Analisi e Diagnosi dei Guasti nei Trasformatori di Corrente
I trasformatori di corrente sono numerosi nelle sottostazioni ed sono attrezzature chiave per garantire il normale funzionamento del sistema. Se un trasformatore di corrente si guasta, causerà l'apertura del circuito elettrico e potrebbe persino evolversi in un evento di interruzione dell'energia, il che avrà un impatto negativo sulla sicura e stabile operatività della rete elettrica. Prendendo come esempio un evento di azionamento della protezione differenziale del trasformatore principale causato dal guasto del trasformatore di corrente sul lato a bassa tensione del trasformatore principale in una sottostazione da 66 kV, attraverso ispezione sul campo, revisione dei test e studio smontando, vengono analizzate e diagnosticate le cause del guasto, e vengono avanzate proposte per prevenire lo stesso tipo di guasto.
1 Analisi e Diagnosi del Guasto
1.1 Stato di Base sul Campo
Nel settembre 2020, il computer di background di una sottostazione da 66 kV in funzione ha allertato, mostrando che la seconda serie di protezioni differenziali longitudinali del trasformatore principale n. 2 era stata attivata. I circuiti elettrici su entrambi i lati ad alta e bassa tensione del trasformatore principale n. 2 si sono aperti, il ricongiungimento automatico della sezione ha funzionato, e l'interruttore della sezione si è chiuso senza perdita di carico. Dopo essere arrivati sul posto, il personale di manutenzione della sottostazione ha ispezionato tutte le attrezzature pertinenti e non ha trovato aspetti esterni anomali, oggetti estranei appesi, odori di bruciato o segni di scarica. Il personale di manutenzione della sottostazione, dopo essere arrivato sul sito, ha scoperto tramite ispezione che la prima serie di protezioni del trasformatore principale n. 2 non aveva rilevato la corrente differenziale, solo la protezione di riserva si era attivata, ma non aveva raggiunto il valore di ritardo impostato dopo l'attivazione, mentre la seconda serie di protezioni aveva rilevato la corrente differenziale e ha aperto gli interruttori su entrambi i lati del trasformatore principale.
1.2 Analisi delle Cause del Guasto
I valori impostati del dispositivo di protezione sono mostrati nella Tabella 1, e i parametri del trasformatore di corrente sul lato a bassa tensione sono mostrati nella Tabella 2. Dopo l'ispezione, i valori impostati risultano corretti, e i risultati del test di precisione di campionamento, del test di frenatura del rapporto, del test differenziale e del test di frenatura armonica secondaria sono buoni. È stato rivisto il cablaggio secondario del trasformatore di corrente sul lato a bassa tensione del trasformatore principale, e il metodo di cablaggio esterno dei terminali è corretto.
L'analisi dei dati e delle forme d'onda della protezione differenziale ha rivelato una derivazione nella Fase A del trasformatore di corrente a bassa tensione della seconda serie. Per verificare, sono stati applicati 30 A alle Fasi A/B del lato primario. La prima serie ha mostrato valori corretti (A: 0,100 A, B: 0,099 A); la seconda serie ha mostrato B a 0,098 A ma A a 0,049 A, indicando un guasto nella Fase A.
Applicando ~5 A al secondario 1S1–1S2, è stata causata una piccola corrente nella seconda serie; l'applicazione diretta alla prima serie non ha mostrato corrente nella seconda, confermando il corretto cablaggio secondario. I test di resistenza al voltaggio e di scariche parziali sul trasformatore hanno soddisfatto gli standard. Dopo aver rimosso il cablaggio esterno della Fase A, un test di isolamento tra fasi ha mostrato 0 ohm tra 1S2 e 2S1, dimostrando un cortocircuito completo.
Questo cortocircuito ha causato una derivazione nella Fase A della seconda serie, portando a errori di misurazione. Prima dell'operazione della protezione, la prima serie ha misurato 8,021 A, la seconda 4,171 A, con un errore effettivo di 3,850 A. Convertito, ciò ha creato una corrente differenziale di 3,217 A (superiore al valore impostato), innescando la protezione.
1.3 Diagnosi del Guasto
Smontando il trasformatore di corrente difettoso e osservandone la struttura interna e il processo di fabbricazione, è emersa la causa radicale: durante la produzione, i conduttori di filo smaltato (con rimozione eccessiva dello smalto) vengono saldati ai terminali secondari. Nonostante l'uso di tubi isolanti, le operazioni manuali e le limitazioni spaziali comportano uno spazio di isolamento insufficiente tra i conduttori secondari. Nel tempo, l'esposizione prolungata alla corrente degrada l'isolamento degli avvolgimenti secondari, causando un cedimento tra avvolgimenti e innescando il guasto.
2 Gestione del Guasto
Sono stati ispezionati i trasformatori di corrente delle Fasi B e C nello stesso intervallo. Dopo aver verificato l'installazione/cablaggio corretto e superato i test di consegna ripetuti, sono stati mantenuti. Sono stati installati urgentemente nuovi trasformatori di corrente (stesse specifiche, diverso lotto) dopo aver superato i test, ripristinando il normale funzionamento della sottostazione (stabile al momento).
3 Suggerimenti e Misure di Precontrollo
In base a questo guasto:
I produttori devono rafforzare il controllo del processo di produzione (ad esempio, reinspezione dei passaggi di connessione e montaggio) e applicare controlli di qualità rigorosi.
Aumentare i livelli di tensione nei test di resistenza tra avvolgimenti durante le ispezioni in fabbrica.
Le unità di operazione/manutenzione dovrebbero pianificare manutenzioni proattive, tenere in magazzino pezzi di ricambio e ispezionare attentamente i trasformatori di corrente dello stesso lotto, sostituendo rapidamente quelli difettosi.
