تجزیه و تحلیل خطا و تشخیص در ترانسفورماتور جریان
ترانسفورماتورهای جریان در زیرстанیون‌ها بسیار فراوان هستند و تجهیزات کلیدی برای تضمین عملکرد طبیعی سیستم می‌باشند. در صورت خرابی ترانسفورماتور جریان، باعث قطع کننده شدن دستگاه می‌شود و حتی ممکن است به رویداد قطع برق تبدیل شود که اثرات منفی بر عملکرد ایمن و پایدار شبکه برق خواهد داشت. با توجه به مثالی از عملکرد حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور اصلی ناشی از خرابی ترانسفورماتور جریان سمت ولتاژ پایین ترانسفورماتور اصلی در یک زیرستانیون ۶۶ kV، از طریق بازرسی محلی، بررسی آزمایش‌ها و مطالعه‌ی تجزیه‌وتحلیل، علل خرابی تحلیل و تشخیص داده شده و پیشنهاداتی برای پیشگیری از خرابی‌های مشابه ارائه شده است.
۱ تحلیل و تشخیص خرابی
۱.۱ وضعیت اساسی محلی
در سپتامبر ۲۰۲۰، رایانه پشتیبان یک زیرستانیون ۶۶ kV در حال عملکرد هشدار داد که مجموعه دوم حفاظت دیفرانسیل طولی ترانسفورماتور شماره ۲ عمل کرده است. دستگاه‌های قطع کننده‌ی سمت ولتاژ بالا و پایین ترانسفورماتور شماره ۲ قطع شدند، حفاظت خودکار بخشی عمل کرد و دستگاه قطع کننده‌ی بخشی بدون از دست دادن بار بسته شد. پس از رسیدن به محل، کارکنان عملیات و نگهداری زیرستانیون تمام تجهیزات مربوطه را بررسی کردند و هیچ ناهماهنگی ظاهری، آویزان بودن اجسام خارجی، بوی سوختگی یا نشانه‌ی تخلیه را مشاهده نکردند. پس از رسیدن به محل، کارکنان نگهداری زیرستانیون با بررسی متوجه شدند که مجموعه اول حفاظت ترانسفورماتور شماره ۲ جریان دیفرانسیل را تشخیص نداد و فقط حفاظت پشتیبان شروع به کار کرد اما پس از شروع به کار به مقدار تنظیم شده‌ی تأخیر نرسید و مجموعه دوم حفاظت جریان دیفرانسیل را تشخیص داد و دستگاه‌های قطع کننده‌ی دو طرف ترانسفورماتور اصلی را قطع کرد.
۱.۲ تحلیل علت خرابی
مقادیر تنظیم شده‌ی دستگاه حفاظت در جدول ۱ و پارامترهای ترانسفورماتور جریان سمت ولتاژ پایین در جدول ۲ نشان داده شده است. پس از بررسی، مقادیر تنظیم شده صحیح بوده و نتایج آزمایش دقت نمونه‌برداری، آزمایش ترمز نسبت، آزمایش دیفرانسیل و آزمایش ترمز هارمونیک دوم خوب بود. سیم‌کشی دومی ترانسفورماتور جریان سمت ولتاژ پایین ترانسفورماتور اصلی بررسی شد و روش سیم‌کشی خارجی ترمینال‌ها صحیح بود.
تحلیل داده‌ها و امواج حفاظت دیفرانسیل نشان داد که یک جریان موازی در فاز A ترانسفورماتور جریان دوم سمت ولتاژ پایین وجود دارد. برای تأیید، ۳۰ A به فاز‌های A/B سمت اولیه اعمال شد. مجموعه اول مقادیر صحیح (A: ۰.۱۰۰ A، B: ۰.۰۹۹ A) را نشان داد؛ مجموعه دوم B را ۰.۰۹۸ A و A را ۰.۰۴۹ A نشان داد که نشان‌دهنده‌ی خرابی فاز A است.
اعمال ~۵ A به ۱S۱–۱S۲ دومی باعث ایجاد جریان کوچکی در مجموعه دوم شد؛ اعمال مستقیم به مجموعه اول نشان داد که در مجموعه دوم جریانی وجود ندارد و سیم‌کشی دومی صحیح است. آزمایش‌های تحمل ولتاژ و تخلیه‌ی جزئی ترانسفورماتور استانداردها را برآورده کرد. پس از حذف سیم‌کشی خارجی فاز A، آزمایش عایق بین فاز نشان داد که مقاومت بین ۱S۲ و ۲S۱ صفر است و این امر نشان‌دهنده‌ی خرابی کامل است.
این خرابی باعث ایجاد جریان موازی در فاز A مجموعه دوم شد که منجر به خطای اندازه‌گیری شد. قبل از عملکرد حفاظت، مجموعه اول ۸.۰۲۱ A را اندازه گرفت، مجموعه دوم ۴.۱۷۱ A – خطای واقعی ۳.۸۵۰ A بود. این خطای مبدل شده یک جریان دیفرانسیل ۳.۲۱۷ A (بیش از مقدار تنظیم شده) ایجاد کرد که باعث عملکرد حفاظت شد.
۱.۳ تشخیص خطا
تفکیک ترانسفورماتور جریان خراب و مشاهده‌ی ساختار داخلی و فرآیند تولید آن نشان داد که علت اصلی این است: در طول تولید، سیم‌های لیتوین (با حذف بیش از حد پوشش لیتوین) به ترمینال‌های دومی سولده می‌شوند. با وجود استفاده از لوله‌های عایق، عملیات دستی و محدودیت فضایی منجر به عدم کافی بودن فاصله‌ی عایق بین سیم‌های دومی می‌شود. با گذر زمان، مواجهه‌ی طولانی با جریان باعث تخریب عایق بین سیم‌های دومی و ایجاد خطا می‌شود.
۲ رسیدگی به خطا
ترانسفورماتورهای جریان فاز‌های B و C در همان بازه بررسی شدند. پس از تأیید نصب/سیم‌کشی صحیح و عبور از آزمایش‌های تحویل مجدد، آنها حفظ شدند. ترانسفورماتورهای جریان فوری (همان مشخصات، دسته‌ی متفاوت) پس از عبور از آزمایش‌ها نصب شدند و عملکرد طبیعی زیرستانیون بازگشت (به تاریخ حال پایدار است).
۳ پیشنهادات و اقدامات پیش‌کنترل
با توجه به این خطا:
تولیدکنندگان باید کنترل فرآیند تولید را تقویت کنند (مثلاً با بازبینی مجدد مراحل سولده کردن/تغییر قالب) و بررسی‌های کیفیت دقیق را اجرا کنند.
سطح ولتاژ آزمایش‌های تحمل بین سیم‌های دومی در بازرسی‌های کارخانه را افزایش دهند.
واحدهای عملیات/نگهداری باید نگهداری پیشگیرانه برنامه‌ریزی کنند، قطعات یدکی را ذخیره کنند و ترانسفورماتورهای جریان همان دسته را به طور کامل بررسی کنند – واحدهای خراب را به سرعت جایگزین کنند.
