Может ли молния повредить трансформаторы? Ключевой трансформатор Lightning Design

Угроза грозы для трансформеров в погоде грозы

Угрозы грозы погоды трансформерам в основном вытекают из двух типов молний: прямых ударов молнии и индуцированной молнии, с различными путями и механизмами повреждения.

Прямой удар молнии относится к тому, что молния напрямую ударяет по самому трансформатору или его подключенным линиям. Основные компоненты трансформатора, такие как железное ядро ​​и обмотки, изготовлены из металлических материалов и работают при высоких напряжениях (10 кВ и выше) в течение длительного времени. После удара прямого удара молнии напряжение молнии сотни тысяч или даже миллионы вольт мгновенно разрушает изоляционный слой, что приведет к оморотным коротким цепям и выгоранию железного ядра, что часто разрушает. Тем не менее, вероятность того, что трансформатор будет непосредственно поражать молнией, не высока, так как линии передачи обычно оборудованы внешними защитными средствами, такими как молния и верхние провода заземления, образуя «барьер молнии».

Напротив, угроза индуцированной молнии является более скрытой и распространенной. Когда молния ударяет по земле или объектам вблизи линий, сильное электромагнитное поле молнии будет вызывать перенапряжения тысяч вольт на линии передачи, и эти перенапряжения будут распространяться вдоль линейки в трансформатор. Системы изоляции внутри трансформатора (такие как масло - Изоляция бумаги и изоляция втулка) чрезвычайно чувствительны к колебаниям напряжения. Передача, сгенерированные индуцированной молнией, могут вызвать частичное расщепление изоляции, что приводит к ошибкам, таким как Inter -, повернуть короткие замыкания и мульти - точечное заземление железного ядра. Статистика показывает, что более 70% разломов повреждений трансформатора в силовых системах вызваны индуцированной молнией.

Ядро внешней молнии состоит в том, чтобы уменьшить вероятность того, что молния непосредственно действует на трансформаторы и связанное оборудование. В подстанциях или распределительных станциях обычно используется схема защиты соединения: стержни молнии и накладные заземления образуют «сеть пространственной защиты», а их диапазон защиты должен охватывать ключевое оборудование, такое как трансформаторы и автоматические выключатели. В соответствии с методом катящегося шарика высота молнических стержней должна гарантировать, что угол защиты не превышает 45 градусов для эффективного перехвата прямых ударов молнии. Для верхних линий, подключенных к трансформаторам, на обоих концах линий устанавливаются верхние заземления, а «секция защиты входящей линии» устанавливается в пределах 50 метров от трансформатора. Увеличивая количество кусочков изолятора и установки линейных арестователей, интенсивность входящих волн молнии уменьшается.

Следует отметить, что внешняя молниеносная защита должна избегать «защитных слепых пятен». Видимые части трансформатора, такие как втулки и радиаторы, подвержены распаду молнии. Следовательно, положение установки молнии над ними должно быть точно рассчитано, чтобы обеспечить отсутствие мертвых углов защиты. В грозе - склонных участков или горных областей можно использовать дизайн «Независимый молнический стержень + изолированное заземление», где система заземления молнического стержня устанавливается отдельно от сетки заземления трансформатора (с расстоянием не менее 3 метров), чтобы предотвратить потенциальную контратаку на землю, генерируемую, когда молчальный стержень зажигает из -за воздействия на трансформацию.

Даже если внешняя молниеносная защита перехватывает большую часть молнии, некоторые индуцированные молния или остаточные перенапряжения могут по -прежнему вторгаться в трансформатор. В настоящее время внутренние устройства молнии играют ключевую роль. Оксид цинка - это «первая линия защиты» для трансформаторов. Они установлены параллельно на высокой - выходе напряжения трансформатора. В нормальной работе они находятся в высоком состоянии- сопротивления. Когда перенапряжение молнии превышает порог, арест быстро разрушается и проводит, ограничивая перевальника в диапазоне утепления толерантности к изоляции и перемещая ток молнии на землю. High - качественные зарестчики оксида цинка должны иметь характеристики низкого остаточного напряжения и большого тока -, и остаточное напряжение арестователей, поддерживающих 10 кВ, должно контролироваться ниже 45 кВ.

В дополнение к арестователям, дизайн координации изоляции также важен. Системы изоляции внутри трансформатора (например, масло - бумажная изоляция и изоляция втулки) должны соответствовать характеристикам защиты от задержков сформировать «step - от - step защита». Например, воздействие сопротивления обмотки улучшается путем регулировки процесса обмотки (например, использования 纠结式 Vindings), и анти - фарфоровые рукава загрязнения или композитные рукава выбираются для выбора втулки для повышения сопротивления поверхности. Для 35 -километровых и выше трансформаторов также устанавливаются нейтральные устойчивые точки в нейтральной точке, чтобы предотвратить повторное воздействие молнии от повреждения изоляции нейтральной точки.

