Niederspannungstromwandler sind unverzichtbare Mess- und Schutzeinrichtungen in Stromsystemen. Aufgrund von Umweltfaktoren, Ausrüstungskopplungsproblemen und fehlerhafter Installation und Wartung treten bei der Verwendung in Kombination mit anderen Stromgeräten häufig verschiedene Fehler auf. Diese Fehler beeinträchtigen nicht nur den normalen Betrieb der Stromgeräte, sondern können auch die persönliche Sicherheit gefährden. Daher ist es notwendig, eine umfassende Kenntnis der Fehlertypen, Beurteilungsmethoden und Präventivmaßnahmen zu erlangen, um den stabilen und zuverlässigen Betrieb ländlicher Stromnetze und Niederspannungsverteilungssysteme sicherzustellen.
I. Typische Anschlussszenarien von Niederspannungstromwandlern mit anderen Stromgeräten
Niederspannungstromwandler werden hauptsächlich in Verbindung mit folgender Ausrüstung in Stromsystemen verwendet und bilden unterschiedliche Anwendungsszenarien:
Energiemesssysteme: Verbunden mit Messinstrumenten wie Kilowattstundenzählern und Leistungszählern, um den Stromverbrauch der Nutzer genau zu messen. In ländlichen Stromnetzen finden sie sich häufig in Bauernmeterkästen oder auf der Niederspannungsseite von Verteilungstransformatoren, wo sie große Ströme in Standardkleinstromsignale von 5A oder 1A für Messzwecke umwandeln.
Schutzrelaisgeräte: Verbunden mit Schutzeinrichtungen wie Schaltgeräten, Reststromschutzgeräten und Überlastschutzgeräten, um den Leitungsstromstatus zu überwachen und Fehlerspannungen rechtzeitig abzuschalten. In ländlichen Verteilerkästen werden sie oft verwendet, um Leitungüberlast, Kurzschlüsse oder Leckagen zu überwachen.
Automatisierungssysteme: Verbunden mit Automatisierungseinrichtungen wie PLCs und RTUs zur Fernüberwachung und -steuerung des Betriebsstatus von Stromgeräten. Sie sind in ländlichen kleinen Verarbeitungsbetrieben, Bewässerungspumpwerken und anderen Orten üblich.
Verteilungstransformatoren: Verbunden mit den Ausgangsleitungen auf der Niederspannungsseite von Transformern, um den Betriebsstatus und Lastbedingungen der Transformatoren zu überwachen. Sie sind häufig an den Ausgangsleitungen auf der Niederspannungsseite von ländlichen Verteilungstransformatoren zu finden.
II. Häufige Fehler bei der Verwendung von Niederspannungstromwandlern in Kombination mit anderen Stromgeräten
1. Offener Kreis im Sekundärkreis
Ein offener Kreis im Sekundärkreis ist einer der gefährlichsten Fehler von Niederspannungstromwandlern, der sich durch folgende Merkmale auszeichnet:
Phänomenologische Merkmale: Die Anzeigen von Ampermetern und Leistungsmessern werden plötzlich null oder weisen starke Schwankungen auf; der Transformatorkörper macht ein ungewöhnliches "Summen" oder Entladungsgeräusch; am Terminalblock sind sichtbare Brandspuren zu sehen; der Zähler stoppt oder dreht sich unregelmäßig.
Ursachen des Fehlers: Lockerer Terminalblock im Sekundärkreis; gebrochene Sekundärleitungen während der Zählerinstallation; unbeabsichtigte Trennung des Sekundärkreises während der Wartung; schlechter Kontakt aufgrund der Oxidation des Terminalblocks; mechanischer Schaden an den Sekundärleitungen, der zu Brüchen führt.
Gefahren des Fehlers: Bei einem offenen Kreis entsteht auf der Sekundarseite eine Spannung von mehreren tausend Volt, die die Sicherheit der Bediener bedroht; starke Sättigung des Eisenkerns führt zu Überhitzung, die Isoliermaterialien verbrennen kann; Schutzeinrichtungen versagen oder funktionieren nicht, da das Signal verloren geht.
Typisches ländliches Szenario: In einem Dorftransformatorenbereich wurden die Sekundärleitungen des Stromwandlers im Meterkasten aufgrund langfristiger Vibrationen an den Terminals locker. Als Bauern Hochleistungselektronik nutzten, entstand ein offener Kreis im Sekundärkreis, was zu einer hohen Spannung führte, die den Zähler zerstörte und ein Feuerrisiko schuf.
2. Fehlfunktion aufgrund schlechten Kontakts
Ein schlechter Kontakt ist einer der häufigsten Fehler, wenn Niederspannungstromwandler mit anderen Geräten verbunden sind:
Phänomenologische Merkmale: Instabile Anzeige des Ampermeters, gelegentliche Anwesenheit; ungewöhnliche Temperaturerhöhung an den Transformatorterminals; häufiges Fehlfunktionieren der Schutzeinrichtungen; erhöhte Messfehler; sichtbare Oxidation und Verfärbung am Terminalblock.
Ursachen des Fehlers: Lockerer Schraubendreher am Terminalblock; unzureichender Kontaktbereich zwischen Leitungen und Terminals; Oxidation oder Korrosion der Leitungen; Alterung der Terminalblockmaterialien; nicht konformer Schraubendrehmoment; erhöhter Kontaktwiderstand, beschleunigt durch eine feuchte Umgebung.
Gefahren des Fehlers: Erhöhter Kontaktwiderstand führt zu lokaler Überhitzung, was die Isolieralterung beschleunigt; erhöhte Messfehler beeinträchtigen die Messgenauigkeit; Schutzeinrichtungen versagen oder funktionieren nicht, da das Signal abnormal ist; langfristiger schlechter Kontakt kann zu Kurzschlüssen oder Bränden führen.
Typische ländliche Szenariodaten: In einem Messkreis, der mit 2,5mm² Kupferleitungen verbunden ist, kann die Temperaturerhöhung beim Kontaktwiderstand von mehr als 0,65mΩ über 40°C betragen; bei einem Kontaktwiderstand von mehr als 1mΩ kann die Temperaturerhöhung über 70°C liegen, weit über dem Sicherheitslimit.
3. Überlast- und Eisensättigungsfehler
Überlast und Eisensättigung sind häufige Fehlertypen in ländlichen Stromnetzen, die sich durch folgende Merkmale auszeichnen:
Phänomenologische Merkmale: Die Anzeige des Ampermeters überschreitet den Nennwert; der Transformatorkörper heizt sich stark auf; Schutzeinrichtungen versagen oder funktionieren nicht; erhöhte Messfehler; ungewöhnliches Geräusch vom Eisengehäuse.
Ursachen des Fehlers: Starke Schwankungen der Netzlaster in ländlichen Stromnetzen (wie Spitzenstromverbrauch während des Frühlingsfestes und gleichzeitiges Betreiben mehrerer Wasserpumpen während der Bewässerungsperiode) führen dazu, dass der Transformer über lange Zeiträume in einem Überlastzustand arbeitet; falsche Auswahl des Genauigkeitsgrenzwerts des Transformers; Kurzschlusstrom übersteigt die Tragfähigkeit des Transformers; Degradierung der Eigenschaften des Kernmaterials; reduzierte magnetische Permeabilität aufgrund der Temperaturerhöhung.
Gefahren des Fehlers: Eisensättigung führt zu erhöhten Messfehlern, die die Messgenauigkeit beeinträchtigen; Schutzeinrichtungen versagen oder funktionieren nicht, da das Signal verzerrt wird; reduzierte Isolierleistung des Transformers; langfristige Überlast kann den Transformer verbrennen.
Typische ländliche Szenariodaten: Der Stromwandler auf der Niederspannungsseite eines ländlichen Verteilungstransformators erreichte während der Sommerbewässerungsperiode 120% des Nennstroms, was zu Eisensättigung, einem Messfehler von 8% und einer dreifachen Steigerung der Fehlfunktionen der Schutzeinrichtungen führte.
