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Quais são as direções de aplicação e melhoria dos transformadores de corrente nos sistemas de energia?

Echo
Echo
Campo: Análise de Transformador
China

Como um trabalhador de manutenção e operação de energia na linha de frente, lido diariamente com transformadores de corrente (TCs). Tendo testemunhado a popularização dos novos TCs fotoelétricos e enfrentado inúmeras falhas, adquiri insights práticos sobre sua aplicação e melhorias nos testes. Abaixo, compartilharei minha experiência no local com os novos TCs em sistemas de energia, visando um equilíbrio entre profissionalismo e praticidade.

1. Aplicação de Novos TCs em Sistemas de Energia
1.1 TCs em Sistemas de Energia

A maioria dos novos TCs é fotoelétrica, categorizada em tipos com núcleo de ferro e sem núcleo. Os TCs com núcleo de ferro, embora propensos a correntes de fuga, saturação eletromagnética e histerese em ambientes complexos (por exemplo, altas temperaturas, campos magnéticos fortes), e com precisão limitada do material da cabeça de detecção (susceptível a mudanças não lineares em condições extremas), permanecem adaptáveis a redes de energia modernas de alta tensão e grandes unidades. Aproveitando as vantagens de isolamento dos materiais de detecção por fibra ótica, eles permitem a transmissão de luz por fibra ótica, evitando problemas comuns dos TCs ordinários, sendo assim amplamente utilizados em linhas de transmissão de ultra-alta tensão.

Na prática, vi TCs ordinários apresentarem dados instáveis sob forte interferência eletromagnética, enquanto os TCs fotoelétricos restauram a estabilidade, destacando o valor prático dos novos TCs.

1.2 Proteção de Grandes Conjuntos Geradores

Grandes conjuntos geradores (por exemplo, geradores, transformadores principais) exigem alto desempenho transitório dos TCs. Anteriormente afetados por saturação transitória e remanescente, os novos TCs agora resolvem esses problemas. Notavelmente, os TCs de 500kV "com núcleo de ferro e gap de ar" possuem alta impedância de excitação, fornecendo proteção estável para as unidades, prevenindo saturação transitória e remanescente.

Por exemplo, os TCs de nível TPY da Huayi Electric Power para unidades de 300-600MW, selecionados por suas características transitórias e limitação de remanescente, garantem "não disparo fora das zonas de proteção e disparo correto dentro". Durante a comissão de proteção de unidade, esses TCs suprimem eficientemente componentes de corrente de curto-circuito não periódicas, evitando disparos indevidos de proteção.

1.3 Proteção Automática por Relé

A proteção por relé atua como o "médico de emergência" da rede de energia, com os TCs como seu "estetoscópio". Com o avanço da automação da rede, a proteção por relé deve evoluir - a adaptabilidade automática dos TCs impacta diretamente a inteligência do sistema.

Em caso de falhas, os TCs devem transmitir rapidamente sinais de corrente aos dispositivos de proteção para isolar com precisão a falha. Os novos TCs oferecem resposta mais rápida e precisão, alinhando-se com as demandas de redes inteligentes - crítico para a automação de energia.

2. Melhorias nos Testes de TCs (Soluções de Linha de Frente)

Com especificações de TCs variando de 20A a 720A, nossa equipe desenvolveu um esquema de teste aprimorado para padronizar processos, reduzir erros humanos e simplificar a preparação.

2.1 Design do Esquema de Teste

Focando em "integração + precisão", usamos uma fonte de corrente monofásica dedicada para as fases de TC testadas, alternamos faixas de corrente via uma unidade de conversão, monitoramos a entrada com um medidor padrão (A1), e integramos a medição de ângulo de fase, TCs padrão, unidades de conversão e medidores em um banco de teste - simplificando os testes.

(1) Seleção da Fonte de Corrente

Abandonando fontes de sinal instáveis de conjuntos geradores, adotamos uma fonte de alimentação de média frequência de alta qualidade, combinada com um autotransformador e um reforçador de corrente para criar uma fonte de corrente constante (saída de 0-800A), cobrindo todos os testes de TCs AC e resolvendo flutuações de corrente do lado primário.

(2) Princípio da Linha de Teste

O loop fechado "autotransformador → reforçador de corrente → TC padrão → TC testado → fonte de alimentação de média frequência" opera em ~120V (saída de média frequência). O ajuste de corrente depende do autotransformador (razão de reforçador de corrente fixa). Para minimizar flutuações, a saída do reforçador de corrente é curto-circuitada com uma barra de cobre (curtada para menos calor, corrente estável e economia de energia).

Passar a mesma corrente por todas as três fases do TC testado reduz as diferenças de corrente entre fases e aumenta a eficiência do teste - comprovado eficaz em testes em lote.

3. Conclusão (Insights de Linha de Frente)

O diagnóstico de falhas em TCs é crucial e sistemático. Como pessoal de linha de frente, dominar os princípios dos TCs e seguir protocolos é essencial - segurança em primeiro lugar! Sempre corte a energia antes do diagnóstico/resolução de problemas para evitar riscos.

Os novos TCs melhoram a operação e manutenção da rede, mas o conhecimento de testes e diagnósticos deve acompanhar. Entender cenários de aplicação e implementar melhorias nos testes garante que os TCs atuem como os "guardiões leais" da rede de energia.

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