Cosa devo fare se il trasformatore va improvvisamente in cortocircuito?

1. Meccanismo di danneggiamento del trasformatore durante i cortocircuiti

(1) Impatto della forza radiale

• Le forze radiali allungano gli avvolgimenti ad alta tensione e comprimono quelli a bassa tensione.
• Poiché le strutture circolari sono più vulnerabili alla compressione che alla tensione, gli avvolgimenti a bassa tensione sono più soggetti a deformazione (ad esempio, rigonfiamento, ovalizzazione).

(2) Impatto della forza assiale

• Le forze assiali comprimono gli avvolgimenti, causando lo spostamento assiale degli avvolgimenti ad alta e bassa tensione.
• Queste forze si trasferiscono anche al nucleo di ferro e ai morsetti, allentando o danneggiando potenzialmente questi componenti.

(3) Classificazione delle vulnerabilità dei componenti

1. Avvolgimenti a bassa tensione e avvolgimenti di bilanciamento (rischio più elevato di deformazione/trefoli rotti)
2. Avvolgimenti ad alta e media tensione
3. Nuclei di ferro e morsetti

2. Procedure di ispezione e collaudo del nucleo per guasti da cortocircuito

(1) Ispezione degli avvolgimenti e valutazione delle condizioni

• Ispezione visuale: Dopo aver sollevato l'avvolgimento, verificare la presenza di deformazioni evidenti (ad esempio rigonfiamenti, disallineamenti), fili rotti o danni all'isolamento.
• Test specializzati: Utilizzare dispositivi di prova della deformazione degli avvolgimenti (ad esempio apparecchiature di prova a impulsi a bassa tensione) per rilevare sottili variazioni nell'induttanza o nell'impedenza degli avvolgimenti, che indicano deformazioni nascoste.

(2) Misurazione della resistenza CC del trasformatore

• Misurare la resistenza CC di ciascuna fase dell'avvolgimento e calcolare la tasso di squilibrio (deve essere conforme alle norme IEC: ≤2% per avvolgimenti di media tensione, ≤4% per avvolgimenti di bassa tensione).
• Confrontare i risultati con i dati storici (provenienti da test di fabbrica o da precedenti manutenzioni). Un aumento significativo spesso segnala la rottura dei fili.
• Esempio di caso: Dopo un cortocircuito in un trasformatore da 31.5 MVA, CHH Power ha misurato un aumento del 10% della resistenza CC sulla fase C a bassa tensione. Un'ispezione successiva ha rivelato la rottura di un filo nell'avvolgimento della fase C.

(3) Misurazione della capacità dell'avvolgimento del trasformatore

• I componenti della capacità includono la capacità inter-spira, inter-strato, inter-torta e tra avvolgimento e terra.
• La deformazione (ad esempio, la piegatura) riduce la distanza tra l'avvolgimento e il nucleo di ferro, aumentando la capacità tra l'avvolgimento e la terra. Variazioni di capacità maggiori indicano una deformazione più grave.
• Utilizzare un ponte capacitivo di precisione per misurare i valori di capacità, confrontandoli con i dati di base per valutare la gravità della deformazione.

(4) Ispezione interna post-decompressione (rimozione del cappuccio)

• Verificare la presenza di scorie di rame/alluminio fuso or frammenti di carta per cavi ad alta densità—questi confermano una grave deformazione dell'avvolgimento o fili rotti.
• Ispezionare i distanziatori di avvolgimento (spostamento/caduta), le piastre di pressione (compressione non uniforme) e i chiodi di pressione (spostamento): questi indicano danni dovuti alla forza assiale.

(5) Ispezione del nucleo di ferro e del morsetto

1. Laminazioni del giogo del nucleo di ferro: Verificare il movimento verticale (segno di guasto del morsetto).
2. Viti passacavo isolanti: Misurare la resistenza di isolamento tra le viti e il nucleo; verificare la presenza di manicotti isolanti danneggiati (previene guasti di messa a terra del nucleo).
3. Piastre di trazione e connessioni: Verificare la presenza di crepe o allentamenti (la debolezza in questo caso provoca lo spostamento del nucleo).
4. Piastre di pressione di avvolgimento:
   • Controllare che i chiodi a pressione non siano danneggiati o spostati.
   • Verificare la messa a terra affidabile tra le piastre di pressione, i chiodi di pressione e il giogo di ferro superiore (impedisce la bruciatura da sovracorrente delle fascette di messa a terra).

