Jaki jest wpływ błyskawicy na kompaktowy transformator podstacji?

Hej! Jako dostawca kompaktowych transformatorów podstacji widziałem z pierwszej ręki, jak różne czynniki środowiskowe mogą wpływać na te kluczowe elementy sprzętu. Jedną z najpotężniejszych i nieprzewidywalnych sił natury, które mogą powodować znaczące problemy, jest błyskawica. Na tym blogu rozbiję to, co błyskawica może zrobić z kompaktowym transformatorem podstacji i dlaczego tak ważne jest zrozumienie tych skutków.

Jak zdarzają się uderzenia błyskawicy

Zanim zagłębimy się w wpływ na transformatory, szybko omówmy, jak występują uderzenia błyskawicy. Błyskawica jest zasadniczo masywnym rozładowaniem elektrycznym między chmurami lub między chmurą a ziemią. Kiedy w chmurze jest budowa ładunku elektrycznego, a różnica potencjału elektrycznego staje się wystarczająco duża, tworzy ścieżkę jonizowanego powietrza. Ta ścieżka pozwala na przepływ ogromnego prądu, co powoduje błyskawicę.

Te strajki mogą być niezwykle potężne, a prądy osiągają setki tysięcy amperów i napięć w milionach. Kiedy błyskawica uderza w zwartą podstację lub wokół niej, może mieć dość poważne konsekwencje dla transformatora.

Bezpośrednie i pośrednie uderzenia błyskawicy

Istnieją dwa główne sposoby wpływania na kompaktowy transformator podstacji: bezpośrednie uderzenia i pośrednie uderzenia.

Bezpośrednie strajki

Bezpośrednie uderzenie odbywa się, gdy błyskawica uderza bezpośrednio w transformator lub strukturę podstacji. Jest to najgorszy scenariusz, ponieważ pełna siła prądu błyskawicznego jest zrzucana do transformatora. Intensywny prąd może powodować natychmiastowe fizyczne uszkodzenie wewnętrznych komponentów transformatora.

Uzwojenia, które są zasadniczo cewkami drutu, które przenoszą energię elektryczną, mogą zostać poważnie uszkodzone. Prąd o wysokiej energii może stopić przewody miedzi lub aluminium w uzwojeniach, krótkie - okrągł je. To nie tylko zatrzymuje normalne działanie transformatora, ale może również prowadzić do całkowitej awarii. W niektórych przypadkach ciepło wytwarzane przez uderzenie błyskawicy może nawet powodować, że olej transformatorowy (używany do izolacji i chłodzenia) w zagotowaniu i odparowaniu, prowadząc do wybuchu.

Pośrednie strajki

Pośrednie strajki są bardziej powszechne, ale nadal mogą być bardzo szkodliwe. Kiedy błyskawica uderza w ziemię lub pobliski obiekt, powoduje nagłą zmianę potencjału elektrycznego w okolicy. Ta zmiana potencjału może wywołać duże napięcie w liniach zasilania podłączonych do transformatora.

Te indukowane napięcia mogą podróżować wzdłuż linii energetycznych i dotrzeć do transformatora. Mimo że prąd nie jest tak wysoki jak w bezpośrednim uderzeniu, napięcie indukowane może być wystarczająco wysokie, aby uszkodzić izolację w transformatorze. Izolacja ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania łuszczeniu elektrycznym między różnymi częściami transformatora. Po uszkodzeniu izolacji może prowadzić do częściowych zrzutów, które z czasem mogą powodować dalszą degradację izolacji i ostatecznie powodować awarię transformatora.

Wpływ na izolację transformatora

Izolacja jest jednym z najważniejszych aspektów zwartego transformatora podstacji. Utrzymuje prądy elektryczne płynące tam, gdzie powinny i zapobiega krótkim obwodom. Błyskawica może mieć znaczący wpływ na tę izolację.

Jak wspomniano wcześniej, zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie strajki mogą uszkodzić izolację. W przypadku bezpośredniego uderzenia prąd o wysokiej energii może fizycznie spalić materiały izolacyjne. Materiały izolacyjne, takie jak papier lub plastik, nie są zaprojektowane tak, aby wytrzymać ekstremalne ciepło i energię uderzenia pioruna.

