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Este artículo analiza el transformador de distribución de 400 kVA como un objeto real, centrándose en sus fallas de cortocircuito de salida.
El transformador de distribución de 400 kVA es un dispositivo crucial en la red de distribución. Aún así, durante su funcionamiento, es susceptible de sufrir interferencias por corrientes de cortocircuito, lo que puede provocar fallas como cortocircuitos en las salidas de baja tensión, poniendo en grave peligro la estabilidad del equipo e incluso induciendo a la seguridad.
Esto puede poner en grave peligro la estabilidad del equipo e incluso provocar incidentes de seguridad.
En primer lugar, el transformador defectuoso se devolvió a la fábrica para su desmontaje e inspección. Se encontró que el devanado de alto voltaje del transformador de distribución de 400kVA se había deformado y la resistencia mecánica del devanado había disminuido.
En segundo lugar, combinados con los datos obtenidos de la prueba del transformador de distribución de 400 kVA, se concluyó que el transformador de distribución de 400 kVA había estado sujeto a repetidos choques de corriente de cortocircuito en el lado de baja tensión, cuyo efecto acumulativo había provocado que los devanados deformarse y eventualmente condujo a la ruptura del aislamiento. Finalmente, de acuerdo al análisis de la causa de la falla, se proponen las medidas y precauciones de mantenimiento correspondientes, las cuales tienen valor de aplicación de ingeniería específica.
El transformador de distribución de 400 kVA, como parte esencial de la red de distribución, a menudo está sujeto al impacto de corrientes de cortocircuito en diversas condiciones de operación.
El transformador sufre con frecuencia una prueba de impacto de corriente de cortocircuito, la resistencia mecánica del devanado disminuye, el efecto acumulativo hace que la deformación de la desestabilización serpentina y luego destruya la resistencia del aislamiento del devanado, los casos severos harán que el equipo se debilite debido a la pérdida de capacidad de aislamiento y quema, lo que resulta en un apagón de gran área, lo que afecta la continuidad del suministro de energía.
Después de que ocurre una falla de cortocircuito en el transformador, la capacidad de aislamiento del equipo disminuye y la tasa de daño es alta. En este momento, el transformador debe apagarse lo antes posible para su inspección, para desarrollar un plan de revisión, para llevar a cabo las pruebas eléctricas pertinentes y las pruebas de análisis de cromatografía de gases disueltos en el aceite, para llevar a cabo una detección integral de fallas en el transformador, y luego juzgar el grado de daño al equipo y determinar si el transformador puede continuar operando.
Transformador de distribución de 400 kVA debido a su tamaño pequeño, peso ligero, fácil manejo, grandes recursos de repuestos y otras ventajas, después de que la falla generalmente no está en el campo para tomar muestras de aceite para análisis cromatográfico, solo resistencia de aislamiento, medición de relación y otro campo artículos de prueba, o levantando la cubierta en la apariencia de la parte visible de la inspección inicial.
Si el impacto de la operación continua, la mayor parte del regreso directo a la fábrica o al taller de mantenimiento para una mayor inspección y análisis de la falla, los parámetros de prueba eléctricos medidos y los resultados del análisis pueden proporcionar la base relevante para el mantenimiento y operación posterior del equipo.
A través del análisis de una falla de cortocircuito en el devanado de un transformador de distribución de 10 kV 400 kVA, se encontraron las causas específicas de la marca y se propusieron las medidas de mantenimiento específicas correspondientes y las precauciones para proporcionar alguna referencia para el manejo posterior de fallas similares.
En agosto de 2017, un transformador de distribución de 400 kVA sufrió un accidente de cortocircuito en la salida; el modelo de transformador: S13-M-400/10, capacidad nominal: 400 kVA, relación de voltaje: 10 000 × (1 ± 2 × 2.5%) V / 400V, número de grupo de acoplamiento: Dyn11.
Como el transformador de distribución de 400 kVA sufrió un fuerte impacto por la corriente de cortocircuito de exportación, lo que resultó en una hebra rota y una deformación local del devanado de alta tensión de la fase A, una deformación severa de la bobina de baja tensión y un cortocircuito. entre vueltas, lo que eventualmente provoca que el transformador de distribución de 400 kVA se queme en funcionamiento y provoque la interrupción del suministro eléctrico. Luego de la falla, se inspeccionó el transformador con una grúa, se midió y diagnosticó la resistencia DC del devanado, la prueba de relación variable y otros datos relevantes, se analizó la causa del accidente, se identificó el tipo de falla y se se propusieron las medidas de mejora específicas correspondientes.