(6) Analisi dell'olio e del gas del trasformatore

• Campionamento del relè di gas: Testare la composizione del gas per determinare la natura del guasto (ad esempio, un livello elevato di idrogeno indica surriscaldamento dell'avvolgimento o formazione di archi).
• Prova dell'olio: Analizzare l'olio per verificare il contenuto di gas disciolto, la rigidità dielettrica e l'umidità: l'olio degradato (bassa rigidità dielettrica) richiede filtrazione o sostituzione.

3. Precauzioni chiave per la gestione dei guasti da cortocircuito

(1) Standard di sostituzione delle parti isolanti

• Prima dell'installazione, testare tutte le nuove parti isolanti (ad esempio i blocchi di legno delle staffe di piombo) per verificarne la conformità agli standard IEC 60641.
• Per blocchi isolanti in legno: immergere in olio per trasformatori a 80°C per 24 ore per eliminare l'umidità e garantire le prestazioni di isolamento.

(2) Tempistica del test di isolamento del trasformatore

• Devono essere condotti test di resistenza di isolamento e di perdita dielettrica 24 ore dopo il riempimento dell'olio.
• Motivo: nel tempo, le parti isolanti umide rilasciano umidità nell'olio caldo; testarle subito dopo il riempimento potrebbe non rilevare difetti di isolamento nascosti.
• Esempio di caso: Un trasformatore da 31.5 MVA 110 kV ha mostrato un isolamento normale dopo il riempimento d'olio, ma 24 ore dopo la resistenza di isolamento sul lato a bassa tensione è scesa a 1 MΩ. Causa principale: isolamento non qualificato nel blocco di legno di supporto della barra di rame da 10 kV.

(3) Rimontaggio del nucleo di ferro: evitare i rischi di angoli acuti

• Quando si reinstallano le lamine del giogo con nucleo in ferro, limare gli angoli acuti per evitare di perforare l'isolamento del passaggio dell'olio.
• Misurare la resistenza di isolamento del passaggio dell'olio in tempo reale durante il rimontaggio (obiettivo: ≥100 MΩ).
• Lezione imparata: Un trasformatore da 120 MVA 220 kV presentava un isolamento del passaggio dell'olio pari a 0 Ω dopo il rimontaggio: le lamine taglienti del nucleo avevano cortocircuitato il passaggio dell'olio, richiedendo giorni di rilavorazione.

(4) Utilizzare materiali di avvolgimento resistenti ai cortocircuiti

• conduttori: Utilizzare filo di rame semiduro o filo trasposto autoadesivo (migliora la resistenza alla trazione/compressione).
• Supporto radiale: Adottare tubi di cartone ad alta resistenza o aumentare la quantità di montanti (resiste alla deformazione radiale).
• Protezione assiale: Utilizzare chiodi a pressione elastica o piastre di trazione rinforzate (assorbe le forze assiali).
• Focus su pre-vendita e riparazione: Il team tecnico di CHH Power valuta la resistenza al cortocircuito degli avvolgimenti durante le dimostrazioni dei contratti di vendita e la pianificazione delle riparazioni per garantire un'affidabilità a lungo termine.

(5) Misure di essiccazione del trasformatore

1. Conservazione sotto vuoto con azoto:
   • Sigillare il serbatoio del trasformatore ed evacuare a -0.095 MPa per rimuovere l'umidità superficiale.
   • Riempire con azoto secco (punto di rugiada ≤-40°C) quando si interrompe il lavoro durante la notte.
   • Dopo le riparazioni, far circolare olio caldo (60–70°C) per 24 ore prima della messa in servizio.
2. Essiccazione a spruzzo con olio caldo:
   • Durante le riparazioni, adottare misure antipioggia per il trasformatore.
   • Dopo il lavoro, spruzzare il nucleo e gli avvolgimenti con olio caldo (80–90°C) per 7–10 giorni, in modo da eliminare l'umidità.

(6) Valutazione completa dei guasti e pianificazione delle riparazioni

• Combinare i risultati dei test (olio/gas, resistenza CC, capacità, deformazione) per determinare la natura e la gravità del guasto.
• In caso di gravi deformazioni degli avvolgimenti (ad esempio, fili rotti, rigonfiamenti di grandi dimensioni), sostituire gli avvolgimenti e ricontrollare l'allineamento nucleo/morsetto.
• Documentare tutte le riparazioni (materiali, dati di prova, foto) per riferimento futuro in caso di manutenzione.