Jaké jsou zásadní požadavky pro výběr a instalaci venkovních napěťových transformátorů AIS 66 kV

Ahoj všichni! Jsem James, odborník s více než 10 lety zkušeností s instalací napěťových transformátorů. Dnes bych rád mluvil o výběru a instalaci vzduchem izolovaných napěťových transformátorů (AIS) v venkovních článkových stanicích 66 kV.

Tyto zařízení jsou klíčové pro měření a ochranu v elektrických systémech. Jejich správný výběr a instalace přímo ovlivňují bezpečnost a stabilitu celé elektrické sítě. S rozvojem technologie inteligentních sítí se elektronické AIS napěťové transformátory postupně stávají preferovanou volbou. Nabízejí mnoho inteligentních funkcí, ale také přinášejí vyšší požadavky na instalaci a údržbu.

1. Klíčové faktory při výběru AIS napěťového transformátoru

Začněme funkcí a použitím — to je nejdůležitější hledisko při výběru napěťového transformátoru.

• Ochranné napěťové transformátory potřebují široký dynamický rozsah. Obvykle zvolíme třídu přesnosti 10P s nominální kapacitou okolo 5 VA. To zajišťuje přesné přenos signálu i za neobvyklých podmínek, jako jsou krátké spoje.

• Měřicí napěťové transformátory naopak vyžadují vysokou přesnost. Obvykle zvolíme třídu 0.2S nebo vyšší, s nominální kapacitou alespoň 10 VA, aby splňovaly požadavky energetického měření a sledování systému.

S rozvojem inteligentních sítí se elektronické napěťové transformátory stávají populárními v článkových stanicích 66 kV díky svým digitálním výstupním schopnostem, zejména v prostředích, kde je potřeba integrace s digitálními ochrannými systémy.

Nyní se podívejme na napěťovou úroveň a konstrukční formu. U 66 kV, které spadá do středního napětí (3 kV–110 kV), se běžně používají jednofázové nebo třífázové struktury.

• Pro jednoduché hlavní vedení fungují dobře dva jednofázové transformátory spojené v fáze-fáze napětí nebo V/V spojení.

• V článkových stanicích, kde je potřeba sledovat izolaci, je lepší použít buď jeden třífázový pětivozový třícestný napěťový transformátor, nebo tři jednofázové třícestné transformátory spojené v Y/Y-Δ konfiguraci. Tato konfigurace umožňuje měření linkového napětí a filtraci nulové posloupnosti napětí pomocí otevřené delta cesty, což efektivně monitoruje stav izolace systému.

Poté je zde typ izolace a výběr dielektrika — klíčový faktor pro bezpečné venkovní provozování. Tradiční 66 kV napěťové transformátory často používají olejovou nebo lisovanou pryskyřičnou izolaci, ale moderní modely AIS preferují plynnou izolaci.

Podle nejnovějšího národního standardu GB/T 20840.11-2025 se pro venkovní AIS napěťové transformátory 66 kV a vyšší doporučuje použití směsi SF₆/N₂ místo čistého plynu SF₆. Proč? Protože čistý SF₆ se snadno tekutí v nízkotepelném prostředí, zejména při teplotách nižších než -25°C. Směs plynů (obvykle 20%–30% SF₆) tento problém řeší a zároveň snižuje emise skleníkových plynů.

Plynně izolované transformátory by měly používat nerezové svařené plynové nádrže a dvojitou O-kroužkovou uzavírací strukturu, aby zajistily dobré uzavření i v nepříznivých venkovních podmínkách. Zvažte také environmentální adaptabilitu izolačního média — věci jako odolnost proti počasí a znečištění — aby bylo možné zvládat různé klimatické podmínky v různých oblastech.

2. Technické požadavky na instalaci AIS napěťových transformátorů

Nyní se podívejme na instalaci — další klíčový krok, který vyžaduje striktní dodržování technických standardů.

Při výběru umístění instalace jsou zde některé klíčové body:

• Napěťový transformátor by měl být nainstalován mezi výstupem vysokonapěťového zařízení a distribučním zařízením, aby zajistil přesné měření napětí.

• Měl by být umístěn blízko sběrnice nebo výstupu transformátoru, ale udržet alespoň 1,5 metru volného prostoru od odpojovacích přepínačů, vypínačů atd., abyste zabránili elektromagnetickému rušení a mechanické vibraci.

• Výška instalace by měla odpovídat pokynům pro návrh článkových stanic — obvykle vyšší než okolní zařízení, aby se snížilo usazování kontaminací a zajistilo dobré větrání, což prevence přehřívání, které by mohlo degradovat izolační vlastnosti.

• Pokud pracují paralelně několik napěťových transformátorů, ujistěte se, že jsou od sebe izolovány, aby se zabránilo vzájemnému rušení.

Dalším bodem je konfigurace zemnícího spojení, která je zásadní pro bezpečnou instalaci.

Zemnící systém pro venkovní AIS napěťové transformátory 66 kV musí dodržovat princip “jednoho zemnícího spojení”:

• Neutrální bod primárního vinutí musí být spolehlivě zemněn — zejména v hvězdicových spojeních. To je základní pro prevenci přetížení a zajištění bezpečnosti systému.

• Sekundární obvod musí být zemněn pouze v jednom místě — obvykle na konektorové desce v ovládací místnosti — aby se zabránilo cirkulujícím proudům nebo falešným spuštěním způsobeným vícebodovým zemněním.

• Jeden z terminálů terciárního vinutí (otevřená delta vinutí) musí být také zemněn v jednom místě a do zemnícího vodiče by nesměl být vložen žádný zapínací přístroj.

