Prowadzenie badań dotyczących awaryjności transformatorów SN/nn jest jednym z warunków zwiększania ich trwałości i niezawodności. Od bezawaryjnej pracy tych urządzeń zależy jakość zasilania, którą należy rozumieć przez ciągłość i pewność dostarczania energii elektrycznej, w odróżnieniu od jakości energii związanej z jej parametrami elektrycznymi.
W obecnych zasadach konkurencyjnego rynku energii zagadnienie to nabiera szczególnego znaczenia, ponieważ odbiorcy wymagają od spółek dystrybucyjnych coraz większej niezawodności dostarczania energii, a niedotrzymanie warunków zasilania określonych w [1] wiąże się z karami i bonifikatami obciążającymi operatora systemu dystrybucyjnego, a także kosztami usunięcia awarii. Również odbiorca energii elektrycznej w związku z przerwą w zasilaniu ponosi straty finansowe, które w przypadku zakładów przemysłowych związane są z przerwanym procesem produkcyjnym, a u odbiorców komunalnych z utratą aktywności domowej.
Transformatory to jedne z najmniej awaryjnych urządzeń elektroenergetycznych. Dotyczy to zwłaszcza transformatorów SN/nn, które nie są wyposażone w podobciążeniowe przełączniki zaczepów. Właściwie eksploatowane z powodzeniem pracują 40 - 50 lat, choć ich optymalny okres pracy, określony podczas projektowania, wynosi 25 - 30 lat.
W badaniach niezawodnościowych transformatorów SN/nn napotyka się wiele trudności związanych z brakiem prowadzenia i przechowywania bazy danych, która obejmowałyby dokumentację z przebiegu eksploatacji urządzenia oraz szczegółowe zapisy o zaistniałych awariach. Znajomość wartości empirycznych wskaźników niezawodnościowych pozwala na prawidłową ocenę stanu technicznego eksploatowanych urządzeń oraz pomaga w podejmowaniu decyzji przez operatora systemu dystrybucyjnego przy ustalaniu terminów przeglądów i modernizacji.
W artykule przedstawiono strukturę transformatorów pracujących w energetyce zawodowej w zależności od przekładni, analizę przyczyn awarii, miejsc uszkodzeń w transformatorze, sezonową zmienność uszkodzeń oraz wskaźniki awaryjności transformatorów SN/nn.
struktura transformatorów w sieci energetycznej Polski
Za celowością prowadzenia badań niezawodnościowych transformatorów SN/nn przemawia ich duża liczba w stosunku do wszystkich pracujących jednostek. Przedstawia to tabela 1.
Z danych przedstawionych w tabeli 1. wynika, że liczba transformatorów sieciowych ciągle rośnie. Jest to spowodowane zwiększającym się z roku na rok zapotrzebowaniem na energię elektryczną. Wyjątek stanowią tylko transformatory o przekładni SN/SN, których liczba maleje. Najliczniejszą grupę wśród wszystkich zainstalowanych jednostek stanowią transformatory SN/nn. Przedstawia to rysunek 1.
Jak widać, transformatory o przekładni SN/nn dominują w całkowitej liczbie pracujących jednostek. Ich udział wynosi prawie 99 %. Pomimo że transformatory SN/nn nie mają tak istotnego znaczenia ze strategicznego punktu widzenia zasilania jak jednostki największych mocy (NN/NN, NN/WN, WN/SN), to jednak duża liczba tych urządzeń potwierdza ich ważną rolę w zapewnianiu ciągłości dostaw energii elektrycznej do odbiorcy i zachęca do prowadzenia badań, mających na celu poprawę własności niezawodnościowych.
Przedstawioną w dalszej części analizę przyczyn awarii, miejsc uszkodzeń w transformatorze oraz sezonowości awarii przeprowadzono na podstawie danych dotyczących dwóch zakładów energetycznych [4, 5]. W zakładzie A odnotowano 1011 przypadków awarii podczas czternastoletniego okresu obserwacji, natomiast w zakładzie B zarejestrowano 254 uszkodzenia w czasie sześcioletniej obserwacji.
