Способность силовых трансформаторов к выдерживанию коротких замыканий — проектирование и проверка 

I. Почему короткое замыкание является «главным убийцей» трансформатора

Наибольшую угрозу для работающего трансформатора представляет не перегрузка, а короткое замыкание. При возникновении аварийного короткого замыкания в системе ток КЗ может в 10-25 раз превышать номинальный ток, а возникающие при этом электродинамические усилия способны деформировать обмотки и пробить изоляцию. Один случай выходного короткого замыкания может вывести из строя трансформатор, проработавший 20 лет, за считанные десятки миллисекунд.

II. Физическая природа электродинамических усилий при коротком замыкании

Электродинамические усилия, действующие на обмотку трансформатора в момент короткого замыкания, возникают вследствие силы Лоренца, действующей на токоведущие проводники в поле потоков рассеяния.

На примере трансформатора 35 кВ / 10000 кВА при трёхфазном коротком замыкании на стороне низкого напряжения амплитудное значение тока КЗ может достигать 24 кА, а осевое усилие – превышать 38000 кгс, что эквивалентно мгновенному воздействию веса тяжёлого грузовика на торцевую часть обмотки.

III. Конструктивные меры по повышению стойкости к коротким замыканиям

IV. Проверка стойкости к коротким замыканиям испытаниями

Испытание на стойкость к короткому замыканию является самым жёстким среди всех типовых испытаний: проводятся три последовательных ударных воздействия тока КЗ. Критерием успешного прохождения является изменение сопротивления короткого замыкания и сопротивления постоянному току не более чем на ±2 %.

V. Риски, которые необходимо учитывать в эксплуатации

● При увеличении мощности в сети возрастает мощность короткого замыкания, и существующий трансформатор может перестать соответствовать требованиям.

● Многократные удары тока КЗ вблизи трансформатора ослабляют усилие прессовки обмоток.

● Степень старения изоляции снижает механическую прочность и ухудшает способность противостоять токам КЗ.

Заключение

Стойкость к коротким замыканиям является «лакмусовой бумажкой» качества трансформатора. При закупках следует требовать ознакомления с реальными протоколами испытаний на внезапное короткое замыкание, а не полагаться исключительно на данные «симуляции». Вся продукция компании Hunan Kaite Electric Power Technology Co., Ltd. строго соответствует требованиям стандарта IEC 60076-5 и прошла проверку на стойкость к коротким замыканиям.