U plynně izolovaných transformátorů je nutné věnovat zvláštní pozornost návrhu zemnícího spojení explozivní membrány. Použijte materiály odolné proti stárnutí a korozi a zajistěte pevné zemnění, aby se zabránilo poškození způsobené akumulací vody nebo mrazovým vzdouváním. Nainstalujte ochranné kryty na relé hustoty plynů SF₆ a ujistěte se, že umožňují kalibraci bez demontáže, což zlepšuje provozní spolehlivost.

Nakonec musí být výběr a instalace pojistek shodný s parametry zařízení.

• Primární strana 66 kV venkovního AIS napěťového transformátoru by měla být vybavena padací pojistkou RW10-35/0.5 s nominálním proudem 0.5 A a přerušovací kapacitou 1000 MVA. Toto chrání transformátor před krátkozaměrnými proudy.

• Instalujte pojistku vertikálně nebo horizontálně a ujistěte se, že pojistková trubka je pevně spojena s porcelánovou izolační trubkou, aby se zabránilo špatnému kontaktu způsobenému uvolněním.

• Sekundární stranu pojistek zvolte na základě impedancí zatížení, obvykle se používají standardní pojistky. Nicméně, vyhněte se připojení jakýchkoli možných přerušovacích bodů (jako jsou odpojovače) v sekundárním obvodu, aby nedošlo k návratu napětí, které by mohlo poškodit zařízení.

Pro elektronické AIS napěťové transformátory jsou dalšími záležitostmi ochrana optického vlákna — jako jsou opatření proti vibracím a vlhkosti — aby se zajistila integrita signálu.

3. Standardy pro instalaci a údržbu AIS napěťových transformátorů

Standardizace instalace a údržby je základem bezpečného provozu.

Podle GB/T 20840.11-2025 musí 66 kV a vyšší AIS napěťové transformátory splňovat přísné požadavky na mechanickou pevnost, tepelnou odolnost a uzavření. Během přepravy by měly být nainstalovány vibrační senzory 10g. Pro dávky více než 10 ks nainstalujte dva na vozidlo; pro méně než 10 ks nainstalujte jeden. Po doručení zkontrolujte data o vibracích. Pokud jakýkoliv senzor zaznamenal hodnotu vyšší než 10g nebo upadl, vraťte jednotku pro interní kontrolu.

Pro údržbu je klíčové pravidelné preventivní testování:

• Provádějte měření odporu izolace

• Konávejte měření částečných výbojků

• Provádějte testy exkitačních křivek

To zajistí, že zařízení splňuje výkonové požadavky. Pro plynně izolované transformátory pravidelně testujte vlhkost plynu SF₆ a provádějte živé detekce úniků. V některých případech zkrátte interval inspekce.

Během prvního měsíce po uvedení do provozu provádějte živé inspekce. Poté inspektujte čtvrtletně, aby jste zajistili, že kvalita plynu splňuje standardy.

Při řešení poruch postupujte podle standardizovaných postupů:

• Pokud pojistka vyhoří, nejprve zkontrolujte sekundární stranu pojistky. Pokud po nahrazení znovu vyhoří, znamená to, že je v sekundárním obvodu vážná porucha — provedete důkladné vyšetření.

• Pokud klesne tlak plynu, okamžitě odpojte jednotku pro detekci úniků a opravu, abyste zabránili pokračování provozu, které by mohlo kompromitovat izolaci.

4. Shrnutí

Ve zhrnutí jsou zde klíčové body, které si pamatujte při výběru a instalaci AIS napěťových transformátorů:

• Jasně definujte funkci: Ochranné typy používají široké třídy, jako je 5TPE; měřicí typy používají vysokopřesné třídy, jako je 0.2S; elektronické typy by měly zvážit kompatibilitu s digitálním výstupem.

• Zvolte vhodnou strukturu na základě napěťové úrovně a charakteristik systému — V/V nebo třífázové pětivozové jádro — a ujistěte se, že způsob zemnění neutrálního bodu odpovídá systému.

• Zvolte vhodné izolační médium na základě podmínek prostředí. Pro venkovní systémy 66 kV dává přednost směsi SF₆/N₂, aby se vyhnulo riziku tekutí čistého SF₆ v chladném klimatu.

• Instalujte blízko výstupu vysokonapěťového zařízení, ale udržujte alespoň 1,5 metru vzdálenost od přepínačů a vypínačů, aby se zajistilo větrání a mechanická stabilita.

• Dodržujte pravidlo “jednoho zemnícího spojení” pro primární, sekundární a terciární vinutí, abyste zabránili cirkulujícím proudům.

• Pojistky musí odpovídat specifikacím zařízení: RW10-35/0.5 pro primární stranu, standardní pojistky pro sekundární stranu a ujistěte se, že jsou pevně nainstalovány.

S pokračujícím vývojem technologií se také vylepšují AIS napěťové transformátory. Zlepšení v plynné izolaci, zralost elektronických čid a adopce inteligentních monitorovacích systémů přispívají ke bezpečnějším, spolehlivějším a efektivnějším řešením pro venkovní článkové stanice 66 kV.

V budoucnosti nové materiály a výrobní procesy dále zlepší výkon těchto transformátorů, což je udělá více adaptabilní na prostředí a inteligentnější. S utužujícími se ekologickými předpisy se směsi plynů a nízkovýkonové pasivní transformátory stávají více přijímanými, což podporuje trvalou udržitelnost v elektrotechnickém průmyslu.

Doufám, že tento článek vám pomohl lépe pochopit klíčové aspekty výběru a instalace AIS napěťových transformátorů. Pokud máte jakékoliv otázky nebo chcete sdílet své zkušenosti, neváhejte napsat komentář nebo mi poslat zprávu. Přijměme výzvu k učení a růstu společně!

— James