4. Fehler aufgrund der Verschlechterung der Isolierleistung
Isolationsfehler sind in ländlichen Stromnetzen besonders ausgeprägt, die sich durch folgende Merkmale auszeichnen:
Phänomenologische Merkmale: Reduzierte Isolationswiderstände (sollten ≥1000MΩ unter normalen Bedingungen sein); Teilentladungsphänomene; Oberflächenentladungsmerkmale; erhöhte Leckströme; Feuchtigkeit oder Wasserspuren auf der Geräteoberfläche.
Ursachen des Fehlers: Feuchte ländliche Umgebungen und mangelnde Abdichtung des Transformers, die zu Wasserintrusion führen; Isolierschäden, die durch das Knabbern kleiner Tiere verursacht werden; beschleunigte Isolieralterung aufgrund langfristiger Hochtemperaturbetriebsbedingungen; reduzierte Isolierleistung aufgrund Staubansammlung am Terminalblock; Isolierzerschlagung, die durch Blitzüberspannung verursacht wird.
Gefahren des Fehlers: Verschlechterte Isolierleistung führt zu Lecks oder Kurzschlüssen; Fehlfunktion der Schutzeinrichtungen; erhöhte Messfehler; und kann in schweren Fällen sogar zu Bränden führen.
Typische ländliche Szenariodaten: In südlichen ländlichen Gebieten wird die Luftfeuchtigkeit das ganze Jahr über über 80% gehalten. Die Isolationswiderstände von Transformern ohne Feuchtigkeitsvorbeugungsmaßnahmen können innerhalb von 2-3 Jahren von einem Anfangswert von 2000MΩ auf weniger als 500MΩ sinken.
III. Beurteilungsmethoden für häufige Fehler
1. Beurteilung des offenen Kreises im Sekundärkreis
Messmethode: Prüfen, ob die Anzeige der angeschlossenen Amper- und Leistungsmesser plötzlich null wird oder stark schwankt; ob der Zähler stehen bleibt oder unregelmäßig rotiert.
Klangidentifikationsmethode: Nähern Sie sich dem Transformatorkörper und lauschen Sie auf ungewöhnliche "Summen" oder Entladungsgeräusche; der Klang sollte klein und gleichmäßig sein, wenn der Betrieb normal ist.
Temperaturmessmethode: Verwenden Sie einen Infrarotthermometer, um die Temperatur des Transformatorkörpers zu messen, die ≤40°C unter normalen Bedingungen sein sollte; sie kann über 60°C liegen, wenn der Kreis offen ist.
Impedanzmessmethode: Verwenden Sie ein spezielles Instrument, um die Impedanz des Sekundärkreises zu messen. Der Impedanzwinkel ist unabhängig von der Frequenz, wenn der Kreis korrekt angeschlossen ist; die Impedanz nimmt signifikant (>10000Ω) zu, wenn der Kreis offen ist.
Ländliche Szenariobeurteilungstechnik: In ländlichen Niederspannungsmeterkästen, wenn festgestellt wird, dass der Stromzähler plötzlich stehen bleibt, während der Stromverbrauch der Bauern normal ist, sollte der Sekundärkreis des Stromwandlers zunächst verdächtigt werden, offen zu sein.
2. Beurteilung des Fehlers aufgrund schlechten Kontakts
Widerstandsmessmethode: Verwenden Sie einen Mikroohmmeter, um den Widerstand des Sekundärkreises zu messen, der ≤0,65mΩ unter normalen Bedingungen sein sollte; der Widerstand kann über 1mΩ liegen, wenn der Kontakt schlecht ist.
Temperaturanstiegsmessmethode: Verwenden Sie einen Infrarotthermometer, um den Temperaturanstieg des Terminalblocks zu überwachen, der ≤15°C unter normalen Bedingungen sein sollte; der Temperaturanstieg kann über 30°C liegen, wenn der Kontakt schlecht ist.
Vibrationserkennungsmethode: Verwenden Sie einen Vibrationsensor, um ungewöhnliche Vibrationen zu erkennen. Wenn der Kontakt schlecht ist, kann die Vibrationamplitude über 2g liegen und länger als 10 Sekunden andauern.
Lasttestmethode: Verbinden Sie eine Standardlast mit dem Sekundärkreis des Transformers und beobachten Sie, ob der Ausgangsstrom stabil ist; der Strom kann schwanken, wenn der Kontakt schlecht ist.
