Μπορούν οι μετασχηματιστές ζημιών από αστραπές; Συμβουλές σχεδίασης προστασίας μετασχηματιστή κλειδιού μετασχηματιστή

Απειλές καταιγίδων για τους μετασχηματιστές σε καταιγίδες

Οι απειλές του καιρού καταιγίδων σε μετασχηματιστές προέρχονται κυρίως από δύο τύπους εφέ αστραπής: άμεσες απεργίες αστραπής και επαγόμενες αστραπές, με ξεχωριστές διαδρομές ζημιών και μηχανισμούς.

Μια άμεση απεργία κεραυνού αναφέρεται σε αστραπή που χτυπά απευθείας τον ίδιο τον μετασχηματιστή ή τις συνδεδεμένες γραμμές του. Τα βασικά συστατικά ενός μετασχηματιστή, όπως ο πυρήνας σιδήρου και οι περιελίξεις, είναι κατασκευασμένα από μεταλλικά υλικά και λειτουργούν σε υψηλές τάσεις (10kv και άνω) για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μόλις πληγεί από μια άμεση απεργία αστραπής, η τάση αστραπής εκατοντάδων χιλιάδων ή ακόμα και εκατομμύρια βολτ θα διασπάσει αμέσως το στρώμα μόνωσης, με αποτέλεσμα την εξάρτηση των βραχυκυκλωμάτων και την εξάντληση του πυρήνα του σιδήρου, η οποία είναι συχνά καταστροφική. Ωστόσο, η πιθανότητα ενός μετασχηματιστή που πλήττεται άμεσα από αστραπή δεν είναι υψηλή, καθώς οι γραμμές μεταφοράς είναι συνήθως εξοπλισμένες με εξωτερικές εγκαταστάσεις προστασίας, όπως οι ράβδοι κεραυνών και τα καλώδια εδάφους, σχηματίζοντας ένα "φράγμα προστασίας από αστραπή".

Αντίθετα, η απειλή του επαγόμενου κεραυνού είναι πιο κρυμμένη και κοινή. Όταν ο κεραυνός χτυπά το έδαφος ή τα αντικείμενα κοντά στις γραμμές, το ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο θα προκαλέσει υπερτάξεις χιλιάδων βολτ στις γραμμές μεταφοράς και αυτές οι υπερτιμήσεις θα διαδοθούν σύμφωνα με τις γραμμές του μετασχηματιστή. Τα συστήματα μόνωσης μέσα στον μετασχηματιστή (όπως το λάδι - μόνωση χαρτιού και μόνωση από δακτυλιοειδές) είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στις διακυμάνσεις της τάσης. Οι υπερτιμήσεις που παράγονται από την επαγόμενη αστραπή μπορεί να προκαλέσουν μερική διάσπαση της μόνωσης, οδηγώντας σε σφάλματα όπως inter - μετατρέψτε τα βραχυκυκλώματα και τα πολλαπλά - σημείο γείωσης του πυρήνα του σιδήρου. Οι στατιστικές δείχνουν ότι πάνω από το 70% των σφάλματος βλάβης μετασχηματισμό μετασχηματιστή στα συστήματα ισχύος προκαλούνται από επαγόμενους κεραυνούς.