El 20 de agosto de 2017, el transformador de distribución de 400 kVA defectuoso fue devuelto a la fábrica para su inspección y tratamiento. Después de levantar la campana, se inspeccionó la apariencia de la parte visible del cuerpo del transformador. Se encontró que el devanado de alto voltaje de la fase A no estaba redondo y deformado, la cinta aislante exterior estaba rota y el devanado entre vueltas tenía un desplazamiento severo. B, la apariencia de la fase C no es anormal. La inspección del capó se muestra en la Figura 1.
La situación real de las bobinas de baja tensión de cada devanado de fase no se puede observar directamente a través de la inspección del aspecto del cuerpo de la tapa de elevación, considerando que los bucles de alta tensión de la fase A han sido deformados mecánicamente, para poder juzgar con precisión la deformación de las ondas de baja tensión y encontrar las causas de las fallas del equipo, y formular las medidas de mejora correspondientes y los planes de mantenimiento, además de la medición y el análisis de la resistencia de aislamiento, la resistencia de CC y la relación de variación de este transformador.
La prueba de aislamiento es principalmente una prueba de la resistencia de aislamiento del devanado junto con el casquillo y el núcleo, y los resultados de la medición después de la falla se muestran en la Tabla 1.
Si el núcleo está o no conectado a tierra es una parte esencial de la prueba de aislamiento, y esta parte a menudo se pasa por alto fácilmente en las mediciones.
En el proceso de desmantelamiento de la cubierta del transformador, se debe medir el aislamiento entre el devanado y el núcleo antes de que se pueda quitar la pieza central de conexión a tierra y probar el aislamiento del núcleo a tierra.
De lo contrario, el valor de resistencia de aislamiento del devanado de bajo voltaje al devanado, núcleo y cubierta de alto voltaje a menudo se convierte en el valor de resistencia de aislamiento del núcleo a tierra.
El devanado trifásico A, B y C, el devanado de alto voltaje y el aislamiento del núcleo a tierra son normales, mientras que el devanado de bajo voltaje y el devanado de alto voltaje, el devanado de bajo voltaje y el núcleo y el devanado de bajo voltaje y la resistencia del aislamiento de la carcasa son cero. , y devanado de bajo voltaje en la capa más interna cerca del núcleo, lo que puede suponer que la capa de aislamiento entre el devanado de bajo voltaje y el núcleo ha perdido capacidad de aislamiento.
Al final de la prueba de aislamiento, se desmantelaron las bobinas y se observó que el transformador de distribución de 400 kVA tenía el aislamiento roto entre el devanado de BT y el núcleo. El núcleo de acero al silicio mostró signos de sobrecalentamiento severo, lo que verificó la precisión de los resultados de medición de la resistencia de aislamiento.
Se puede observar que luego de una falla de corto circuito en el equipo, la corriente de corto circuito provocó la deformación y calentamiento del devanado. El efecto acumulativo exacerbó el grado de daño del aislamiento, lo que provocó la ruptura del aislamiento entre el devanado y el núcleo y un daño severo a la lámina de acero al silicio del núcleo. El chamuscado de la lámina de acero al silicio del núcleo se muestra en la Figura 2.
La medición de la resistencia de CC del devanado es uno de los métodos más efectivos para probar el aislamiento longitudinal de un transformador de distribución de 400 kVA.
Cuando el transformador de distribución de 400 kVA se somete a la prueba de corriente de cortocircuito de impacto, la pérdida de resistencia aumenta y las partes débiles de la bobina y la conexión del cable se calientan. El calor se concentra en el tanque de aceite y no se puede disipar a tiempo, lo que hace que las partes débiles se rompan o incluso se rompan debido al calor, la resistencia de CC se vuelve significativa y la tasa de desequilibrio trifásico excede el estándar.
Cuando se produce un cortocircuito metálico espira a espira entre capas o espiras de un devanado de fase, la capacidad de aislamiento del devanado disminuye o incluso pierde su capacidad de aislamiento, provocando que disminuya la resistencia DC de la fase.
El devanado de alto voltaje del transformador de distribución de 400 kVA está conectado triangularmente, y cuando el devanado no está desconectado del cable de conexión, la resistencia de CC medida es la resistencia de línea. Para localizar la fase defectuosa más rápidamente durante el diagnóstico de fallas, la resistencia de línea debe convertirse en resistencia de fase.
Al comparar los datos de resistencia de CC trifásicos medidos en fábrica con los datos de resistencia de CC trifásicos después de la falla, se encontró que la tasa de desequilibrio del devanado trifásico después de la marca era 4.99%, que era mucho más alta que el 2%. valor de advertencia especificado en el protocolo.
