Типы повреждений силовых трансформаторов и способы их предотвращения

Напряжение короткого замыкания. Этот важнейший параметр трансформатора необходим для расчетов токов КЗ на выводах вторичной обмотки НН трансформатора и в питаемой сети НН. Напряжение короткого замыкания соответствует значению междуфазного напряжения, которое надо приложить к выводам обмотки ВН для того, чтобы при трехфазном замыкании на выводах НН через трансформатор прошел ток КЗ, равный его номинальному значению. Напряжение КЗ обозначается u_r и выражается в процентах номинального значения напряжения обмотки ВН. Если, например, u_к = 5%, это означает, что к обмотке ВН трансформатора 10 кВ при закороченной обмотке НН надо приложить напряжение 0,5 кВ, чтобы ток трансформатора был равен номинальному.

По значению напряжения КЗ, как следует из определения этого параметра, можно вычислить максимальное значение тока при трехфазном КЗ на стороне НН трансформатора, причем как учета сопротивления питающей энергосистемы до шин 6(10) кВ, где включен трансформатор, так и с учетом этого сопротивления. По значению u_к вычисляется и полное сопротивление трансформатора z_тр Значения  u_к приводятся в стандартах, а также в паспортах и на паспортных табличках каждого трансформатора (по результатам заводских испытаний). Средние значения u_к для масляных трансформаторов 6(10) кВ равны примерно 4,5% - при мощности до 400 кВ×А, 5,5% - при мощности 630 кВ×А и 1000 кВ×А и 6,5% - при мощности более 1000 кВ×А. У сухих трансформаторов мощностью от 160 кВ×А до 1600 кВ×А значения напряжения короткого замыкания равны примерно 5,5%.

Трехфазные и двухфазные КЗ на стороне ВН. Короткие замыкания, называемые междуфазными, могут происходить между наружными выводами обмоток ВН или НН, расположенными на крышке бака (корпуса) трансформатора или между обмотками внутри бака. Наиболее опасными для самого трансформатора и для электроприемников прилегающей сети являются трехфазные КЗ на выводах обмотки ВН, поскольку они сопровождаются высокими значениями токов КЗ и могут вызвать сильные понижения напряжения на зажимах других электроприемников. При этом у двигателей снижается частота вращения, что может вызвать нарушение в работе предприятия.

Однофазное замыкание на землю (корпус) на стороне ВН. В сетях 6(10) кВ, работающих с изолированной либо компенсированной нейтралью, токи при однофазном замыкании на землю не превышают нескольких ампер. Специальная защита от данного вида посвреждений на трансформаторах не предусматривается, но на линии может устанавливаться защита (сигнализация) однофазных замыканий на землю.

Витковые замыкания. Замыкания между витками одной фазы обмотки трансформатора, в общем случае, не сопровождаются высокими значениями токов. При малой доле замкнувшихся витков ток этого вида повреждения может быть значительно ниже номинального тока трансформатора и это повреждение трудно выявить при помощи максимальных токовых защит, реагирующих на увеличение тока сверх номинального. Из существующих типовых защит только газовая защита масляных трансформаторов реагирует на витковые замыкания, так как они сопровождаются горением электрической дуги и местным нагревом, что вызывает разложение трансформаторного масла и изоляционных материалов с образованием летучих газов. Газы вытесняют масло из бака в расширитель и вызывают действие газового реле. В соответствие с ГОСТ 11677-85 все масляные трансформаторы мощностью 1 МВ×А и более с расширителем должны быть снабжены газовым реле. Для внутрицеховых трансформаторов газовая защита обязательна при мощности трансформатора от 630 кВ×А.

Междуфазные КЗ за трансформатором. Эти повреждения могут происходить на выводах обмотки НН трансформатора, на сборных шинах НН и на отходящих элементах питаемой сети НН. Наибольшее значение тока соответствует трехфазному КЗ, при чем во всех трех фазах токи равны между собой, как на стороне Вн, так и на стороне НН.

Однофазные КЗ за трансформатором. Эти повреждения характерны для трансформаторов, у которых обмотка НН соединена в звезду с выведенной нейтралью с глухим заземлением. Есть основания считать, что большинство коротких замыканий в сетях 0,4 кВ с глухо заземленной нейтралью начинается с однофазного и, если не принять мер по его устранению, оно переходит в более тяжелое — междуфазное КЗ, которое сопровождается большими токами и которое должно отключаться максимальными токовыми защитами.

← все статьи