu uszkodzenia w obu lokalizacjach, precyzując w jakich odległościach od wskazanego punktu odnotowano uderzenia pioruna, jaka była szacowana wartość prądu wyładowania oraz w jakim czasie do zdarzeń dochodziło [6], [7]. Fragmenty przykładowego raportu z jednego z miejsc zainstalowania wraz graficznym przedstawieniem aktywności burzowej przedstawia poglądowa mapa (Rys.1)


Fot 3. Ślady wyładowania pomiędzy przełącznikiem a pokrywą - transformator 250 kVA 10279502


Rys.1. Mapa aktywności burzowej w okolicy jednego z uszkodzonych transformatorów z dnia awarii

Drugi z transformatorów uszkodzonych w tym samym dniu posiadał przebicie od początkowej części cewki do kadzi. Zwoje w okolicach przebicia uległy również zwarciu (Fot.5)


Fot 5. Ślady wyładowania pomiędzy początkowym fragmentem cewki a kadzią - transformator 630 kVA 10328101

Najbardziej ewidentnym przykładem uszkodzenia spowodowanego przez udar piorunowy jest transformator, który uległ awarii w podobnym czasie (2012-05-30) i podobnym miejscu (w promieniu 15 km od powyższych 2 przypadków). W tym przypadku ślady wyładowania widoczne były również od strony zewnętrznej. Widoczny był krater na powierzchni pokrywy w okolicy przełącznika zaczepów (Fot.6) oraz krater na powierzchni jednego z talerzy przepustu (Fot.7)


Fot 6. Ślady wyładowania w pobliżu przełącznika zaczepów - transformator 400 kVA 10322805


Fot 7. Ślady wyładowania na przepuście - transformator 400 kVA 10322805


Fot 8. Ślady wyładowania pomiędzy przełącznikiem a pokrywą - transformator 400 kVA 10322805

W przypadku tym stosowny raport meteorologiczny [8] formalnie potwierdził występowanie bliskich i licznych wyładowań z dnia uszkodzenia.
Uszkodzenia wyżej wspomnianych transformatorów obejmowały ślady wyładowań pomiędzy przełącznikiem a pokrywą, śladami wyładowań na przepustach i pokrywie, zwarciem wewnątrz uzwojeń w początkowej strefie cewki. Transformatory charakteryzowały się obniżonym poziomem rezystancji izolacji a olej zawierał rozpuszczone gazy i wymagał wymiany. Ogólnie uszkodzenia nie były rozległe. Transformatory zasilane były z sieci napowietrznych o napięciu 20 kV. Nie były one zabezpieczone dodatkowymi ogranicznikami przepięć. Co więcej, Klient wymagał, by dostarczone transformatory nie posiadały standardowych rożków odgromowych. Nie były więc zabezpieczone w żaden sposób od skutków przepięć. Analizując skutki uszkodzeń można przypuszczać, że gdyby transformatory zostały zabezpieczone pod względem przepięć mogły pozostać nie uszkodzone.

Przepięcia łączeniowe i ich wpływ na pracę

Nie tylko transformatory pracujące w sieciach napowietrznych narażone są na skutki przepięć. Przypadek poniżej opisany dotyczy transformatora żywicznego zasilającego specjalny układ probierczy. Transformator uległ uszkodzeniu w trakcie pracy, kiedy w obwodzie probierczym testowany był wadliwy element. Pierwotnie klient zgłosił awarię jako zwarcie w obrębie sekcji zaczepowej. W trakcie oględzin uszkodzonego transformatora w miejscu zainstalowania stwierdzono lokalne przebarwienia izolacji i okopcenie w obrębie zaczepów (Fot.9).


Fot 9. Ślady przebarwień cewki spowodowane wyładowaniami

Przebarwienia były jedynie w obrębie zaczepów a nie na całym obwodzie cewki, co sugerowało, że faktycznym uszkodzeniem nie jest zwarcie, a wystąpienie łuku elektrycznego w tym obszarze. Również na jednym z połączeń kojarzących cewki górnego napięcia w trójkąt stwierdzono lokalne punktowe przebicie izolacji. Badania elektryczne potwierdziły, że uzwojenia zachowały ciągłość i nie doszło do zwarcia wewnątrz cewki. Po oczyszczeniu okopceń przeprowadzono próbę ponownego włączenia transformatora do sieci a próba wypadła pozytywnie.
Zastosowany transformator oprócz przewidzianych prób wyrobu przeszedł także pozytywnie próbę napięciem udarowym. Próbowano więc znaleźć przyczynę wystąpienia większych przepięć, niż występujące w trakcie próby typu. Analizując obwód zasilający stwierdzono, że transformator podłączony jest poprzez wyłącznik próżniowy, który jest wyłączany jeśli w obwodzie probierczym testowany jest wadliwy element. Przypuszczano więc, że przyczyną wystąpienia łuku w obszarze zaczepów było przepięcie wywołane gwałtownym wyłączaniem prądu przez wyłącznik próżniowy. Zalecono wiec doposażenie transformatora w ograniczniki przepięć po stronie GN.

Fot 10. Ślady przebicia pomiędzy zaczepem a kojarzeniem trójkąta przed i po zdjęciu fragmentu izolacji

Okazało się, że mimo doposażenia transformatora w ograniczniki do podobnego zdarzenia doszło ponownie po kilku tygodniach przy takim samym reżimie pracy (badanie wadliwego elementu). Stwierdzono, że w takim przypadku musiało dochodzić do gwałtownego przerywania prądu po stronie wtórnej, co spowodowało przepięcia i po stronie wtórnej, i po stronie pierwotnej. Tym razem zalecono doposażenie transformatora w ograniczniki również po stronie DN, po których zainstalowaniu sytuacja awaryjna już nie wystąpiła.

Wnioski

Transformatory, jak pokazują powyższe przykłady, są odporne na pewne stany awaryjne występujące w sieciach (przepięcia piorunowe i łączeniowe). Powinny jednak pracować z odpowiednimi zabezpieczeniami. Pozwoli to na ich pracę w czasie odpowiadającym deklarowanemu czasowi życia transformatora.

Literatura

PN-EN 60076-1:2011. Transformatory -- Część 1: Wymagania ogólne.
PN-EN 60076-3. Transformatory. Część 3: Poziomy izolacji, próby wytrzymałości elektrycznej i zewnętrzne odstępy izolacyjne w powietrzu.
IEC 60076-7. Power transformers - Part 7: Loading guide for oil-immersed power transformers PN-IEC 60354:1999. Przewodnik obciążenia transformatorów olejowych www.google.pl/maps
VdS Meteo-Info: Detaillierte Blitzauswertung Nummer 1028635. Dokument wewnętrzny
VdS Meteo-Info: Detaillierte Blitzauswertung Nummer 1028637. Dokument wewnętrzny
VdS Meteo-Info: Detaillierte Blitzauswertung Nummer 1060184. Dokument wewnętrzny
Źródło: Urządzenia dla energetyki
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl