Anàlisi i diagnòstic de fallades en transformadors de corrent

Els transformadors de corrent són nombrosos en les subestacions i són equipaments clau per assegurar el funcionament normal del sistema. Si un transformador de corrent falla, provocarà que el disjuntor es desconnecti i pot arribar a evolucionar en un esdeveniment de tall d'energia, el qual tindrà un impacte negatiu en la operació segura i estable de la xarxa elèctrica. Prengui's com a exemple un esdeveniment de la operació de protecció diferencial del transformador principal causat pel fal·ler del transformador de corrent al costat de baixa tensió del transformador principal en una subestació de 66 kV, a través de l'inspecció in situ, la revisió de proves i l'estudi de desmuntatge, s'analitzen i diagnostiquen les causes del fal·ler, i es presenten suggeriments per prevenir el mateix tipus de fal·ler.

1 Anàlisi i diagnòstic de fal·lers
1.1 Estat bàsic in situ
En setembre de 2020, l'ordinador de fons d'una subestació de 66 kV en funcionament va generar un alerta, indicant que el segon conjunt de protecció diferencial longitudinal del transformador principal número 2 havia operat. Els disjuntors als costats de alta i baixa tensió del transformador principal número 2 van desconnectar, l'autoreconeixement automàtic de secció va operar, i el disjuntor de secció va tancar sense pèrdua de càrrega. Després d'arribar al lloc, el personal d'operació i manteniment de la subestació va inspeccionar tots els equips rellevants i no va trobar cap aspecte anormal, objectes estranys penjant, olor de combustió o senyals de descàrrega. Després d'arribar al lloc, el personal de manteniment de la subestació va trobar a través de l'inspecció que el primer conjunt de protecció del transformador principal número 2 no havia detectat la corrent diferencial, només s'havia iniciat la protecció de reserva, però no havia assolit el valor de retard després de l'inici, i el segon conjunt de protecció havia detectat la corrent diferencial i havia desconnectat els disjuntors als dos costats del transformador principal.

1.2 Anàlisi de les causes del fal·ler
Els valors de configuració del dispositiu de protecció es mostren a la Taula 1, i els paràmetres del transformador de corrent al costat de baixa tensió es mostren a la Taula 2. Després de l'inspecció, els valors de configuració són correctes, i els resultats de la prova de precisió de mostreig, la prova de frenat de ràtio, la prova diferencial i la prova de frenat harmònic secundari són bons. S'ha revisat la connexió secundària del transformador de corrent al costat de baixa tensió del transformador principal, i el mètode de connexió externa dels terminals és correcte.

L'anàlisi de les dades i les formes d'ona de la protecció diferencial va revelar una derivació a la fase A del transformador de corrent de baixa tensió del segon conjunt. Per verificar-ho, es va aplicar 30 A a les fases A/B del costat primari. El primer conjunt va mostrar valors correctes (A: 0,100 A, B: 0,099 A); el segon conjunt tenia B a 0,098 A però A a 0,049 A, indicant un fal·ler en la fase A.

Aplicant ~5 A a la secundària 1S1-1S2 va causar una petita corrent en el segon conjunt; l'aplicació directa al primer conjunt no va mostrar corrent en el segon, confirmant la correcta connexió secundària. Les proves de resistència a la tensió i de descàrrega parcial en el transformador van complir amb els estàndards. Després de treure la connexió externa de la fase A, una prova d'aislament entre fases va mostrar 0 ohms entre 1S2 i 2S1, provant una ruptura completa.

Aquesta ruptura va causar una derivació en la fase A del segon conjunt, provocant errors de mesura. Abans de l'operació de protecció, el primer conjunt va mesurar 8,021 A, el segon 4,171 A, un error real de 3,850 A. Convertit, això va crear una corrent diferencial de 3,217 A (superant la configuració), activant la protecció.

1.3 Diagnòstic de fal·lers

Desmuntant el transformador de corrent defectuós i observant-ne l'estructura interna i el procés de fabricació, es va revelar la causa arrel: durant la producció, els cabots de fil esmaltat (amb excés d'esmalte eliminat) s'unien als terminals secundaris. Malgrat l'ús de tubs aïllants, les operacions manuals i les restriccions espacials resultaven en un espai d'aïllament insuficient entre els cabots secundaris. Amb el temps, l'exposició prolongada a la corrent degradava l'aïllament de l'enrotllament secundari, causant una ruptura inter-enrotllament i desencadenant el fal·ler.

2 Gestió del fal·ler

Es van inspeccionar els transformadors de corrent de les fases B i C en el mateix interval. Després de verificar la correcta instal·lació/connexió i passar les proves de recepció re-conduïdes, es van conservar. Es van instalar urgentment nous transformadors de corrent (mateixes especificacions, lot diferent) després de passar les proves, restablint la normal operació de la subestació (estable fins a ara).

3 Suggeriments i mesures de pre-control

Basant-se en aquest fal·ler:

• Els fabricants han de reforçar el control del procés de producció (per exemple, reinspecció de les etapes de cabotatge i ajust de moules) i imposar controls de qualitat estrictes.

• Augmentar els nivells de tensió per a les proves de resistència inter-enrotllament durant les inspeccions de fàbrica.

• Les unitats d'operació i manteniment haurien de programar manteniment proactiu, emmagatzemar peces de recanvi i inspeccionar exhaustivament els transformadors de corrent del mateix lot, substituint els defectuosos prontament.