1. Анализ неисправностей трансформаторов в энергосистеме

Трансформатор — это устройство, использующее принцип электромагнитной индукции для изменения тока. В электроэнергетических системах трансформаторы применяются очень широко. Эксперименты и исследования подтвердили, что повреждения трансформаторов из-за короткого замыкания серьезно влияют на безопасность и стабильность передачи электроэнергии. Поэтому для снижения вероятности отказов в электроэнергетической системе необходимо провести углубленный анализ и исследование способности трансформаторов выдерживать короткое замыкание. Ниже приведен конкретный анализ причин возникновения короткого замыкания в трансформаторах:

(一) В конструкции трансформатора имеются недостатки

Трансформаторы из-за дефектов в конструктивном проектировании в значительной степени напрямую определяют их слабую устойчивость к короткому замыканию. На данном этапе китайские производители трансформаторов используют статическую теорию для расчета механических нагрузок. Согласно статической теории, для медных трансформаторов достаточно рассчитать напряжение проводов менее 1600 кг/см². Однако в реальных условиях внутренняя динамика трансформатора представляет собой сложный и изменчивый процесс, и обычные теоретические значения не могут наглядно отражать фактическую работу трансформатора, что затрудняет удовлетворение требований к устойчивости к короткому замыканию. Анализируя распространенные модели трансформаторов, низкопотерьные трансформаторы остаются основным продуктом. Однако производители не пришли к консенсусу относительно способов достижения низких потерь. Кроме того, в проектировании низковольтных выводов мощных трансформаторов, если опорные точки выводов рассчитаны недостаточно, это может привести к образованию консольной балки, что при ударе короткого замыкания вызовет межфазное замыкание.

(二) Некачественные материалы

Изоляционные плиты трансформаторов, качество обработки фанерных плит и их механическая прочность, не соответствующие стандартным требованиям, также могут привести к частым коротким замыканиям. Некоторые производители трансформаторов, стремясь максимально снизить потери от вихревых токов в обмотках, упростить процесс обработки и сократить производственные затраты, часто используют в процессе проектирования тонкие провода или обычные дешевые перемычки, а не более прочные полужёсткие провода. Хотя такие обычные и недорогие материалы помогают снизить производственные затраты, их ограниченные характеристики не позволяют обеспечить достаточную устойчивость обмоток трансформаторов к коротким замыканиям. Кроме того, из-за неоднородного уровня современных отечественных производителей и значительного отставания их технологий от передовых зарубежных решений, плотность изоляционных плит оказывается недостаточной, что также способствует возникновению коротких замыканий из-за естественной усадки.

(3) Существуют серьезные проблемы в структуре

Трансформатор может вызвать короткое замыкание из-за серьезных проблем в конструкции. Поскольку трансформатор проходит серию транспортировки, подъема и разборки от момента выпуска с завода до ввода в эксплуатацию, он неизбежно подвергается некоторым ударам. Если внутренняя конструкция трансформатора недостаточно прочная, это может привести к смещению обмоток и повреждению изоляции, что создаст серьезные угрозы безопасности при будущей эксплуатации.

(4) Проблемы работы трансформатора в условиях 220 кВ

Для трансформаторов большой мощности 220 кВ состояние соединения внутренней обмотки также является важным определяющим фактором возникновения короткого замыкания. Хотя тапы внутренней обмотки могут обеспечить много удобств для работы трансформаторов большой мощности, если их конструкция недостаточно рациональна, это может привести к локальному нарушению электрического поля в выводах тапов и вызвать частичный разряд в трансформаторе.

(5) Проблемы в технологии и оборудовании

Если технология производства трансформаторов и оборудование не могут эффективно обеспечить плотную намотку, уплотнение и надежную фиксацию обмоток, это также приведет к снижению устойчивости к короткому замыканию и возникновению неисправностей. Кроме того, если изоляционные прокладки трансформатора не были герметизированы или обработка была выполнена недостаточно качественно, электродинамические силы, возникающие при коротком замыкании, могут повредить изоляцию проводов и привести к пробою.

При намотке обмотки трансформатора недостаточная натяжительная сила провода или технологические и оборудование-*** приводят к тому, что обмотка наматывается слишком свободно, образуя подвесное явление, что снижает устойчивость трансформатора к короткому замыканию. Недостаточно плотная и надежная фиксация на концах обмотки также может вызвать короткое замыкание в трансформаторе. Если зазор при намотке обмотки слишком велик, это приводит к недостаточной внутренней поддержке обмотки, вызывая её деформацию или обрушение, что создает серьезные угрозы безопасности в дальнейшей эксплуатации. Кроме того, недостаточная сила зажима сердечника трансформатора, отсутствие эффективного измерения после его сборки и недостаточная регулировка давления приводят к неплотному зажиму сердечника, что может вызвать его смещение при транспортировке, приводя к неравномерному распределению нагрузки внутри трансформатора и серьезным последствиям.

2. Пути повышения устойчивости трансформаторов к короткому замыканию

Поскольку трансформаторы играют важную роль в энергосистеме, необходимо глубоко изучать их качество и характеристики. В данной статье исследуются распространенные причины короткого замыкания трансформаторов и предлагаются целевые технические методы для повышения их устойчивости к таким замыканиям, далее приводится конкретный анализ:

(一) Усовершенствование расчета механических сил трансформатора и проектирование конструкции продукта

Физическая структура трансформатора определяет его эксплуатационные характеристики, поэтому необходимо оптимизировать и улучшить расчет механических сил трансформатора и конструкцию изделия, чтобы распределение механических сил внутри проводов лучше соответствовало практическим требованиям и повысить его устойчивость к коротким замыканиям. При проектировании структуры трансформатора можно использовать датчик коррекции давления, установленный между нажимной пластиной и зажимным устройством, для измерения ударных сил, воздействующих на конструктивные элементы обмотки, что обеспечивает надежность проектирования структуры трансформатора.

(二) Кратковременный испытательный ток трансформатора

Проведение короткозамкнутого испытания трансформатора и анализ соответствующих параметров данных закладывают прочную основу для совершенствования конструкции трансформатора и повышения его устойчивости к короткому замыканию. В этом процессе важно отметить, что испытание на короткое замыкание проводится не только для получения гарантии соответствия продукции производителя, но и для применения надежных технологий в реальном производстве, чтобы избежать ситуации, когда некоторые производители тестируют и укрепляют трансформаторы, но не внедряют эти технологии в массовое производство.

В целом, в настоящее время благодаря постоянному прогрессу науки и техники, повышению качества работы энергосистем и широкому применению сверхвысокого напряжения в передаче и распределении электроэнергии, способность трансформаторов противостоять коротким замыканиям и огромные потери, вызванные ими, стали важной проблемой, с которой сталкиваются и которую необходимо решить производителям трансформаторов и эксплуатационным организациям. Для эффективного повышения устойчивости трансформаторов энергосистем к коротким замыканиям, помимо необходимости совершенствования расчетов механических нагрузок и конструкции продукции со стороны производителей, также следует обращать внимание на потенциальные проблемы качества в технологических процессах. Это требует повышенного внимания со стороны производителей трансформаторов и эксплуатационных организаций, чтобы значительно повысить безопасность и стабильность работы энергосистем.

В заключение, по мере углубления модернизации электросетей, повышение устойчивости трансформаторов в энергосистеме к коротким замыканиям крайне необходимо для развития. Усиление этой устойчивости не только эффективно повышает безопасность работы шахтной электросети, но и сокращает время устранения неисправностей, минимизирует потери, а также предотвращает аварии, обеспечивая безопасную и стабильную работу энергосистемы.