Які є причини виникнення дефектів трансформаторів струму та протидії для цих дефектів

Як технік зі служби підтримки, я щодня працюю з трансформаторами струму (ТС). ТС перетворюють великий первинний струм на менший вторинний струм для захисту та вимірювання на підстанції/лінії, працюючи довгий час у серійному режимі. Однак, вони стикаються з несправностями через зовнішні (нерівномірні навантаження, неправильне підключення тощо) та внутрішні (дефекти ізоляції) фактори. Ці несправності, такі як відкритий другорядний контур або розрив ізоляції, шкодять точності вимірювань, операції захисту та стабільності мережі. Нижче я поділюся досвідом, набутим практично.

1. Структура ТС (з точки зору обслуговування)

ТС має первинні та вторинні обмотки, сердечник та ізоляцію (нафтову, SF6, тверду). Первинна обмотка підключається до цепи, вторинна — до приладів/реле. Основне: менше обертів первинної обмотки, більше обертів вторинної, і нормальна робота майже в короткому замиканні. Критично: ніколи не відкривати вторинний контур; надійно заземлити його (я бачив небезпечні електричні дуги від відкритих кіл).

2. Функція та принцип (практично)

ТС зменшують великі струми для безпечного захисту/вимірювання за допомогою електромагнітної індукції, ізольуючи високе напругу. Під час калібрування я перевіряю співвідношення первинного та вторинного струмів, щоб перевірити ТС.

3. Класифікація продуктивності
(1) Оптичні ТС (ОТА)

Основані на ефекті Фарадея, використовуються в тестах мережі. Чутливі до температури, але добре підходять для сильних магнітних полів.

(2) ТС низької потужності

З мікрокристалічними сердечниками, вони надають широкий лінійний діапазон, низькі втрати та високу точність для великих струмів — ідеально для промислових вимірювань.

(3) ТС з повітряним сердечником

Без залізного сердечника, що уникнуто магнітного насичення. Популярні в захисті реле завдяки сильній стійкості до інтерференції, підходять для складних середовищ.

4. Причини несправностей (досвід на місцевості)
(1) Термічний розрив ізоляції

ТС високої напруги генерують тепло/діелектричні втрати. Дефективна ізоляція (наприклад, нерівномірне обмотування) призводить до перегріву та розриву — поширена проблема в старому обладнанні.

(2) Локальний розряд

Нормальна емітентна ємність ТС розподіляється рівномірно, але погана виробництво/конструкція (наприклад, невірне розташування екранів) призводить до локальних високих полів. Невирішені розряди призводять до аварій конденсаторів.

(3) Завелике вторинне навантаження

Важкі навантаження в системах 220 кВ збільшують вторинне напругу/струм, що призводить до помилок. Несправності можуть насичувати сердечники, що призводить до неправильного функціонування реле. Відкриті вторинні контури (наприклад, слабкі з'єднання) створюють високі напруги — ризиковано!

5. Реакція на несправності
(1) Дотримання правил експлуатації

• Підключення: строго серійне підключення цепей, обмоток та приладів; використання правильних конфігурацій (однофазні, зіркові).

• Компенсація помилок: додавання обмоток/сердечників для корекції помилок за допомогою ємності/індуктивності.

• Калібрування: проведення демагнетизації/тестів полярності після встановлення/обслуження.

(2) Екстрене реагування (безпека на першому місці)

• Відключення живлення: негайно відключити живлення для безпеки.

• Перевірка вторинного контуру: перевірити наявність відкритих контурів, зменшити первинний струм, використовувати засоби ізоляції та дотримуватися діаграм.

Для відкритих вторинних контурів:

• Оцінка впливу: визначити постраждалі цепи, повідомити диспетчеру.

• Зменшення навантаження/ізоляція: передати навантаження та відключити, якщо пошкоджені.

• Коротке замикання вторинного контуру: використовувати затверджені матеріали; іскри означають аварії нижче, відсутність іскр — проблеми вище.

(3) Методи виявлення

• Тестування ізоляції: вимірювання діелектричних втрат, ємності для виявлення дефектів — добре для оцінки старіння.

• Інфрачервона термографія: мій ключовий інструмент! Швидко виявляє слабкі з'єднання/термічні проблеми.

Висновок

ТС є важливими для надійності мережі. Опанування їхньої структури, принципів та способів вирішення несправностей забезпечує стабільність. Дотримання рекомендацій, використання інструментів виявлення та реакція на надзвичайні ситуації мінімізують аварії — забезпечуючи більш безпечну мережу.