Nízkonapěťové proudové transformátory, jako nezbytné měřicí a ochranné zařízení v elektrických systémech, často narážejí na různé poruchy při použití v kombinaci s jiným elektrickým vybavením kvůli faktorům prostředí, problémům s propojením zařízení a nesprávné instalaci a údržbě. Tyto poruchy nejen ovlivňují normální fungování elektrického zařízení, ale mohou také ohrozit osobní bezpečnost. Je tedy nutné důkladně pochopit typy poruch, metody posuzování a prevencí, aby bylo zajištěno stabilní a spolehlivé fungování venkovských elektrických sítí a nízkonapěťových distribučních systémů.
I. Typické scénáře propojení nízkonapěťových proudových transformátorů s jiným elektrickým vybavením
Nízkonapěťové proudové transformátory jsou hlavně používány v propojení s následujícím vybavením v elektrických systémech, tvoříce různé aplikace:
Systémy měření elektrické energie: Propojeny s měřicími přístroji, jako jsou wattmetry a výkonoměry, pro přesné měření spotřeby elektrické energie uživatelů. Na venkově se často nacházejí v elektrických skříních farmářů nebo na nízkovoltové straně distribučních transformátorů, kde mají za úkol převést velké proudy na standardní malé signály 5A nebo 1A pro účely měření.
Zařízení reléové ochrany: Propojeny s ochrannými zařízeními, jako jsou spínače, ochranné relé proti zbytkovému proudu a přetížení, pro sledování stavu proudu v okruhu a včasné odpojení poruchových proudů. V venkovských distribučních skříních se často používají k monitorování přetížení, krátkých obvodů nebo uniků proudu.
Automatizované řídicí systémy: Propojeny s automatizačním vybavením, jako jsou PLC a RTU, pro vzdálené monitorování a řízení provozního stavu elektrického zařízení. Jsou běžné v malých venkovských zpracovatelských závodech, čerpadlech pro zavlažování a dalších místech.
Distribuční transformátory: Propojeny s vývodními částmi na nízkovoltové straně transformátorů pro sledování provozního stavu a zatížení transformátorů. Často se nacházejí na vývodních částech nízkovoltové strany venkovských distribučních transformátorů.
II. Běžné poruchy při použití nízkonapěťových proudových transformátorů v kombinaci s jiným elektrickým vybavením
1. Porucha otevřeného okruhu ve sekundárním okruhu
Otevřený okruh ve sekundárním okruhu je jednou z nejnebezpečnějších poruch nízkonapěťových proudových transformátorů, která se charakterizuje:
Příznaky: Ukazatel ampermetrů a výkonometrů náhle padne na nulu nebo se výrazně kolísá; tělo transformátoru vydává neobvyklý "bzučivý" zvuk nebo zvuk odspádání; jsou viditelné spáleniny na konektoru; wattmetr přestane otáčet nebo bude otáčet neobvykle.
Příčiny poruchy: Uvolněné terminály ve sekundárním okruhu; přetržené sekundární vedení během instalace měřicího přístroje; náhodné odpojení sekundárního okruhu během údržby; špatný kontakt z důvodu oxidace konektoru; mechanické poškození sekundárních vedení vedoucí k přetržení.
Rizika poruchy: Při otevřeném okruhu se na sekundární straně vygeneruje vysoké napětí několika tisíc voltů, což hrozí bezpečnosti obsluhy; závažné nasycení železa vedoucí k přehřátí, které může shořet izolační materiál; ochranná zařízení selžou nebo nefungují kvůli ztrátě signálu.
Typický venkovský scénář: V oblasti venkovského transformátoru došlo k uvolnění sekundárních vedení proudového transformátoru v elektrické skříni na konektorech kvůli dlouhodobému vibrování. Když farmáři používali vysokovýkonové elektrické přístroje, otevřený okruh ve sekundárním okruhu vygeneroval vysoké napětí, což vedlo k shoření wattmetru a vytvořilo riziko požáru.
2. Porucha špatného kontaktu
Špatný kontakt je jednou z nejčastějších poruch při propojení nízkonapěťových proudových transformátorů s jiným vybavením:
Příznaky: Nestabilní ukazatel ampermetru, intermitentní přítomnost; neobvyklé zvýšení teploty na konektorech transformátoru; časté nesprávné funkce ochranných zařízení; zvýšené chyby měření; viditelné oxidace a černání na konektoru.
Příčiny poruchy: Uvolněné šrouby na konektoru; nedostatečná plocha kontaktu mezi vedeními a konektory; oxidace nebo koróze vedení; stárnutí materiálů konektoru; nesoulad s momentem otáčení šroubu; zvýšený kontaktový odpor zrychlující se v vlhkém prostředí.
Rizika poruchy: Zvýšený kontaktový odpor vede k lokálnímu přehřátí, což zrychluje stárnutí izolace; zvýšené chyby měření ovlivňují přesnost měření; ochranná zařízení selžou nebo nefungují kvůli neobvyklým signálům; dlouhodobý špatný kontakt může způsobit krátké spojení nebo požár.
