Dlaczego iskierniki w transformatorach SN wyglądają na uszkodzone – i co to tak naprawdę znaczy?

Jeśli kiedykolwiek otworzyłeś drzwi prefabrykowanej stacji transformatorowej i zobaczyłeś iskiernik z czarnymi śladami, Twoja pierwsza myśl mogła brzmieć: „O nie, mamy awarię!".

W rzeczywistości – to jeden z tych przypadków, w których pozory potrafią mylić.
Iskiernik w transformatorze średniego napięcia to jak strażak, który wskakuje do akcji, gdy w sieci pojawia się niebezpieczne przepięcie.

Ślady na jego powierzchni często są... medalem za odwagę, a nie dowodem na porażkę.

Ten artykuł jest dla inwestorów, operatorów, serwisantów i wszystkich, którzy chcą zrozumieć, jak działa ten niepozorny, ale krytyczny element ochrony przepięciowej.

Po lekturze dowiesz się:

• czym dokładnie jest iskiernik i dlaczego jego wygląd zmienia się w czasie,
• jak odróżnić normalne ślady pracy od faktycznych uszkodzeń,
• kiedy należy wymienić iskiernik, a kiedy wystarczy czyszczenie i kontrola,
• jak prowadzić regularny serwis, by uniknąć problemów w stacjach narażonych na kurz, zasolenie czy wilgoć.

Czas czytania: ok. 8 minut

 

Co to jest iskiernik w transformatorze?

Zacznijmy od podstaw.

Iskiernik w transformatorach średniego napięcia jest elementem ochrony przepięciowej.

W uproszczeniu działa jak „zawór bezpieczeństwa" dla energii elektrycznej.

Kiedy napięcie w sieci wzrośnie gwałtownie – na przykład podczas wyładowania atmosferycznego w pobliżu linii – iskiernik tworzy kontrolowaną ścieżkę przewodzącą do ziemi, aby nadmiar energii nie przedostał się do wrażliwych części transformatora.

Bez niego, skok napięcia mógłby spowodować przebicie izolacji uzwojeń, kosztowne przerwy w dostawie energii i uszkodzenia trudne do naprawienia.

Technicznie rzecz biorąc, iskiernik jest ustawiony tak, by zadziałał przy określonej wartości napięcia – tzw. napięciu zapłonu. Po zadziałaniu, na jego powierzchni pojawiają się ślady łuku elektrycznego: nadpalenia, odbarwienia czy osady węglowe.

I tu pojawia się kluczowa prawda: to nie zawsze jest objaw awarii, ale znak, że urządzenie wykonało swoją pracę.

 

Iskiernik a odgromnik – czy to to samo?

W języku branżowym pojęcia „iskiernik" i „odgromnik" bywają stosowane zamiennie, ale nie są synonimami w ścisłym sensie.

Iskiernik to pojedynczy element, w którym – po przekroczeniu określonego napięcia – powstaje kontrolowany łuk elektryczny, umożliwiający odprowadzenie nadmiaru energii do ziemi.

Odgromnik natomiast to kompletne urządzenie ochrony przepięciowej, które może wykorzystywać iskiernik jako jeden z komponentów, ale zawiera też inne elementy, takie jak warystory z tlenku cynku czy rezystory nieliniowe.

W transformatorach SN często spotyka się odgromniki iskiernikowe w starszych rozwiązaniach oraz ograniczniki beziskiernikowe w nowoczesnych systemach. Zrozumienie tej różnicy pomaga lepiej interpretować wygląd i stan poszczególnych części podczas przeglądów.

 

Skąd biorą się ślady na iskiernikach?

Kiedy łuk elektryczny przeskakuje między elektrodami iskiernika, temperatura w kanale wyładowania może sięgać kilku tysięcy stopni Celsjusza. W tak ekstremalnych warunkach materiał elektrod ulega mikroskopijnemu odparowaniu, a otaczające powietrze jonizuje się, tworząc charakterystyczny ślad.

To trochę jak hamulec w samochodzie po gwałtownym zatrzymaniu – tarcze mogą się rozgrzać, a klocki zostawić pył. To nie oznacza, że hamulec jest zepsuty, tylko że zadziałał w sytuacji awaryjnej.

Ślady na iskierniku mogą mieć różne formy:

• Punktowe nadpalenia w miejscu inicjacji łuku – typowe po pojedynczym zadziałaniu.
• Rozległe odbarwienia powierzchni elektrod – efekt kilku cykli zadziałania w krótkim czasie.
• Osad węglowy lub pył metaliczny – szczególnie w stacjach z dużym zapyleniem lub w pobliżu wybrzeża, gdzie sól z powietrza sprzyja powstawaniu osadów przewodzących.

Warto wiedzieć, że wygląd iskiernika po zadziałaniu zależy też od jego typu (otwarty, zamknięty, rurkowy) oraz warunków środowiskowych.

 

Dlaczego operatorzy mylą normalne ślady z uszkodzeniem?

Powód jest prosty – rzadko kiedy użytkownicy widzą iskiernik w stanie „fabrycznie nowym". Większość kontaktu z tym elementem ma miejsce przy przeglądach lub w sytuacji problemu, więc ślady na powierzchni mogą budzić niepokój.

Z punktu widzenia psychologii utrzymania ruchu, jest to tzw. efekt negatywnej interpretacji: „wygląda na uszkodzone, więc pewnie jest uszkodzone". W rzeczywistości, iskiernik bez żadnych śladów może być podejrzany – bo może oznaczać, że jeszcze nigdy nie zadziałał, nawet w sytuacjach, gdy powinien.

Nie oznacza to oczywiście, że każdy ślad jest „dobry". Kluczowe jest rozróżnienie między efektem pracy a faktycznym zużyciem lub awarią.

