Stroomtransformatoren: foutanalyse en diagnose

Stroomtransformatoren komen veel voor in elektriciteitscentrales en zijn essentiële apparatuur om het normale functioneren van het systeem te waarborgen. Als een stroomtransformator uitvalt, zal dit ertoe leiden dat de schakelaar opent en kan het zelfs evolueren naar een stroomuitval, wat een nadelige invloed heeft op de veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnet. Op basis van een gebeurtenis waarbij de differentiële bescherming van de hoofdtransformator werd geactiveerd door de uitval van de stroomtransformator aan de laagspanningskant van de hoofdtransformator in een 66 kV-substation, worden via ter plaatse inspectie, testoverzicht en ontmantelingsonderzoek de oorzaken van de storing geanalyseerd en gediagnosticeerd, en worden suggesties voor het voorkomen van dezelfde soort storingen gepresenteerd.

1 Analyse en diagnose van de storing
1.1 Basisstatus ter plaatse
In september 2020 gaf de achtergrondcomputer van een 66 kV-substation in bedrijf een alarm af, waarmee werd aangegeven dat de tweede set longitudinale differentiële bescherming van transformatornummer 2 was geactiveerd. De schakelaars aan zowel de hoogspannings- als de laagspanningskant van transformatornummer 2 vielen uit, de sectieautomatische herinschakeling werkte en de sectieschakelaar sloot zonder lastverlies. Na aankomst ter plaatse inspecteerden de onderhoudspersoneel van het substation alle relevante apparatuur en vonden geen afwijkend uiterlijk, hangende objecten, brandlucht of ontladingstekens. Na aankomst ter plaatse vond het onderhoudspersoneel van het substation bij inspectie dat de eerste set bescherming van transformatornummer 2 geen differentiële stroom detecteerde, alleen de back-upbescherming startte, maar na het starten niet de vertragingsinstelling bereikte, en de tweede set bescherming de differentiële stroom detecteerde en de schakelaars aan beide zijden van de hoofdtransformator deed uitschakelen.

1.2 Analyse van de oorzaak van de storing
De instellingen van de beschermingsapparatuur staan in Tabel 1, en de parameters van de stroomtransformator aan de laagspanningskant staan in Tabel 2. Na inspectie bleken de instellingen correct te zijn, en de resultaten van de nauwkeurigheidstest, verhoudingsremmingstest, differentiële test en tweede harmonische remmingstest waren goed. De externe bedrading van de secundaire zijde van de stroomtransformator aan de laagspanningskant van de hoofdtransformator werd gecontroleerd, en de externe bedradingsmethode van de terminals was correct.

Analyse van de differentiële beschermingsgegevens en -golfformen onthulde een parallelsluiting in fase A van de stroomtransformator aan de laagspanningskant van de tweede set. Om dit te verifiëren, werd 30 A toegepast op fases A/B van de primaire zijde. De eerste set toonde correcte waarden (A: 0,100 A, B: 0,099 A); de tweede set had B op 0,098 A, maar A op 0,049 A, wat een fout in fase A aangaf.

Toepassing van ~5 A op de secundaire 1S1-1S2 veroorzaakte een kleine stroom in de tweede set; directe toepassing op de eerste set toonde geen stroom in de tweede, wat de juiste secundaire bedrading bevestigde. Spanningsweerstand- en gedeeltelijke ontlaadproeven op de transformator voldeden aan de normen. Na verwijdering van de externe bedrading van fase A toonde een tussenfasen isolatietest een weerstand van 0 tussen 1S2 en 2S1, wat een volledige doorbraak bewees.

Deze doorbraak veroorzaakte een parallelsluiting in fase A van de tweede set, wat leidde tot meetfouten. Voor de activering van de bescherming mat de eerste set 8,021 A, de tweede 4,171 A - een feitelijke fout van 3,850 A. Dit resulteerde in een differentiële stroom van 3,217 A (boven de ingestelde waarde), wat de bescherming activeerde.

1.3 Storingdiagnose

Bij het demontage van de defecte stroomtransformator en observatie van de interne structuur en productieproces werd de oorzaak duidelijk: Tijdens de productie worden emaildraadleidingen (met te veel email verwijderd) gesoldeerd aan secundaire terminals. Ondanks het gebruik van isolerende buizen leiden handmatige operaties en ruimtebeperkingen tot onvoldoende isolatieafstanden tussen secundaire leidingen. Langdurige blootstelling aan stroom degradeert over tijd de secundaire wikkelisolatie, wat leidt tot een tussenwikkel doorbraak en de storing activeert.

2 Behandeling van de storing

De stroomtransformatoren van fases B en C in hetzelfde interval werden geïnspecteerd. Na verificatie van de juiste installatie/bedrading en het slagen van opnieuw uitgevoerde overdrachtstests werden ze behouden. Noodopgeloste stroomtransformatoren (dezelfde specificaties, verschillende batch) werden na het slagen van tests geïnstalleerd, waardoor de normale werking van het substation werd hersteld (momenteel stabiel).

3 Suggesties en pre-controlemaatregelen

Op basis van deze storing:

• Fabrikanten moeten de productieprocescontrole versterken (bijvoorbeeld, herinspectie van de leiding/mould-fitting-stappen) en strikte kwaliteitscontroles handhaven.

• De spanning niveaus voor tussenwikkel spanningsweerstandsproeven tijdens fabrieksinspecties verhogen.

• Operatie/onderhoudseenheden moeten proactief onderhoud plannen, reserveonderdelen voorradig houden en dezelfde batch stroomtransformatoren grondig inspecteren - defecte eenheden snel vervangen.