Los datos de resistencia de CC del devanado de alto voltaje de la fase A después de la falla son obviamente significativos, lo que aumenta la tasa de desequilibrio de la resistencia directa trifásica. Se supone que la bobina de fase A puede estar quemada o que el devanado está roto.
Al comparar los datos de medición de resistencia de CC de cada fase del transformador en la fábrica con los datos de medición de resistencia de CC de cada paso después de la falla, la resistencia de CC del lado de bajo voltaje de la fase a se redujo significativamente y el error con el valor inicial fue de 2,21%.
Se supone que la bobina de fase A se ha deformado y que existe una falla local de cortocircuito entre espiras o entre capas en el devanado, lo que lleva a que la resistencia de CC exceda el límite. Sin embargo, la causa del defecto no puede determinarse únicamente con los datos de resistencia de CC.
Para determinar aún más la causa de la falla en el transformador de distribución de 400 kVA, se realizó una prueba de relación. En comparación con la medición de la resistencia de CC, el análisis de los resultados de la prueba de relación facilitó la detección de un cortocircuito entre las vueltas del devanado.
El error de relación ha excedido el límite y es mucho mayor que el valor de advertencia del 1% especificado en las normas. El valor positivo del error de relación indica que el transformador de distribución de 400 kVA tiene una falla de cortocircuito en el lado de baja tensión. Comparando el error de relación trifásico, el error de relación de AB/ab es el más grande, y el transformador de distribución de 400 kVA está cableado Dyn11, lo que infiere que la falla de cortocircuito ocurrió principalmente en el devanado de bajo voltaje de la fase A.
De acuerdo con los datos y las conclusiones de las pruebas eléctricas, combinado con el fenómeno aparente de deformación del devanado que se encuentra al levantar la cubierta, el análisis integral para obtener las causas de falla del cortocircuito de salida del transformador de distribución de 400 kVA es el siguiente.
Al comparar y analizar los datos de prueba de fábrica y los datos de medición después de la falla, se encontró que los datos del devanado de fase A del transformador de distribución de 400 kVA habían cambiado significativamente y excedían el rango de advertencia especificado en las regulaciones; a través de la prueba de aislamiento, se pudo inferir que el devanado de baja tensión del transformador de distribución de 400 kVA y el núcleo entre el aislamiento se ha roto.
La prueba de resistencia de CC encontró que la resistencia de CC en el lado de alto voltaje de la fase A había aumentado, por lo que se supuso que podría haber hebras quemadas o rotas en el devanado de la fase A.
El análisis de los datos de relación de devanado después de la falla mostró que el error de relación de torsión de la fase A era mucho mayor que el valor de advertencia, infiriendo así que había un cortocircuito entre espiras en el devanado de este transformador de distribución de 400 kVA.
Un análisis posterior mostró que el transformador de distribución de 400 kVA había estado sujeto a repetidas corrientes de cortocircuito en el lado de bajo voltaje de la salida de fase A, generando una gran cantidad de calor en el devanado de bajo voltaje, que no pudo disiparse a tiempo en el tanque, lo que resulta en un aumento brusco de la temperatura del devanado y una estabilidad térmica reducida.
Al mismo tiempo, la corriente de cortocircuito que fluye a través del equipo eléctrico producirá tensión electromagnética; La fuerza electromotriz de cortocircuito es cientos de veces la presión mecánica sobre el devanado durante el funcionamiento normal del transformador, lo que hace que disminuya la resistencia mecánica del devanado. Como la dirección actual del devanado de alto voltaje y el devanado de bajo voltaje es opuesta, la tensión del cortocircuito hace que el devanado de alto voltaje en la capa exterior del tanque se expanda hacia afuera por la fuerza de tracción, y el devanado de bajo voltaje en el interior contrato de capa hacia el interior por la fuerza de compresión.
Las bobinas se aprietan y estiran entre sí para que cambie la distancia de aislamiento entre las vueltas del devanado, el devanado y el núcleo, lo que resulta en una disminución de la resistencia del aislamiento y la estabilidad mecánica del equipo, y luego un cortocircuito entre las vueltas. , desconexión del devanado, quemado del núcleo y otras fallas.
El efecto acumulativo de la corriente de cortocircuito en el transformador hizo que se intensificara la deformación del devanado y que se expandiera el daño del aislamiento, razón principal por la que el transformador de distribución de 400 kVA sufrió una falla de cortocircuito en la salida del devanado de baja tensión.