Ländliche Szenariobeurteilungstechnik: In Meterkästen nach der zentralisierten Lesungsumstellung in ländlichen Netzwerken, wenn festgestellt wird, dass die Messung eines bestimmten Haushalts ungewöhnlich ist, während die anderer Haushalte normal ist, sollte der Verbindungszustand des Sekundärkreises des Stromwandlers für diesen Haushalt geprüft werden.
3. Beurteilung von Überlast- und Eisensättigungsfehlern
Stromüberwachungsmethode: Prüfen, ob der tatsächliche Laststrom auf der Primärseite den Nennwert überschreitet; besondere Aufmerksamkeit sollte auf Spitzenstromverbrauchsperioden in ländlichen Stromnetzen gelegt werden, wie zum Beispiel während des Frühlingsfestes und der Bewässerungsperiode.
Fehlermessmethode: Verwenden Sie einen Transformatorkalibrator, um den Verhältnis- und Phasenfehler zu testen, die unter normalen Bedingungen den Genauigkeitsklassenforderungen entsprechen sollten; die Fehler können signifikant zunehmen, wenn es zu Überlast oder Sättigung kommt.
Anregungscharakteristiksmessung: Messen Sie die Sekundärspannung bei verschiedenen Strömen und zeichnen Sie die Anregungskurve; die Steigung der Kurve ändert sich signifikant, wenn der Kern gesättigt ist.
Klangidentifikationsmethode: Der Kern kann ungewöhnliche Geräusche machen, wenn er gesättigt ist; der Klang sollte klein und gleichmäßig sein, wenn der Betrieb normal ist.
Ländliche Szenariobeurteilungstechnik: Auf der Niederspannungsseite von ländlichen Verteilungstransformatoren, wenn festgestellt wird, dass Schutzeinrichtungen häufig fehlfunktionieren, wenn mehrere Hochleistungselektronikgeräte gleichzeitig in Betrieb sind, sollte der Stromwandler verdächtigt werden, überlastet oder gesättigt zu sein.
4. Beurteilung des Fehlers aufgrund der Verschlechterung der Isolierleistung
Isolationswiderstandsmessmethode: Verwenden Sie einen 2500V Megohmmeter, um den Isolationswiderstand zwischen Primär- und Sekundär-, Sekundär-zu-Erde und Primär-zu-Erde zu messen; er sollte ≥1000MΩ unter normalen Bedingungen sein.
Teilentladungsmessmethode: Verwenden Sie einen Teilentladungsprüfgerät, um interne Entladungen im Transformer zu erfassen; die Entladungsmenge nimmt zu, wenn die Isolierleistung verschlechtert ist.
Sichtprüfungsmethode: Prüfen, ob es Wasserflecken, Schmutz oder Schäden auf der Transformaturoberfläche gibt; ob es Staubansammlungen oder Zeichen von Tierknabbern am Terminalblock gibt.
Feuchtigkeitsmessmethode: Verwenden Sie einen Hygrometer, um die Feuchtigkeit der Umgebung des Transformatormontages zu messen; eine feuchte Umgebung in ländlichen Gebieten kann zur Verschlechterung der Isolierleistung führen.
Ländliche Szenariobeurteilungstechnik: In südlichen ländlichen Gebieten, wenn festgestellt wird, dass der Isolationswiderstand des Transformers signifikant abgenommen hat, sollte geprüft werden, ob die Abdichtungsstruktur intakt ist und ob die Umgebungshumidity zu hoch ist.
IV. Lösungen für häufige Fehler
1. Behandlung des offenen Kreises im Sekundärkreis
Notfallbehandlung: Nach Feststellung eines offenen Kreises sollten sofort die relevanten Schutzeinrichtungen deaktiviert werden; verwenden Sie isolierende Werkzeuge, um den Sekundärkreis nahe dem Transformer an den Terminals kurzzuschließen; wenn es beim Kurzschließen Funken gibt, bedeutet dies, dass der Fehlerpunkt im Kreis unterhalb des Kurzschlusses liegt; wenn es beim Kurzschließen keine Funken gibt, könnte der Fehlerpunkt im Kreis oberhalb des Kurzschlusses liegen.
