Análise e Diagnóstico de Fallos no Transformador de Corrente

Os transformadores de corrente son numerosos nas subestacións e son equipamentos clave para asegurar o funcionamento normal do sistema. Se un transformador de corrente falla, provocará o salto do interruptor automático e pode incluso evolucionar a un evento de corte de corrente, que terá un impacto adverso na operación segura e estable da rede eléctrica. Tomando como exemplo un evento de activación da protección diferencial do transformador principal causado polo fallo do transformador de corrente no lado de baixa tensión do transformador principal nunha subestación de 66 kV, a través da inspección in situ, revisión de probas e investigación de desmontaxe, analízanse e diagnosticanse as causas do fallo, e propóñense suxestións para prevenir o mesmo tipo de fallo.

1 Análise e diagnóstico do fallo
1.1 Estado básico no local
En setembro de 2020, o computador de fondo dunha subestación de 66 kV en funcionamento deu a alarma, mostrando que o segundo conxunto de protección diferencial longitudinal do transformador principal número 2 se activou. Os interruptores automáticos dos lados de alta e baixa tensión do transformador principal número 2 saltaron, a reconexión automática da sección se activou, e o interruptor da sección pechou sen perda de carga. Despois de chegar ao local, o persoal de operación e manutención da subestación inspeccionou todo o equipamento relevante e non atopou aspecto anormal, obxectos estranhos pendurados, olor a queimado ou signos de descarga. O persoal de manutención da subestación, despois de chegar ao local, atopou a través da inspección que o primeiro conxunto de protección do transformador principal número 2 non detectou a corrente diferencial, só se iniciou a protección de reserva, pero non alcanzou o valor de tempo de espera establecido despois de iniciar, e o segundo conxunto de protección detectou a corrente diferencial e fez saltar os interruptores automáticos dos dous lados do transformador principal.

1.2 Análise das causas do fallo
Os valores de configuración do dispositivo de protección móstranse na Táboa 1, e os parámetros do transformador de corrente no lado de baixa tensión móstranse na Táboa 2. Despois da inspección, os valores de configuración son correctos, e os resultados da proba de precisión de muestreo, a proba de frenado de relación, a proba diferencial e a proba de frenado de segunda harmónica son bons. Revísase a conexión secundaria do transformador de corrente no lado de baixa tensión do transformador principal, e o método de conexión externa dos terminais é correcto.

A análise dos datos e formas de onda da protección diferencial revelou un bypass na fase A do segundo conxunto do transformador de corrente de baixa tensión. Para verificar, aplicouse 30 A ás fases A/B do lado primario. O primeiro conxunto mostrou valores correctos (A: 0,100 A, B: 0,099 A); o segundo conxunto teve B a 0,098 A pero A a 0,049 A, indicando un fallo na fase A.

Aplicar ~5 A ao secundario 1S1–1S2 produciu unha pequena corrente no segundo conxunto; a aplicación directa ao primeiro conxunto non mostrou corrente no segundo, confirmando a correcta conexión secundaria. As probas de resistencia a voltaxe e descarga parcial no transformador cumpriron os estándares. Despois de retirar a conexión externa da fase A, unha proba de aislamento entre fases mostrou 0 ohmios entre 1S2 e 2S1, probando unha ruptura completa.

Esta ruptura provocou un bypass na fase A do segundo conxunto, levando a erros de medida. Antes da activación da protección, o primeiro conxunto midiu 8,021 A, o segundo 4,171 A, un erro real de 3,850 A. Convertido, isto creou unha corrente diferencial de 3,217 A (superando a configuración), activando a protección.

1.3 Diagnóstico do fallo

Desmontando o transformador de corrente defectuoso e observando a súa estrutura interna e o proceso de fabricación, revelouse a causa raíz: durante a produción, os conductores de hilo esmaltado (con demasiado esmalte removido) son soldados aos terminais secundarios. A pesar de usar tubos aislantes, as operacións manuais e as restricións espaciais resultan en unha separación de aislamento insuficiente entre os conductores secundarios. Ao longo do tempo, a exposición prolongada á corrente degrada o aislamento do devandado secundario, causando unha ruptura entre bobinas e desencadeando o fallo.

2 Manejo do fallo

Inspeccionáronse os transformadores de corrente das fases B e C no mesmo intervalo. Despois de verificar a correcta instalación/conexión e pasar as probas de entrega refeitas, foron retidos. Transformadores de corrente urgentemente adquiridos (mesmas especificacións, lote diferente) foron instalados despois de pasar as probas, restabelecendo a operación normal da subestación (estável ata a data).

3 Suxestións e medidas de pre-control

Baseándose neste fallo:

• Os fabricantes deben fortalecer o control do proceso de produción (por exemplo, reinspeccionar os pasos de axuste de moldes e conductores) e impor controles de calidade estritos.

• Aumentar os niveis de voltaxe para as probas de resistencia entre bobinas durante as inspeccións de fábrica.

• As unidades de operación/manutención deben programar mantización proactiva, manter repósitos de pezas de recambio e inspeccionar completamente os transformadores de corrente do mesmo lote, substituíndo as unidades defectuosas de forma rápida.