El equipo está en operación de falla a largo plazo; el efecto acumulativo de la corriente de cortocircuito provoca la ruptura del aislamiento entre el devanado de bajo voltaje y el núcleo de hierro, y la gran corriente de cortocircuito hace que el núcleo de hierro se queme. Al mismo tiempo, bajo la tensión del cortocircuito, el devanado de alto voltaje de la fase A también sufrió una deformación irreversible, lo que provocó que las vueltas del cable del devanado se incrustaran y el cable se rompiera. Esto finalmente condujo a la destrucción del transformador de distribución de 400 kVA y provocó una interrupción en el suministro de energía.
Al hacer un juicio preliminar sobre una falla de cortocircuito en la salida de un transformador de distribución de 400 kVA y las razones de su ocurrencia, combinado con la inspección de la grúa, la prueba de resistencia de CC, la prueba de relación y la prueba de aislamiento para diagnosticar la falla, analizar las causas que afectan la falla de 400 kVA. Se presenta el cortocircuito en la salida del transformador de distribución y se proponen las medidas preventivas correspondientes.
(1) Debido a la gran cantidad de líneas de conexión del lado de la carga de bajo voltaje y la complejidad del escenario de uso, el transformador de distribución de 400 kVA a menudo está sujeto a corrientes de cortocircuito repentinas en diversas condiciones de operación en un entorno operativo convencional y es propenso a fallas de cortocircuito. Por lo tanto, se deben tomar las medidas apropiadas de manera oportuna para reducir la probabilidad de que ocurran fallas.
Preste atención a los detalles del núcleo del transformador de distribución de 400 kVA, el devanado y el cambiador de tomas durante el proceso de ensamblaje del equipo, mejore el proceso de fabricación del producto, evite el aumento de fugas magnéticas causadas por pernos sueltos, cables rotos, deformación del núcleo y otros problemas. , por lo que el sobrecalentamiento interno del tanque de aceite del transformador, se reduce la resistencia del aislamiento; intente utilizar materiales de aislamiento resistentes al calor y de alta resistencia mecánica, optimice el rendimiento del producto y mejore la resistencia a los cortocircuitos del equipo.
2) Para un transformador de distribución de 400 kVA, que con frecuencia se ve afectado por la corriente de cortocircuito, incluso si el equipo aún puede funcionar normalmente, puede provocar inestabilidad mecánica o pérdida de la capacidad de aislamiento del devanado del transformador de distribución de 400 kVA debido a una deformación menor.
Por lo tanto, se debe prestar atención al mantenimiento y la gestión diarios del transformador de distribución de 400 kVA, realizando activamente varios planes de mantenimiento, realizando un seguimiento de los registros de datos operativos relevantes y estableciendo un sistema de datos de prueba en línea para el funcionamiento del equipo.
El transformador de distribución de 400 kVA que opera en un entorno operativo hostil debe ser lo más corto posible para acortar el ciclo de revisión, el juicio oportuno del estado de salud del devanado, para evitar la formación de riesgos de seguridad debido a la falla del equipo que no se encuentra a tiempo, lo que resulta en la interrupción del suministro eléctrico en el funcionamiento de los equipos.
(3) Al analizar la causa de fallas en equipos defectuosos, el tipo de falla no debe juzgarse solo por una cantidad de estado, sino que debe incluir un análisis integral de los resultados de medición de pruebas como resistencia de CC, resistencia de aislamiento, relación variable y el valor de la pérdida dieléctrica y luego combinarlos con la condición de carga y el estado operativo del transformador de distribución de 400 kVA para realizar un diagnóstico integral. Los datos de medición correspondientes deben compararse con. Si hay una desviación significativa de los datos anteriores, se debe prestar especial atención incluso si los datos todavía están dentro del rango normal.
Si es necesario, se debe realizar una verificación de campana para considerar completamente el efecto acumulativo en el devanado del transformador de distribución de 400 kVA, reducir la probabilidad de fallas latentes, mejorar la capacidad de diagnóstico de fallas del transformador de distribución de 400 kVA y garantizar la operación confiable del equipo.
Se analiza un caso típico de un transformador de distribución de 400kVA que sufre deformación del devanado luego de un choque de corto circuito en la salida. El tipo de falla y el grado de peligro se juzgan mediante un análisis de diagnóstico integral combinado con los resultados de la prueba a través de una inspección de la grúa.
Se propusieron las medidas específicas para mejorar la confiabilidad operativa del transformador de distribución de 400kVA en caso de falla de cortocircuito en la salida para acumular datos y experiencia en el diagnóstico de fallas para la operación segura de futuros equipos.
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