Feilanalyse og diagnose av strømtransformator

Strømtransformatorer er mange i understasjoner og er nøkkelenhet for å sikre systemets normale drift. Hvis en strømtransformator mislykkes, vil det føre til at sirkuitsbryteren springer, og kan enda utvikle seg til et strømbrudd, som vil ha en ugunstig innvirkning på kraftnettets sikre og stabile drift. Ved å ta et eksempel på hovedtransformatorens differensjalsbeskyttelsesoperasjon forårsaket av mislykken av strømtransformator på lavspenningsiden av hovedtransformator i en 66 kV understasjon, gjennom stedlige inspeksjon, testgjennomgang og demontering, analysere og diagnostisere årsakene til mislykken, og fremme forslag for å forhindre samme type mislykke.

1 Mislykkeanalyse og -diagnose
1.1 Grunnleggende stedlig status
I september 2020 alarmeret bakgrunnsdatamaskinen i en i drift 66 kV-understasjon, viste at det andre settet med longitudinell differensjalsbeskyttelse for hovedtransformator nr. 2 fungerte. Sirkuitsbryterne på både høy- og lavspenningsiden av hovedtransformator nr. 2 sprang, seksjonsautomatisk omsluttning fungerte, og seksjonsbryteren lukket uten lasttap. Etter ankomst til stedet, undersøkte operasjons- og vedlikeholdsansatte alle relevante enheter, og fant ingen unormalt utseende, fremmede objekter, brennsmell eller sladdtegn. Etter ankomst til stedet, fant vedlikeholdsansatte ved understasjonen gjennom inspeksjon at det første settet med beskyttelse for hovedtransformator nr. 2 ikke oppdaget differensstrøm, bare reservesikringen startet, men nådde ikke forsinkelsesinnstilling etter start, mens det andre settet av beskyttelse oppdaget differensstrømmen og la om sirkuitsbrytere på begge sider av hovedtransformator.

1.2 Mislykkeårsaksanalyse
Innstillingene for beskyttelsesenheten vises i tabell 1, og parametrene for strømtransformator på lavspenningsiden vises i tabell 2. Etter inspeksjon er innstillingene korrekte, og resultatene av prøven på samplingpresisjon, forholdsbremseprøve, differensprøve og andreharmonisk bremseprøve er gode. Sekundærsidekontaktene til strømtransformator på lavspenningsiden av hovedtransformator ble gjennomgått, og den eksterne koblingsmetoden for terminalene er riktig.

Analyse av differensjalsbeskyttelsesdata og bølgeformer avdekket en parallellforbindelse i fase A av det andre settets lavspenningsstrømtransformator. For å verifisere dette ble 30 A brukt på faser A/B på primærside. Det første settet viste korrekte verdier (A: 0,100 A, B: 0,099 A); det andre settet hadde B på 0,098 A, men A på 0,049 A, noe som indikerer en feil i fase A.

Tilføring av ~5 A til sekundært 1S1–1S2 førte til en liten strøm i det andre settet; direkte anvendelse på det første settet viste ingen strøm i det andre, noe som bekrefter riktig sekundærkobling. Spenningsbeholdnings- og delvis sprettingstester på transformator oppfylte standarder. Etter fjerning av fase As eksterne kobling, viste en fasespenningsisoleringstest 0 motstand mellom 1S2 og 2S1, noe som beviser full gjennomtreffing.

Denne gjennomtreffingen førte til en parallellforbindelse i fase A i det andre settet, noe som resulterte i målingsfeil. Før beskyttelsesfunksjon, målte det første settet 8,021 A, det andre 4,171 A – en faktisk feil på 3,850 A. Konvertert, skapte dette en 3,217 A differensstrøm (over innstilling), noe som utløste beskyttelsen.

1.3 Feilidiagnose

Når man demonterer den defekte strømtransformator og observerer dens interne struktur og produksjonsprosess, blir den grunnleggende årsaken avdekket: Under produksjon, er emaljert trådlader (med for mye emaljer fjernet) solvert til sekundære terminaler. Til tross for bruk av isolerende rør, resulterer manuelle operasjoner og romrestriksjoner i utilstrekkelig isoleringsavstand mellom sekundære ledere. Over tid, fører langvarig strømeksponering til degradasjon av sekundær vindingsisolering, noe som fører til gjennomtreffing mellom vindinger og utløser feilen.

2 Feilhåndtering

Faser B og C strømtransformatorer i samme intervall ble inspisert. Etter bekreftelse av riktig installasjon/kobling og bestått overføringstest, ble de beholdt. Nødstilt strømtransformatorer (samme spesifikasjoner, annen partihen) ble installert etter beståtte tester, og gjenopprettet normal drift av understasjon (stabilt til nå).

3 Forslag og forhåndsforanstaltninger

Basert på denne feilen:

• Produsenter må styrke kontroll over produksjonsprosessen (for eksempel, reinspeksjon av ledere/formingtrinn) og ivareta streng kvalitetskontroll.

• Øke spenningsnivåer for spenningsholdbarhetstester mellom vindinger under fabrikkinspeksjoner.

• Operasjons-/vedlikeholdsenheter bør planlegge proaktiv vedlikehold, lager reservekomponenter, og gjennomsøke samme parti strømtransformatorer grundig – erstatter defekte enheter umiddelbart.