W przypadku uderzeń pośrednich napięcia indukowane mogą powodować naprężenie elektryczne na izolacji. Jeśli napięcie jest wystarczająco wysokie, może spowodować rozpad izolacji. Ten rozkład może rozpocząć się jako małe częściowe zrzuty, które są jak małe iskry elektryczne w izolacji. Z czasem te częściowe zrzuty mogą erozować izolację, zmniejszając jej skuteczność i zwiększając ryzyko pełnej awarii elektrycznej.

Naprężenie termiczne i mechaniczne

Błyskawiczne uderzenia również poddają się naprężeniu termicznym i mechanicznym.

Stres termiczny

Wysoki prąd z uderzenia błyskawicy generuje dużą ilość ciepła w bardzo krótkim okresie. Ten nagły wzrost temperatury może powodować rozszerzenie cieplne składników transformatora. Różne materiały w transformatorze, takie jak uzwojenia, rdzeń i izolacja, rozszerzają się w różnych tempie. Ta różnicowa ekspansja może prowadzić do naprężeń mechanicznych w transformatorze.

Jeśli naprężenie termiczne jest wystarczająco poważne, może spowodować zmianę uzwojeń lub nieosiągalne. Ta niewspółosiowość może wpływać na wydajność elektryczną transformatora i zwiększyć ryzyko krótkich obwodów.

Naprężenie mechaniczne

Oprócz naprężenia termicznego siła fizyczna uderzenia pioruna może powodować naprężenie mechaniczne na transformatorze. Bezpośrednie uderzenie może fizycznie wstrząsnąć transformatorem, potencjalnie rozluźniającym śruby, połączenia lub inne elementy. Nawet uderzenie pośrednie może powodować wibracje w liniach energetycznych, które mogą być przekazywane do transformatora i w czasie powodować uszkodzenia mechaniczne.

Ochrona kompaktowych transformatorów podstacji przed piorunem

Jako kompaktowy dostawca transformatora podstacji wiem, jak ważne jest ochrona tych transformatorów przed błyskawicą. Istnieje kilka sposobów, aby to zrobić.

Aresterowie błyskawicy

Aresterów błyskawicy to urządzenia, które są zainstalowane w pobliżu transformatora. Ich głównym zadaniem jest bezpieczne przekierowanie prądu błyskawicznego na ziemię. Gdy zbliża się wzrost wysokiego napięcia z uderzenia błyskawicy, błyskawica odpowiada ścieżce o niskiej oporności, aby prąd przepływa na ziemię, chroniąc transformator przed pełną siłą uderzenia.

Systemy uziemienia

Właściwy system uziemienia ma również kluczowe znaczenie dla ochrony transformatora. System uziemienia zapewnia ścieżkę, aby prąd elektryczny można bezpiecznie przepływać do ziemi. Pomaga rozproszyć energię z uderzenia pioruna i zapobiec budowie niebezpiecznych potencjałów elektrycznych w podstacji.

Ulepszenia izolacji

Wykorzystanie materiałów izolacyjnych o wysokiej jakości i modernizacja izolacji transformatora może również pomóc w wytrzymaniu efektów błyskawicy. Nowoczesne materiały izolacyjne zostały zaprojektowane tak, aby miały lepszą odporność na naprężenie elektryczne i wysokie wzrosty energii.

Wniosek

Błyskawica może mieć znaczący wpływ na kompaktowe transformatory podstacji. Niezależnie od tego, czy jest to bezpośrednie uderzenie, które powoduje natychmiastowe uszkodzenie fizyczne, czy pośrednie uderzenie, które prowadzi do długoterminowej degradacji izolacji, efekty mogą być kosztowne i zakłócające. Jako dostawca zawsze szukam sposobów, aby pomóc moim klientom w ochronie ich transformatorów przed tymi potężnymi siłami naturalnymi.

Jeśli jesteś na rynkuPrefabrykowana podstacja europejskaWZwarta podstacja, LubPrefabrykowana podstacja elektryczna (E - dom), i chcesz upewnić się, że jest dobrze - chroniony przed Błyskawicą, nie wahaj się wyciągnąć ręki. Jestem tutaj, aby zapewnić Ci najlepsze rozwiązania i produkty, które zaspokoją Twoje potrzeby. Porozmawiajmy o twoich wymaganiach i zobaczmy, jak możemy współpracować, aby systemy elektryczne działały płynnie.

Odniesienia

• Roger C. Dugan, Mark F.
• „Błyskawica ochrona systemów elektrycznych i elektronicznych” Heinza V. Andersona.