Typická venkovská scénářová data: V měřicím okruhu propojeném s měděnými vedeními o průřezu 2,5 mm², když kontaktový odpor překračuje 0,65 mΩ, teplotní vzestup konektoru může dosáhnout více než 40 °C; když kontaktový odpor překračuje 1 mΩ, teplotní vzestup může dosáhnout více než 70 °C, což je daleko nad bezpečnostní limit.
3. Poruchy přetížení a nasycení jádra
Přetížení a nasycení jádra jsou běžné typy poruch v venkovských elektrických sítích, které se charakterizují:
Příznaky: Ukazatel ampermetru překračuje nominální hodnotu; tělo transformátoru se výrazně zahřívá; ochranná zařízení selžou nebo nefungují; zvýšené chyby měření; neobvyklý zvuk z jádra.
Příčiny poruchy: Velké fluktuace zatížení venkovských sítí (např. vrcholová spotřeba během Vánoc a současná práce několika čerpadel během zavlažovací sezóny) způsobují, že transformátor pracuje v přetíženém stavu dlouhou dobu; nesprávný výběr faktoru přesnosti limity transformátoru; krátkozaměrný proud překračující nosnost transformátoru; degradace vlastností materiálu jádra; snížení magnetické průchodnosti kvůli zvýšení teploty.
Rizika poruchy: Nasycení jádra vede k zvýšeným chybám měření, což ovlivňuje přesnost měření; ochranná zařízení selžou nebo nefungují kvůli zkreslení signálu; snížená izolační vlastnost transformátoru; dlouhodobé přetížení může shořet transformátor.
Typická venkovská scénářová data: Proudový transformátor na nízkovoltové straně venkovského distribučního transformátoru dosáhl 120 % nominálního proudu během letní zavlažovací sezóny, což způsobilo nasycení jádra, měřenou chybu 8 % a trojnásobné zvýšení počtu nesprávných funkcí ochranných zařízení.
4. Porucha degradace izolační vlastnosti
Poruchy izolace jsou zejména výrazné v venkovských elektrických sítích, které se charakterizují:
Příznaky: Snížený odpor izolace (pod normalními podmínkami by měl být ≥1000 MΩ); parciální výbojové jevy; povrchové výbojové stopy; zvýšený unikový proud; vlhkost nebo vodní skvrny na povrchu zařízení.
Příčiny poruchy: Vlhké venkovské prostředí a špatná uzavřenost transformátoru vedoucí k proniknutí vody; poškození izolace kousáním malých zvířat; urychlené stárnutí izolace kvůli dlouhodobému výkonu při vysokých teplotách; snížené izolační vlastnosti kvůli akumulaci prachu na konektoru; probodnutí izolace bleskovým přetlakem.
Rizika poruchy: Degradace izolačních vlastností vede k unikům nebo krátkým spojením; nesprávné funkce ochranných zařízení; zvýšené chyby měření; a může dokonce způsobit požár v extrémních případech.
Typická venkovská scénářová data: V jižních venkovských oblastech je vlhkost udržována celoročně nad 80 %. Odpor izolace transformátorů bez protivodních opatření může poklesnout z počáteční hodnoty 2000 MΩ na méně než 500 MΩ během 2-3 let.
III. Metody posuzování běžných poruch
1. Posouzení poruchy otevřeného okruhu ve sekundárním okruhu
Metoda pozorování měřicích přístrojů: Zkontrolujte, zda ukazatel ampermetrů a výkonometrů náhle padne na nulu nebo se výrazně kolísá; zda wattmetr přestane otáčet nebo bude otáčet neobvykle.
Identifikace zvuku: Přiblížte se k tělu transformátoru a poslouchejte neobvyklé "bzučivé" nebo zvuky odspádání; zvuk by měl být malý a rovnoměrný během normálního provozu.
Metoda detekce teploty: Použijte infračervený teploměr k detekci teploty těla transformátoru, která by měla být ≤40 °C za normálních podmínek; může dosáhnout nad 60 °C při otevřeném okruhu.
Metoda testování impedancí: Použijte speciální přístroj k měření impedancí sekundárního okruhu. Impedanční úhel je nezávislý na frekvenci při správném propojení; impedancia se výrazně zvýší (>10000 Ω) při otevřeném okruhu.
Venkovská scénářová dovednost posuzování: V nízkovoltových měřicích skříních na venkově, pokud se objeví, že elektrický měřicí přístroj náhle přestane fungovat, zatímco spotřeba elektrické energie farmáři je normální, měl by být podezřelý otevřený okruh ve sekundárním okruhu proudového transformátoru.
2. Posouzení poruchy špatného kontaktu
Metoda testování odpornosti smyčky: Použijte mikroohmmeter k měření odpornosti sekundárního okruhu, která by měla být ≤0,65 mΩ za normálních podmínek; odpornost může překročit 1 mΩ při špatném kontaktu.