 

Jak odróżnić normalne zużycie od realnej awarii?

Oto kilka praktycznych wskazówek stosowanych przez doświadczonych serwisantów:

Normalne ślady:

• Delikatne przebarwienia lub punktowe nadpalenia, które nie zmieniają kształtu elektrod.
• Niewielka ilość osadu węglowego, łatwego do usunięcia podczas czyszczenia.
• Brak widocznych pęknięć, deformacji lub nadtopień w izolatorze iskiernika.

 

Oznaki awarii:

• Pęknięcia ceramicznych lub polimerowych części obudowy.
• Znaczne ubytki materiału elektrod lub ich nierównomierne „zjedzenie".
• Trwałe osady przewodzące, które nie znikają po czyszczeniu – mogą powodować niekontrolowane przeskoki.
• Zmiana dystansu między elektrodami poza zalecany zakres producenta.

Dobrą praktyką jest dokumentowanie stanu iskierników przy każdym przeglądzie, np. poprzez zdjęcia. Pozwala to ocenić tempo zużycia i wychwycić niepokojące zmiany.

 

Kiedy iskiernik wymaga wymiany?

Nie ma jednej uniwersalnej odpowiedzi, bo zależy to od intensywności eksploatacji i środowiska pracy. Producenci zazwyczaj określają dopuszczalną liczbę zadziałań i minimalny dystans między elektrodami.

Wymiana jest konieczna, gdy:

• dochodzi do uszkodzenia mechanicznego obudowy lub elektrod,
• przerwa między elektrodami nie spełnia wymogów technicznych,
• ślady pracy wskazują na nadmierne zużycie materiału,
• pojawiają się problemy z niekontrolowanymi przeskokami, nawet przy napięciach niższych niż znamionowe.

Warto pamiętać, że koszt wymiany iskiernika jest niewielki w porównaniu z potencjalnymi stratami wynikającymi z uszkodzenia transformatora.

 

Znaczenie regularnych przeglądów i czyszczenia

Iskierniki są szczególnie narażone na zanieczyszczenia w stacjach zlokalizowanych w trudnych warunkach:

• w pobliżu zakładów przemysłowych emitujących pyły,
• w strefach nadmorskich, gdzie sól z powietrza osiada na izolatorach,
• w regionach o dużym zapyleniu (kopalnie, place budów).
• Osady przewodzące na powierzchni iskiernika mogą obniżyć napięcie zapłonu i spowodować zadziałanie przy normalnych warunkach pracy, co z kolei prowadzi do niepotrzebnego zużycia.

Dlatego zaleca się:

• czyszczenie iskierników podczas każdego przeglądu okresowego,
• pomiar dystansu między elektrodami,
• sprawdzenie stanu izolacji i ewentualnych pęknięć,
• rejestrację liczby zadziałań (w przypadku modeli z licznikiem).

 

 

Iskierniki w kontekście całego systemu ochrony przepięciowej

Iskiernik to tylko jeden element łańcucha ochrony przepięciowej. W stacjach SN pracuje on często w tandemie z ogranicznikami przepięć (ang. surge arresters). Ogranicznik działa przy mniejszych przepięciach, a iskiernik jest „ostatnią linią obrony" w sytuacjach ekstremalnych.

To właśnie ta współpraca sprawia, że ślady na iskierniku pojawiają się stosunkowo rzadko – a gdy już się pojawią, oznacza to, że instalacja została uchroniona przed znacznie poważniejszym problemem.
8. Jak edukować zespół i inwestorów?

Wielu nieporozumień można uniknąć, jeśli operatorzy, inwestorzy i użytkownicy będą wiedzieli, jak wygląda normalny stan iskiernika po zadziałaniu. Warto wprowadzić do dokumentacji fotograficzne przykłady „dobrych" i „złych" śladów, a także proste procedury oceny.

Dobrze wyszkolony zespół utrzymania ruchu nie tylko szybciej reaguje na realne zagrożenia, ale też oszczędza czas i środki na niepotrzebnych wymianach.

 

Co tak naprawdę oznacza „uszkodzony" wygląd iskiernika?

Ślady na iskierniku w transformatorze SN to zazwyczaj efekt prawidłowej pracy – kontrolowanego rozładowania energii przepięcia do ziemi. Wygląd może sugerować awarię, ale w rzeczywistości jest to sygnał, że system ochrony działa.

Kluczowe jest, by:

• umieć odróżnić normalne ślady od oznak faktycznego zużycia,
• prowadzić regularne przeglądy i czyszczenie,
• wymieniać iskierniki zgodnie z zaleceniami producenta,
• edukować zespół i inwestorów w zakresie działania ochrony przepięciowej.

Świadomość, że „brudny" iskiernik często oznacza bezpieczny transformator, może zaoszczędzić nerwów, czasu i pieniędzy – a przede wszystkim chronić infrastrukturę przed skutkami przepięć.

Dziękujemy, że poświęciłeś czas na lekturę. Twoja wiedza o tak drobnym, a jednak krytycznym elemencie systemu energetycznego może realnie wpłynąć na bezpieczeństwo i niezawodność pracy całej instalacji.

Energeks zawsze chętnie dzieli się doświadczeniem i wspiera w utrzymaniu infrastruktury w najwyższej sprawności. Jeśli chcesz porozmawiać o optymalizacji ochrony przepięciowej w swojej stacji – zapraszamy do kontaktu.

Zobacz ofertę naszych transformatorów SN i dołącz do rozwijającej się na LinkedIn społeczności Energeks łączącej pasjonatów i profesjonalistów elektroinżynierii, brakuje tam tylko Ciebie!