Ο πυρήνας της εξωτερικής προστασίας από αστραπή είναι να μειωθεί η πιθανότητα αστραπής που ενεργεί άμεσα σε μετασχηματιστές και σχετικό εξοπλισμό. Σε υποσταθμούς ή σταθμούς διανομής, συνήθως υιοθετείται ένα σχήμα προστασίας κοινής προστασίας: οι ράβδοι αστραπής και τα εναέρια καλώδια εδάφους σχηματίζουν ένα "δίκτυο χωρικής προστασίας" και το εύρος προστασίας τους θα πρέπει να καλύπτει βασικό εξοπλισμό όπως μετασχηματιστές και διακόπτες κυκλώματος. Σύμφωνα με τη μέθοδο Rolling Ball, το ύψος των ράβδων κεραυνών θα πρέπει να εξασφαλίσει ότι η γωνία προστασίας δεν υπερβαίνει τους 45 βαθμούς για να παρεμποδίσει αποτελεσματικά τις άμεσες απεργίες κεραυνών. Για τις εναέριες γραμμές που συνδέονται με τους μετασχηματιστές, εγκαθίστανται εναέρια καλώδια γείωσης και στα δύο άκρα των γραμμών και ένα "τμήμα εισερχόμενης προστασίας γραμμής" βρίσκεται σε απόσταση 50 μέτρων από τον μετασχηματιστή. Με την αύξηση του αριθμού των τεμαχίων μονωτή και την εγκατάσταση των συρρίκων γραμμής, μειώνεται η ένταση των εισερχόμενων κυμάτων κεραυνού.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η εξωτερική προστασία από αστραπή πρέπει να αποφευχθεί η "τυφλή προστασία". Τα προεξέχοντα μέρη του μετασχηματιστή, όπως οι δακτύλιοι και τα θερμαντικά σώματα, είναι επιρρεπείς σε διάσπαση αστραπής. Ως εκ τούτου, η θέση εγκατάστασης των ράβδων κεραυνών πάνω από αυτές πρέπει να υπολογίζεται με ακρίβεια για να εξασφαλιστεί ότι δεν υπάρχουν προστασία νεκρών γωνιών. Στην καταιγίδα - επιρρεπείς σε περιοχές ή ορεινές περιοχές, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί μια "ανεξάρτητη ράβδος αστραπής + απομονωμένη γείωση", όπου ο πυροσβέστης είναι ο πυροσβέστης από τον πυροσβεστικό, ο οποίος έχει ρυθμιστεί ξεχωριστά από το πλέγμα γείωσης μετασχηματιστή (με απόσταση όχι μικρότερη από 3 μέτρα) για να εμποδίσει το αντισταθμισμένο αντιστρόφιο που παράγεται από τον πυροσβεστήρα.

Ακόμη και αν η εξωτερική προστασία από αστραπή παρακολούθησε το μεγαλύτερο μέρος του κεραυνού, ορισμένες επαγόμενες αστραπές ή υπολειπόμενες υπερτιμήσεις ενδέχεται να εισβάλλουν ακόμα στον μετασχηματιστή. Αυτή τη στιγμή, οι εσωτερικές συσκευές προστασίας από αστραπές διαδραματίζουν βασικό ρόλο. Οι κατακριτές οξειδίου του ψευδαργύρου είναι η "πρώτη γραμμή άμυνας" για τους μετασχηματιστές. Εγκαθίστανται παράλληλα στο υψηλό - πλευρά τάσης του μετασχηματιστή. Σε κανονική λειτουργία, βρίσκονται σε κατάσταση αντίστασης -. Όταν η υπερεκτίμηση της αστραπής υπερβαίνει το κατώφλι, ο υπάλληλος σπάει γρήγορα και διεξάγει, περιορίζοντας την υπέρβαση στο εύρος ανοχής μόνωσης και εκτρέφοντας το ρεύμα κεραυνού στο έδαφος. Οι υψηλές - ποιοτικά οξιδιωδών ψευδαργύρου πρέπει να έχουν τα χαρακτηριστικά της χαμηλής υπολειπόμενης τάσης και του μεγάλου ρεύματος - χωρητικότητας μεταφοράς και η υπολειμματική τάση των κατακράτων που υποστηρίζουν τους μετασχηματιστές 10kV θα πρέπει να ελέγχονται κάτω από 45kV.

Εκτός από τους συλλέκτες, ο σχεδιασμός συντονισμού μόνωσης είναι επίσης σημαντικός. Τα συστήματα μόνωσης μέσα στον μετασχηματιστή (όπως το πετρέλαιο - μόνωση χαρτιού και μόνωση από δακτυλιοειδές) πρέπει να ταιριάζουν με τα χαρακτηριστικά προστασίας των καταναλωτών για να σχηματίσουν "βήμα - από - προστασία βημάτων". Για παράδειγμα, η αντίσταση της κρούσης της περιέλιξης βελτιώνεται με την ρύθμιση της διαδικασίας περιέλιξης (όπως η χρήση 纠结式 περιελίξεων) και τα μανίκια από πορσελάνη ή τα σύνθετα μανίκια του- επιλέγονται για την επιλογή των δακτυλίων για την ενίσχυση της αντοχής στην επιφάνεια. Για τους μετασχηματιστές 35kV και άνω, τα ουδέτερα σημεία που έχουν εγκατασταθεί επίσης στο ουδέτερο σημείο για να αποφευχθεί η υπερεκτίμηση του κεραυνού από την καταστροφή της μόνωσης ουδέτερου σημείου.

