Jakie są kluczowe elementy przy wyborze i instalacji 66kV zewnętrznych transformatorów napięcia AIS

Cześć wszystkim! Jestem James, profesjonalista z ponad 10-letnim doświadczeniem w montażu transformatorów napięcia. Dzisiaj chciałbym porozmawiać o wyborze i instalacji powietrzno-izolowanych transformatorów napięcia (AIS) w stacjach przekształtniczych na wolnym powietrzu o napięciu 66kV.

Te urządzenia są kluczowe dla pomiarów i ochrony w systemach energetycznych. Prawidłowy wybór i instalacja bezpośrednio wpływają na bezpieczeństwo i stabilność całego sieci energetycznej. Z rozwojem technologii inteligentnej sieci elektroniczne transformatory napięcia AIS stopniowo stają się preferowanym wyborem. Oferują wiele inteligentnych funkcji, ale wiążą się z wyższymi wymaganiami dotyczącymi instalacji i konserwacji.

1. Kluczowe czynniki przy wyborze transformatora napięcia AIS

Zaczniemy od funkcji i zastosowania — to jest najważniejsza kwestia przy wyborze transformatora napięcia.

• Transformatory napięcia ochronne potrzebują szerokiego zakresu dynamicznego. Zazwyczaj wybieramy klasę dokładności 10P z nominalną pojemnością około 5VA. To zapewnia dokładne przesyłanie sygnałów nawet w warunkach nieprawidłowych, takich jak zastanawianie się.

• Transformatory napięcia mierzace, z drugiej strony, wymagają wysokiej precyzji. Zwykle wybieramy klasę 0.2S lub wyższą, z nominalną pojemnością co najmniej 10VA, aby spełnić wymagania dotyczące pomiaru energii i monitorowania systemu.

Z rozwojem inteligentnych sieci, elektroniczne transformatory napięcia zyskują popularność w stacjach przekształtniczych 66kV ze względu na ich cyfrowe możliwości wyjściowe, zwłaszcza w środowiskach, gdzie wymagana jest integracja z cyfrowymi systemami ochrony.

Następnie przeanalizujmy poziom napięcia i formę konstrukcyjną. W przypadku 66kV, który należy do kategorii średniego napięcia (3kV–110kV), często stosowane są konstrukcje jednofazowe lub trójfazowe.

• Dla prostych głównych systemów przewodzenia, dobrze sprawdzają się dwa transformatory jednofazowe połączone w napięcie między fazami lub V/V.

• W stacjach przekształtniczych wymagających monitorowania izolacji, lepiej używać jednego trójfazowego pięciojądrowego transformatora napięcia z trzema zwinięciami lub trzech jednofazowych transformatorów napięcia z trzema zwinięciami połączonych w Y/Y-Δ. Ta konfiguracja pozwala na pomiar napięcia liniowego i filtrowanie napięcia zerowego przez otwarte zwinięcie delta, efektywnie monitorując stan izolacji systemu.

Następnie mamy typ izolacji i wybór dielektryka — kluczowy czynnik dla bezpiecznej pracy na zewnątrz. Tradycyjne transformatory napięcia 66kV często używają izolacji olejowej lub zlewkowej, ale nowoczesne modele AIS preferują konstrukcje gazowo-izolowane.

Zgodnie z najnowszym narodowym standardem GB/T 20840.11-2025, dla zewnętrznych transformatorów napięcia AIS o napięciu 66kV i wyższym, teraz zaleca się izolację mieszanką SF₆/N₂ zamiast czystego gazu SF₆. Dlaczego? Ponieważ czysty SF₆ łatwo skrapla się w niskich temperaturach, szczególnie poniżej -25°C. Mieszanka gazu (zwykle 20%–30% SF₆) rozwiązuje ten problem, jednocześnie zmniejszając emisję gazów cieplarnianych.

Gazowo-izolowane transformatory powinny używać spawanych z nierdzewnej stali zbiorników gazowych i podwójnych uszczelki O-ring, aby zapewnić dobrą szczelność nawet w trudnych warunkach zewnętrznych. Również należy uwzględnić adaptacyjność do środowiska środka izolującego — takie rzeczy jak odporność na warunki atmosferyczne i zanieczyszczenia — aby radzić sobie z różnymi warunkami klimatycznymi w różnych regionach.

2. Techniczne wymagania dotyczące instalacji transformatorów napięcia AIS

Teraz przejdźmy do instalacji — kolejnego kluczowego etapu, który wymaga ścisłego przestrzegania norm technicznych.