Metoda sledování teplotního vzestupu: Použijte infračervený teploměr k sledování teplotního vzestupu konektoru, který by měl být ≤15 °C za normálních podmínek; teplotní vzestup může překročit 30 °C při špatném kontaktu.
Metoda detekce vibrací: Použijte senzor vibrací k detekci neobvyklých vibrací. Při špatném kontaktu může amplituda vibrací překročit 2 g a trvat déle než 10 sekund.
Metoda testování zatížení: Připojte standardní zátěž k sekundárnímu okruhu transformátoru a pozorujte, zda je výstupní proud stabilní; proud může kolísat při špatném kontaktu.
Venkovská scénářová dovednost posuzování: V měřicích skříních po centralizovaném čtení venkovské sítě, pokud se objeví, že měření elektrického měřicího přístroje u určitého domácnosti je neobvyklé, zatímco u ostatních domácností je normální, měla by být zaměřena kontrola stavu propojení sekundárního okruhu proudového transformátoru pro danou domácnost.
3. Posouzení poruch přetížení a nasycení jádra
Metoda sledování proudu: Zkontrolujte, zda skutečný zátěžový proud na primární straně překračuje nominální hodnotu; zvláštní pozornost by měla být věnována vrcholové spotřebě elektrické energie v venkovských sítích, jako jsou Vánoce a zavlažovací sezóna.
Metoda testování chyb: Použijte kalibrátor transformátoru k testování poměrových a fázových chyb, které by měly splňovat požadavky na přesnost za normálních podmínek; chyby mohou výrazně vzrůst při přetížení nebo nasycení.
Testování vlastností buzení: Změřte sekundární napětí při různých proudech a nakreslete křivku buzení; sklon křivky se výrazně změní, když je jádro nasyceno.
Identifikace zvuku: Jádro může vydávat neobvyklý zvuk, když je nasyceno; zvuk by měl být malý a rovnoměrný během normálního provozu.
Venkovská scénářová dovednost posuzování: Na nízkovoltové straně venkovských distribučních transformátorů, pokud se objeví, že ochranná zařízení často selhávají, když pracují současně několik vysokovýkonových elektrických přístrojů, měl by být podezřelý přetížený nebo nasycený proudový transformátor.
4. Posouzení poruchy degradace izolační vlastnosti
Metoda testování odporu izolace: Použijte megohmmetr 2500V k měření odporu izolace mezi primární a sekundární, sekundární a zemí a primární a zemí; měl by být ≥1000 MΩ za normálních podmínek.
Metoda testování parciálního výboje: Použijte přístroj pro měření parciálního výboje k detekci vnitřního výboje v transformátoru; množství výboje se zvýší, když dojde k degradaci izolačních vlastností.
Metoda vizuální kontroly: Zkontrolujte, zda jsou na povrchu transformátoru vodní skvrny, špína nebo poškození; zda je na konektoru akumulace prachu nebo stopy po kousání zvířaty.
Metoda detekce vlhkosti: Použijte hygrometr k detekci vlhkosti prostředí, ve kterém je transformátor nainstalován; vlhké prostředí na venkově může vést k degradaci izolačních vlastností.
Venkovská scénářová dovednost posuzování: V jižních venkovských oblastech, pokud se objeví, že odpor izolace transformátoru výrazně poklesl, měla by být zaměřena kontrola, zda je uzavřená struktura neporušená a zda je vlhkost prostředí příliš vysoká.
IV. Řešení běžných poruch
1. Řešení poruchy otevřeného okruhu ve sekundárním okruhu
Nouzová opatření: Po zjištění poruchy otevřeného okruhu okamžitě deaktivujte relevantní ochranná zařízení; použijte izolační nástroje k krátkodobému propojení sekundární strany poblíž konektoru transformátoru; pokud během krátkodobého propojení vznikne jiskra, naznačuje to, že místo poruchy je v okruhu pod bodem krátkodobého propojení; pokud během krátkodobého propojení nevznikne jiskra, místo poruchy může být v okruhu před bodem krátkodobého propojení.
Dlouhodobá řešení: Nahraďte konektory sekundárního okruhu vysoce kvalitními konektory; použijte zlaté nebo cínované materiály konektoru k snížení oxidace; nainstalujte protiuvolňovací podložky nebo klikací limity k prevenci uvolnění kvůli vibrování; pravidelně kontrolujte stav propojení sekundárního okruhu.
Venkovská scénářová doporučení: V nízkovoltových měřicích skříních na venkově lze nainstalovat ochranná zařízení pro krátkodobé propojení, která automaticky provedou krátkodobé propojení při zjištění otevřeného okruhu; pravidelné kontroly by měly provádět elektrici, zejména před obdobími vrcholové spotřeby elektrické energie.
2. Řešení poruchy špatného kontaktu
Údržbové opatření: Použijte momentový klíč k zatěžení šroubů konektoru podle specifikací (např. 0,8-1,2 N·m pro šrouby M4); pravidelně čistěte oxidovou vrstvu na konektorech; naneste lepitel pro kontaktové plochy konektoru; inspekujte a nahraďte staré nebo poškozené konektory.
Prev