Με την ανάπτυξη της νοημοσύνης στα συστήματα ενέργειας, ο σχεδιασμός προστασίας από αστραπές έχει αναβαθμιστεί από την "παθητική προστασία" σε "ενεργό έγκαιρη προειδοποίηση". Οι σύγχρονοι μετασχηματιστές είναι γενικά εξοπλισμένοι με ηλεκτρονικά συστήματα παρακολούθησης, τα οποία συλλέγουν πραγματικά - Δεδομένα λειτουργίας χρόνου των συσκευών προστασίας από αστραπή, εγκαθιστώντας οθόνες διαρροής διαρροής του οξειδίου του ψευδαργύρου, αισθητήρες θερμοκρασίας περιέλιξης, ανιχνευτές μερικής απόρριψης και άλλο εξοπλισμό. Όταν το ρεύμα διαρροής του υπαλλήλου αυξάνεται ασυνήθιστα ή μειώνεται η αντίσταση της μόνωσης, το σύστημα θα στείλει αυτόματα ένα σήμα έγκαιρης προειδοποίησης και το προσωπικό λειτουργίας και συντήρησης μπορεί να αντιμετωπίσει έγκαιρα την αντιμετώπιση των κρυμμένων κινδύνων.

Στην καταιγίδα - επιρρεπείς σε περιοχές, το σύστημα θέσης αστραπής μπορεί επίσης να συνδεθεί με το μοντέλο αξιολόγησης της κατάστασης μετασχηματιστή. Με την ανάλυση δεδομένων όπως ο χρόνος, η τοποθεσία και η ένταση των δραστηριοτήτων αστραπής, σε συνδυασμό με τα ιστορικά αρχεία σφάλματος του μετασχηματιστή, το επίπεδο κινδύνου του εξοπλισμού που έχει υποστεί ζημιά από τον κεραυνό προβλέπεται και λαμβάνονται εκ των προτέρων προληπτικά μέτρα όπως η προσαρμογή φορτίου και η προσωρινή διακοπή λειτουργίας. Μετά από μια εταιρεία ηλεκτρικής ενέργειας που εφάρμοσε αυτή την τεχνολογία σε υψηλές περιοχές - καταιγίδων κινδύνου, ο χρόνος επισκευής για σφάλματα ζημιών από αστραπές μετασχηματισμού μειώθηκε κατά 40%και η αξιοπιστία του τροφοδοτικού βελτιώθηκε σημαντικά.

Η δοκιμή ώθησης αστραπής είναι ένας κρίσιμος σύνδεσμος για να επαληθεύσετε εάν ο μετασχηματιστής μπορεί να αντέξει τις επιπτώσεις της υπερεκμετάλλευσης αστραπής και να εξασφαλίσει την αξιοπιστία του σχεδιασμού προστασίας από κεραυνούς. Ο βασικός σκοπός του είναι να προσομοιώσει την τάση ώθησης αστραπής που μπορεί να συμβεί σε πραγματική λειτουργία στον μετασχηματιστή σε εργαστηριακό περιβάλλον, να δοκιμάσει την απόδοση της μόνωσης και τη δομική σταθερότητα του μετασχηματιστή υπό ακραίες συνθήκες τάσης και να παράσχει αξιόπιστη βάση για τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού προστασίας από κεραυνούς.

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι δοκιμών ώθησης αστραπής: πλήρης - δοκιμή ώθησης κύματος και ψιλοκομμένο - δοκιμή ώθησης κύματος. Το πλήρες - δοκιμή κύματος ώθησης προσομοιώνει την πλήρη διαδικασία της υπερεκμετάλλευσης αστραπής που πολλαπλασιάζεται κατά μήκος της γραμμής, εφαρμόζοντας μια τυπική κυματομορφή τάσης ώθησης κεραυνού (1,2/50μs) στην περιέλιξη του μετασχηματιστή. Αυτή η δοκιμή μπορεί να ανιχνεύσει αποτελεσματικά εάν υπάρχουν ελαττώματα μόνωσης, όπως αδύναμα σημεία στην περιέλιξη που είναι επιρρεπείς σε διάσπαση υπό υπερεκτίμηση αστραπής. Η τεστ - κύματος κύματος είναι να κόψει εκ των προτέρων το κύμα τάσης του Lightning (10}}}} μ. Χρησιμοποιείται κυρίως για τη δοκιμή της αντοχής μόνωσης του πετρελαίου του μετασχηματιστή - μόνωση χαρτιού και δακτυλίου κάτω από τη δράση της απότομης - μπροστινή υπερτιμώμενη και επαληθεύει εάν η μόνωση μπορεί να διατηρήσει την απόδοσή του όταν η υπέρβαση της υπερεκμετάλλευσης ξαφνικά.

Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, παρακολουθούνται οι δείκτες βασικών δεικτών όπως η τιμή τάσης διάσπασης, η μερική ποσότητα εκφόρτισης και η αλλαγή αντίστασης μόνωσης του μετασχηματιστή. Εάν ο μετασχηματιστής μπορεί να αντέξει τον καθορισμένο αριθμό τάσεων ώθησης χωρίς διάσπαση, flashover ή σημαντικές μεταβολές στις παραμέτρους μόνωσης, υποδεικνύει ότι το σύστημα μόνωσης πληροί τις απαιτήσεις προστασίας από αστραπή. Διαφορετικά, είναι απαραίτητο να διαπιστωθεί οι αιτίες των αδυναμιών μόνωσης, όπως η ακατάλληλη διάταξη περιέλιξης ή τα μη επιθετικά υλικά μόνωσης και η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού.

Η δοκιμή ώθησης αστραπής δεν είναι μόνο μια απαραίτητη δοκιμή πριν ο μετασχηματιστής εγκαταλείψει το εργοστάσιο, αλλά και ένα σημαντικό μέσο λειτουργίας και μονάδων συντήρησης για να αξιολογήσει τη γήρανση της μόνωσης του μετασχηματιστή κατά τη διάρκεια της ζωής του. Συγκρίνοντας τα δεδομένα δοκιμών του ίδιου μετασχηματιστή σε διαφορετικές περιόδους, μπορεί να κριθεί εάν η απόδοση της μόνωσης του μετασχηματιστή έχει υποβαθμιστεί, έτσι ώστε να ληφθούν μέτρα συντήρησης ή αντικατάστασης εκ των προτέρων και να αποφευχθούν τα σφάλματα ζημιών από αστραπές που προκαλούνται από τη γήρανση της μόνωσης.

Η αποτελεσματικότητα του σχεδιασμού προστασίας από κεραυνούς εξαρτάται μόνο από το αρχικό σχήμα, αλλά πρέπει επίσης να δώσει προσοχή στη βελτιστοποίηση λεπτομέρειας και την καθημερινή συντήρηση. Κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης του μετασχηματιστή, οι υψηλές γραμμές εισερχόμενων καλωδίων της τάσης πρέπει να τοποθετηθούν μέσω σωλήνων και τα δύο άκρα του μεταλλικού σωλήνα θα πρέπει να γειώνονται αξιόπιστα για να σχηματίσουν ένα "ηλεκτρομαγνητικό στρώμα θωράκισης" για να μειωθεί η υπερβολή που παράγεται από τον επαγόμενο αστραπή στο καλώδιο. Για μετασχηματιστές βυθισμένου πετρελαίου, το πήκτωμα πυριτίας στην αναπνοή θα πρέπει να διατηρείται ξηρό για να αποφευχθεί η μείωση της απόδοσης της μόνωσης μετά την απορρόφηση υγρασίας. Για τους μετασχηματιστές ξηρού τύπου, η σκόνη της επιφάνειας πρέπει να καθαρίζεται τακτικά για να αποφευχθεί η επιφανειακή φλας που προκαλείται από τη συσσώρευση βρωμιάς.

Η συντήρηση του πλέγματος γείωσης είναι ένας βασικός σύνδεσμος που αγνοείται εύκολα. Η διάβρωση και ο διακανονισμός του εδάφους μπορεί να προκαλέσουν αύξηση κατάγματος ηλεκτροδίων γείωσης ή ανθεκτικότητας στη γείωση. Ως εκ τούτου, η αντίσταση γείωσης πρέπει να μετράται κάθε χρόνο και πρέπει να διεξάγεται μια δοκιμή αγωγιμότητας πλέγματος γείωσης κάθε 3 χρόνια για να εξασφαλιστεί αξιόπιστη σύνδεση των ηλεκτροδίων γείωσης. Οι καταναλωτές πρέπει να υποβληθούν σε δοκιμές τάσης αναφοράς DC και δοκιμές ρεύματος διαρροής κάθε 1 - 2, και η γήρανση ή η απόδοση - υποβαθμισμένες καταπατήσεις θα πρέπει να αντικατασταθούν εγκαίρως για να αποτύχουν να αποτύχουν σε καταιγίδες.