¿Cuáles son las direcciones de aplicación y mejora de los transformadores de corriente en los sistemas de energía?

Como trabajador de primera línea en operaciones y mantenimiento de energía eléctrica, trato con transformadores de corriente (TC) diariamente. Haber presenciado la popularización de los nuevos TC fotoeléctricos y haber abordado numerosos fallos me ha proporcionado una visión práctica sobre su aplicación y mejoras en las pruebas. A continuación, compartiré mi experiencia en el terreno con los nuevos TC en sistemas de potencia, buscando un equilibrio entre profesionalismo y practicidad.

1. Aplicación de Nuevos TC en Sistemas de Potencia
1.1 TC en Sistemas de Potencia

La mayoría de los nuevos TC son fotoeléctricos, clasificados en tipos con núcleo de hierro y sin núcleo. Los TC con núcleo de hierro, aunque propensos a la corriente de fuga, saturación electromagnética y histeresis en entornos complejos (por ejemplo, altas temperaturas, campos magnéticos fuertes), y con precisión limitada del material de la cabeza de detección (sensible a cambios no lineales en condiciones extremas), siguen siendo adaptables a las redes de potencia modernas de alta tensión y grandes unidades. Aprovechando las ventajas de aislamiento de los materiales de detección por fibra óptica, permiten la transmisión de luz por fibra óptica, evitando problemas comunes de los TC ordinarios, por lo que se utilizan ampliamente en líneas de transmisión de ultra-alta tensión.

En la práctica, he visto que los TC ordinarios sufren datos erráticos bajo fuerte interferencia electromagnética, mientras que los TC fotoeléctricos restauran la estabilidad, destacando el valor práctico de los nuevos TC.

1.2 Protección de Grandes Conjuntos de Generadores

Los grandes conjuntos de generadores (por ejemplo, generadores, transformadores principales) requieren un alto rendimiento transitorio de los TC. Anteriormente afectados por la saturación transitoria y la remanencia, los nuevos TC ahora resuelven estos problemas. Notablemente, los TC de 500kV "con núcleo de hierro y espacio de aire" tienen una impedancia de excitación alta, proporcionando protección estable para las unidades, previniendo la saturación transitoria y la remanencia.

Por ejemplo, los TC de nivel TPY de Huayi Electric Power para unidades de 300-600MW, seleccionados por sus características transitorias y limitación de remanencia, aseguran "no mal funcionamiento fuera de las zonas de protección y desencadenamiento correcto dentro". Durante la puesta en marcha de la protección de la unidad, estos TC suprimen confiablemente los componentes de corriente de cortocircuito no periódicos, evitando disparos incorrectos de la protección.

1.3 Protección Automática por Relés

La protección por relés actúa como el "médico de emergencia" de la red eléctrica, con los TC como su "estetoscopio". Con el avance de la automatización de la red, la protección por relés debe evolucionar; la adaptabilidad automática de los TC impacta directamente en la inteligencia del sistema.

En caso de fallos, los TC deben transmitir rápidamente las señales de corriente a los dispositivos de protección para aislar con precisión el fallo. Los nuevos TC ofrecen una respuesta más rápida y precisión, alineándose con las demandas de la red inteligente, lo cual es crucial para la automatización de la potencia.

2. Mejoras en las Pruebas de TC (Soluciones de Primera Línea)

Con especificaciones de TC que van desde 20A hasta 720A, nuestro equipo desarrolló un esquema de prueba mejorado para estandarizar los procesos, reducir los errores humanos y simplificar la preparación.

2.1 Diseño del Esquema de Prueba

Centrándonos en "integración + precisión", usamos una fuente de corriente monofásica dedicada para las fases de TC probadas, cambiamos los rangos de corriente a través de una unidad de conversión, monitoreamos la entrada con un medidor estándar (A1) e integramos la medición del ángulo de fase, TC estándar, unidades de conversión y medidores en un banco de pruebas, simplificando las pruebas.

(1) Selección de la Fuente de Corriente

Abandonando las fuentes de señal inestables de conjuntos de generadores, adoptamos un suministro de energía de frecuencia intermedia de alta calidad emparejado con un autotransformador y un impulso de corriente para crear una fuente de corriente constante (salida de 0-800A), cubriendo todas las pruebas de TC CA y resolviendo fluctuaciones de corriente del lado primario.

(2) Principio de la Línea de Prueba

El bucle cerrado "autotransformador → impulso de corriente → TC estándar → TC probado → suministro de energía de frecuencia intermedia" opera a ~120V (salida de frecuencia intermedia). El ajuste de corriente depende del autotransformador (relación de impulso de corriente fija). Para minimizar las fluctuaciones, la salida del impulso de corriente se cortocircuita con una barra de cobre (acortada para menos calor, corriente estable y ahorro de energía).

Hacer pasar la misma corriente por las tres fases del TC probado reduce las diferencias de corriente entre fases y aumenta la eficiencia de las pruebas, demostrado efectivo en pruebas por lotes.

3. Conclusión (Insights de Primera Línea)

El diagnóstico de fallos de TC es crítico y sistemático. Como personal de primera línea, es esencial dominar los principios de los TC y seguir los protocolos, ¡seguridad primero! Siempre corte la corriente antes del diagnóstico o solución de problemas para evitar riesgos.

Los nuevos TC mejoran la operación y el mantenimiento de la red, pero el conocimiento de pruebas y diagnóstico debe mantenerse al día. Comprender los escenarios de aplicación e implementar mejoras en las pruebas asegura que los TC sirvan como los "guardianes leales" de la red eléctrica.