Podczas wyboru lokalizacji instalacji, oto kilka kluczowych punktów:

• Transformator napięcia powinien być zainstalowany między urządzeniem wysokiego napięcia a urządzeniami dystrybucyjnymi, zapewniając dokładne pomiary napięcia.

• Powinien być umieszczony blisko szyny lub wyjścia transformatora, ale zachować co najmniej 1,5 metra odstępu od wyłączników, obwodów przerzutniczych itp., aby uniknąć interferencji elektromagnetycznej i drgań mechanicznych.

• Wysokość instalacji powinna być zgodna z wytycznymi projektowymi stacji przekształtniczych — zwykle powinna być wyższa niż otaczające urządzenia, aby zmniejszyć nagromadzenie zanieczyszczeń i zapewnić dobrą wentylację, zapobiegając przegrzewaniu, które może degradować właściwości izolacji.

• Jeśli wiele transformatorów napięcia działa równolegle, upewnij się, że są one odseparowane od siebie, aby uniknąć wzajemnej interferencji.

Następnie mamy konfigurację uziemienia, która jest kluczowa dla bezpiecznej instalacji.

System uziemienia dla zewnętrznych transformatorów napięcia AIS o napięciu 66kV musi przestrzegać zasady „jednopunktowego uziemienia”:

• Punkt neutralny pierwotnego zwinięcia musi być solidnie uziemiony — szczególnie w konfiguracjach gwiazdowych. To jest fundamentalne dla zapobiegania nadnapięciom i zapewnienia bezpieczeństwa systemu.

• Obwód wtórny musi być uziemiony tylko w jednym punkcie — zazwyczaj na terminalce w sali sterowniczej — aby uniknąć bieżących prądów krążących lub fałszywych alarmów spowodowanych wielopunktowym uziemieniem.

• Jeden z terminali trzeciego zwinięcia (otwarte zwinięcie delta) również musi być uziemiony w jednym punkcie, a żaden przełącznik nie powinien być wprowadzany do przewodu uziemiającego.

Dla gazowo-izolowanych transformatorów należy zwrócić szczególną uwagę na projekt uziemienia membrany przeciwpożarowej. Używaj materiałów odpornych na starzenie i korozję, a także zapewnij solidne uziemienie, aby zapobiec uszkodzeniom spowodowanym nagromadzeniem wody lub podnoszeniem się zmarzniętej ziemi. Dodatkowo, zainstaluj osłony przed deszczem na relays gęstości SF₆ i upewnij się, że pozwalają one na kalibrację bez demontażu, poprawiając niezawodność operacyjną.

Na koniec, wybór i instalacja przepięć muszą odpowiadać parametrom sprzętu.

• Strona pierwotna transformatora napięcia AIS o napięciu 66kV na zewnątrz powinna być wyposażona w przepięcie RW10-35/0.5, o nominalnym prądzie 0.5A i zdolności przerwania 1000MVA. To chroni transformator przed prądami krótkiego zastanawiania.

• Zainstaluj przepięcie pionowo lub poziomo, upewniając się, że rura przepięcia jest mocno połączona z ceramiczną izolatorką, aby uniknąć słabego kontaktu z powodu luźności.

• Przepięcia strony wtórnej powinny być wybierane na podstawie impedancji obciążenia, zwykle używając standardowych przepięć. Jednakże, unikaj wprowadzania jakiejkolwiek możliwej punktury (np. wyłączników) w obwodzie wtórnym, aby zapobiec zwrotowi napięcia, które mogłoby uszkodzić sprzęt.

Dla elektronicznych transformatorów napięcia AIS dodatkowe rozważania obejmują ochronę pętli światłowodowej — takie jak mierniki antywstrząsowe i ochrona przed wilgocią — aby zapewnić integralność sygnału.

3. Standardy instalacji i konserwacji transformatorów napięcia AIS

Standardyzacja instalacji i konserwacji jest podstawą bezpiecznej eksploatacji.

Zgodnie z GB/T 20840.11-2025, transformatory napięcia AIS o napięciu 66kV i wyższym muszą spełniać ścisłe wymagania dotyczące siły mechanicznej, tolerancji temperatury i szczelności. Podczas transportu powinny być zainstalowane czujniki wibracji o wartości 10g. Dla partii większych niż 10 jednostek, zainstaluj dwa na pojazd; dla mniejszych, zainstaluj jeden. Po dotarciu sprawdź dane wibracji. Jeśli jakikolwiek czujnik zarejestruje wartość przekraczającą 10g lub upadł, zwróć jednostkę do wewnętrznego przeglądu.

