Fejl analyse og diagnose på strømtransformator

Strømtransformatorer findes i stort antal i understationer og er nøgleudstyr for at sikre systemets normale drift. Hvis en strømtransformator mislykkes, vil det forårsage, at kredsløbsbryderen springer ud, og kan endda udvikle sig til et strømafbrydelsesbegivenhed, hvilket vil have en negativ indvirkning på den sikre og stabile drift af strømnettet. Ved at tage et eksempel på hovedtransformatorers differentialbeskyttelsesfunktion, som blev forårsaget af fejl i strømtransformatorerne på lavspændings siden af hovedtransformatorerne i en 66 kV-understation, analyseres og diagnosticeres årsagerne til fejlen gennem pladsinspektion, testgennemsyn og nedtagningsundersøgelser, og der gives forslag til forebyggelse af samme type fejl.

1 Fejanalyse og diagnose
1.1 Grundlæggende pladsstatus
I september 2020 alarmerede baggrundscomputeren i en 66 kV-understation, der var i drift, og viste, at anden sæt longitudinale differentialbeskyttelse af hovedtransformator nr. 2 fungerede. Kredsløbsbrydere på både højspændings- og lavspændingssiden af hovedtransformator nr. 2 sprang ud, sektionens automatiske genindkobling fungerede, og sektionskredsløbsbryderen lukkede uden belastningstab. Når vedligeholdelsespersonale ankom til stedet, inspicerede de alle relevante udstyr og fandt ingen abnorme ydre tegn, fremmede objekter, brændte lugt eller udslipstegn. Efter ankomsten til stedet fandt understationsvedligeholdelsespersonale ved inspektion, at første sæt beskyttelse af hovedtransformator nr. 2 ikke registrerede differentialstrømmen, kun reservbeskyttelsen startede, men nåede ikke forsinkelsesindstillingen efter start, og anden sæt beskyttelse registrerede differentialstrømmen og udløste kredsløbsbryderne på begge sider af hovedtransformator.

1.2 Analyse af fejlårsager
Indstillingsværdierne for beskyttelsesenheden vises i tabel 1, og parametrene for strømtransformatorerne på lavspændingssiden vises i tabel 2. Efter inspektion er indstillingsværdierne korrekte, og resultaterne af prøverne på præcision, forholdsbremseprøve, differentialprøve og anden harmonisk bremseprøve er gode. Anden sides ledning af strømtransformatorerne på lavspændingssiden af hovedtransformator kontrolleres, og den eksterne ledningsmetode for terminalerne er korrekt.

Analyse af differentialbeskyttelsesdata og bølgeformer afslørede en parallellforbindelse i fase A af anden sæt lavspændingsstrømtransformator. For at verificere blev 30 A anvendt på fase A/B på primær side. Første sæt viste korrekte værdier (A: 0,100 A, B: 0,099 A); anden sæt havde B på 0,098 A, men A på 0,049 A, hvilket indikerer en fejl i fase A.

Anvendelse af ~5 A på sekundære 1S1–1S2 forårsagede en lille strøm i anden sæt; direkte anvendelse på første sæt viste ingen strøm i anden, bekræftede korrekt sekundærledning. Udholdenheds- og partielle udslipsprøver på transformator opfyldte standarder. Efter fjernelse af fase A's eksterne ledning viste en interfasiske isolationsprøve 0 modstand mellem 1S2 og 2S1, beviste fuldstændig nedbrydning.

Denne nedbrydning forårsagede en parallellforbindelse i anden sæt fase A, hvilket førte til målingsfejl. Før beskyttelsesfunktionen målte første sæt 8,021 A, anden 4,171 A – en faktisk fejl på 3,850 A. Konverteret skabte dette en 3,217 A differentialstrøm (overskrider indstillingen), udløste beskyttelsen.

1.3 Fejldiagnose

Nedtagning af den defekte strømtransformator og observation af dens interne struktur og produktionsproces afslørede roden til problemet: Under produktion bliver emailtråde (med for meget email fjernet) søldret til sekundære terminaler. Trods brug af isolerende rør resulterer manuelle operationer og pladsbegrænsninger i utilstrækkelig isoleringsafstand mellem sekundære ledninger. Over tid forårsager langvarig strømeksponering nedbrydning af sekundærvindingsisolering, hvilket forårsager inter-vindingsnedbrydning og udløser fejlen.

2 Fejlbehandling

Strømtransformatorerne i fase B og C i samme interval blev inspicerede. Efter bekræftelse af korrekt installation/ledning og gennemførelse af rekonduktorerede overdragsprøver blev de beholdt. Nødhentede strømtransformatorer (samme specifikationer, forskellig batch) blev installeret efter gennemførelse af prøver, genoprettede normal understationsdrift (stabil indtil videre).

3 Forslag og forhånds-kontrolforanstaltninger

Baseret på denne fejl:

• Producenter skal styrke kontrol med produktionsprocesser (fx geninspektion af lednings/formpassningsfaser) og gennemføre streng kvalitetskontrol.

• Forhøj spændingsniveauer for inter-vindings uholdenhedstest under fabriksgennemgang.

• Drifts-/vedligeholdelsesenheder bør planlægge proaktiv vedligeholdelse, lager reservepartier, og undersøge samme-batch strømtransformatorer grundigt – erstatter defekte enheder hurtigt.