С разработкой интеллекта в энергетических системах, Lightning Protection Design повысил с «пассивной защиты» до «активного раннего предупреждения». Современные трансформаторы, как правило, оснащены системами онлайн -мониторинга, которые собирают реальные данные по работе с реальными работами по времени мониторов молнии, установленными мониторами тока утечки утечки утечки оксида цинка, датчиков температуры обмотки, детекторов частичных разрядов и другого оборудования. Когда ток утечки ареста увеличивает ненормально, или сопротивление обмотки изоляции уменьшается, система автоматически будет автоматически посылать сигнал раннего предупреждения, а персонал работы и обслуживания может своевременно устранить непонятные опасности.

В Thunderstorm - склонные области, система местоположения молнии также может быть связана с моделью оценки состояния трансформатора. Анализируя такие данные, как время, местоположение и интенсивность деятельности молнии, в сочетании с историческими записями неисправностей трансформатора, уровень риска оборудования, поврежденного молнией, предсказывается, и превентивные меры, такие как корректировка нагрузки и временное отключение, принимаются заранее. После того, как компания Power Grid применила эту технологию в высоких областях риска риска, время ремонта разломов повреждения трансформатора молнии было сокращено на 40%, а надежность питания была значительно улучшена.

Импульсный тест молнии является важнейшей связью, чтобы убедиться, что трансформатор может противостоять воздействию воздействия молнии и обеспечить надежность конструкции молнии. Его основная цель состоит в том, чтобы моделировать напряжение импульса молнии, которое может произойти в фактической работе на трансформаторе в лабораторной среде, проверить производительность изоляции и структурную стабильность трансформатора в условиях экстремального напряжения и обеспечивает надежную основу для оптимизации конструкции молнии.

Существует два основных типа импульсных тестов молнии: Full - Impulse Test Wave Impulse and Cropped - Impulse Test. Полный - Импульсный тест волновой импульсы имитирует полный процесс перенапряжения молнии, распространяющегося вдоль линии, применяя стандартную форму волны импульсного напряжения молнии (1,2/50 мкс) к обмотке трансформатора. Этот тест может эффективно обнаружить, есть ли изоляционные дефекты, такие как слабые точки в обмотке, которые подвержены разрушению при перенастроении молнии. Нарезанный - волновой импульсный тест - это заранее отрезать волну импульсного напряжения молнии (обычно отрезая волновый хвост внутри 2 - 5 μs после фронта волны), что более суровое, чем полный - тест волны. В основном он используется для проверки прочности изоляции масла трансформатора - бумажной изоляции и втулки под действием крутого - переднего воздействия и подтвердить, может ли изоляция все еще поддерживать свою производительность, когда неожиданно изменяется молния.

Во время теста контролируются ключевые показатели, такие как значение напряжения разбивки, количество частичного разряда и изменение сопротивления изоляции трансформатора. Если трансформатор может противостоять указанному количеству импульсных напряжений без разбивки, флэш -3 или значительных изменений параметров изоляции, это указывает на то, что его система изоляции соответствует требованиям молнии. В противном случае необходимо выяснить причины слабостей изоляции, такие как неправильное расположение обмотки или неквалифицированные изоляционные материалы, и оптимизировать дизайн.

Тест импульсивных молний является не только необходимым испытанием до того, как трансформатор покинет завод, но и важным средством для эксплуатационных и технических подразделений для оценки состояния старения изоляции трансформатора в течение срока службы. Сравнивая тестовые данные одного и того же трансформатора в разные периоды, можно оценить, ухудшается ли эффективность изоляции трансформатора, чтобы заранее принять меры по обслуживанию или замене и избежать ущерба от молнии, вызванных старением изоляции.

Эффективность проектирования молнии не только зависит от начальной схемы, но и необходимо обратить внимание на оптимизацию деталей и ежедневное обслуживание. Во время установки трансформатора High - входящего кабеля для напряжения необходимо проложить через трубы, и оба конца металлической трубы должны быть надежно заземлены, чтобы сформировать «электромагнитный экранирующий слой», чтобы уменьшить перенапряжение, генерируемое молнией в кабеле. Для погруженных в масло трансформеров силикагель в дыхании должен быть сухим, чтобы избежать снижения изоляции после поглощения влаги; Для трансформаторов сухого типа поверхностная пыль следует регулярно чистить, чтобы предотвратить вспомогатель поверхности, вызванную накоплением грязи.

Поддержание заземляющей сетки является ключевой ссылкой, которую легко игнорировать. Коррозия почвы и поселение могут привести к увеличению перелома электродов или устойчивости к заземлению. Следовательно, сопротивление заземления должно быть измерено каждый год, и каждые 3 года следует проводить тест на проводимость заземления сетки, чтобы обеспечить надежное соединение заземляющих электродов. Арестатели должны пройти тесты на справочное напряжение DC и тесты тока утечки каждые 1 - 2 лет, и старение или производительность - деградированные арестователи должны быть заменены во времени, чтобы они не провалились в погоде.