Podczas konserwacji regularne badania prewencyjne są kluczowe:

• Wykonaj pomiary oporu izolacyjnego

• Przeprowadź pomiary częściowych rozładowań

• Przeprowadź testy krzywej pobudzenia

To zapewnia, że sprzęt spełnia wymagania dotyczące wydajności. Dla gazowo-izolowanych transformatorów regularnie testuj zawartość wilgoci w gazie SF₆ i przeprowadzaj żywcem pomiary przecieku. W niektórych przypadkach skróć cykl inspekcji.

W ciągu pierwszego miesiąca po uruchomieniu wykonaj żywcem inspekcje. Następnie, wykonuj inspekcje kwartalnie, aby upewnić się, że jakość gazu spełnia standardy.

Podczas obsługi awarii, postępuj zgodnie ze standardowymi procedurami:

• Jeśli przepięć się przepali, najpierw sprawdź przepięcie strony wtórnej. Jeśli ponownie przepali po wymianie, oznacza to, że istnieje poważna awaria w obwodzie wtórnym — przeprowadź dokładne badanie.

• Jeśli ciśnienie gazu nagle spadnie, natychmiast wyłącz jednostkę, aby przeprowadzić pomiary przecieku i naprawę, unikając dalszej eksploatacji, która mogłaby naruszyć izolację.

4. Podsumowanie

Podsumowując, oto kluczowe punkty do zapamiętania przy wyborze i instalacji transformatorów napięcia AIS:

• Jasno zdefiniuj funkcję: Transformatory ochronne używają szerokich klas, takich jak 5TPE; transformatory mierzace używają wysokoprzeciskowych klas, takich jak 0.2S; transformatory elektroniczne powinny brać pod uwagę kompatybilność z cyfrowym wyjściem.

• Wybierz odpowiednią strukturę na podstawie poziomu napięcia i charakterystyk systemu — V/V lub konfiguracje trójfazowe pięciojądrowe — i upewnij się, że metoda uziemienia neutralnego pasuje do systemu.

• Wybierz odpowiednie środki izolacyjne w zależności od warunków środowiskowych. Dla zewnętrznych systemów 66kV, priorytetowo wybieraj izolację mieszaniną SF₆/N₂, aby uniknąć ryzyka skraplania się czystego SF₆ w chłodnych klimatach.

• Instaluj w pobliżu wyjść urządzeń wysokiego napięcia, ale zachowaj co najmniej 1.5 metra odstępu od wyłączników i obwodów przerzutniczych, aby zapewnić wentylację i mechaniczną stabilność.

• Postępuj zgodnie z zasadą „jednopunktowego uziemienia” dla zwinięć pierwotnych, wtórnych i trzecich, aby uniknąć bieżących prądów krążących.

• Dopasuj przepięcia do specyfikacji sprzętu: RW10-35/0.5 dla strony pierwotnej, standardowe przepięcia dla strony wtórnej, a także upewnij się, że są one solidnie zainstalowane.

Wraz z rozwojem technologii, rozwijają się również transformatory napięcia AIS. Ulepszenia w gazowej izolacji, dojrzałość technologii elektronicznego czujnika i adopcja inteligentnych systemów monitoringu przyczyniają się do bezpieczniejszych, bardziej niezawodnych i efektywnych rozwiązań dla zewnętrznych stacji przekształtniczych 66kV.

W przyszłości, nowe materiały i procesy produkcyjne dalej zwiększą wydajność tych transformatorów, czyniąc je bardziej dostosowanymi do środowiska i inteligentniejszymi. Wraz z wzmocnieniem regulacji środowiskowych, izolacja mieszaniną gazów i niskomocne pasywne transformatory będą coraz szerzej stosowane, popychając branżę energetyczną w kierunku bardziej zielonego i zrównoważonego rozwoju.

Mam nadzieję, że ten artykuł pomoże Ci lepiej zrozumieć podstawy wyboru i instalacji transformatorów napięcia AIS. Jeśli masz jakieś pytania lub chcesz podzielić się swoimi doświadczeniami, napisz komentarz lub wyślij mi wiadomość. Uczmy się razem i rozwijajmy się razem!

— James