Langfristige Lösungen: Ersetzen Sie die Sekundärverkabelungsterminals durch solche von zuverlässiger Qualität; verwenden Sie vergoldete oder verzinkte Terminalmaterialien, um die Oxidation zu reduzieren; installieren Sie anti-loosening-Washer oder Schnappverschlüsse, um das Lockerwerden durch Vibrationen zu verhindern; prüfen Sie regelmäßig den Verbindungszustand des Sekundärkreises.
Ländliche Szenariovorschläge: In ländlichen Niederspannungsmeterkästen können Kurzschluss-Schutzeinrichtungen für den Sekundärkreis installiert werden, die automatisch kurzschließen, wenn ein offener Kreis festgestellt wird; regelmäßige Inspektionen sollten von Elektrikern durchgeführt werden, insbesondere vor Spitzenstromverbrauchsperioden.
2. Behandlung des Fehlers aufgrund schlechten Kontakts
Wartungsmaßnahmen: Verwenden Sie einen Drehmomentschlüssel, um die Terminalschrauben gemäß Spezifikationen anzuziehen (z.B. 0,8-1,2Nm für M4-Schrauben); reinigen Sie regelmäßig die Oxidschicht auf den Terminals; tragen Sie Leitpaste auf die Kontaktflächen der Terminals auf; prüfen und ersetzen Sie alternde oder beschädigte Terminalblöcke.
Präventive Maßnahmen: Installieren Sie feuchtigkeitsabweisende Heizer an den Terminalblockverbindungen (automatische Aktivierung, wenn die Luftfeuchtigkeit >60% RH beträgt); verwenden Sie G4-Filterwatte, um Staub abzuhalten (alle 6 Monate ersetzen); verwenden Sie Messkästen mit IP65-Schutzklasse; prüfen und warten Sie regelmäßig die Terminalblöcke.
Ländliche Szenariovorschläge: In ländlichen Netzwerk-Messkästen können vergoldete oder verzinkte Terminalmaterialien verwendet werden; stoßdämpfende Terminalblöcke können eingesetzt werden; der Terminalverbindungszustand sollte einmal pro Quartal überprüft werden; die Inspektionsfrequenz sollte während der feuchten Jahreszeit erhöht werden.
3. Behandlung von Überlast- und Eisensättigungsfehlern
Schutzkonfiguration: Wählen Sie Transformatoren mit passenden Transformationsverhältnissen gemäß der tatsächlichen Leitungslast; Schutzstromwandler sollten geeignete Genauigkeitsgrenzfaktoren auswählen (z.B. 10P15 können 15-mal den Nennstrom aushalten); konfigurieren Sie Reststromschutzeinrichtungen, die der Querschnittsfläche der Drähte an der Eingangslleitung entsprechen (z.B. 2,5mm² Kupferdrähte mit C20A-Schutz).
Auswahlvorschläge: Wählen Sie Transformatoren mit einem Nennsekundärstrom von 1A oder 5A gemäß Leitungslänge und Lastbedingungen; 1A-Transformatoren sind für Langstreckenmessungen geeignet; in ländlichen Stromnetzen können Eisenkerne mit guter Anti-Sättigungsleistung (z.B. Permalloy) ausgewählt werden.
Ländliche Szenariovorschläge: An den Eingangslinien der Bauernhäuser sollten entsprechende Schutzeinrichtungen gemäß der Drahtstärke ausgewählt werden (z.B. 1,5mm² Kupferdrähte mit C10A, 2,5mm² mit C20A, 4mm² mit C25A); auf der Niederspannungsseite von Verteilungstransformatoren sollte je nach Lastbedingungen ausreichende Transformatorkapazität reserviert werden; intelligente Überwachungseinrichtungen sollten eingesetzt werden, um den Betriebsstatus der Transformatoren in Echtzeit zu überwachen.
4. Behandlung des Fehlers aufgrund der Verschlechterung der Isolierleistung
Wartungsmaßnahmen: Prüfen Sie regelmäßig, ob die Abdichtungsstruktur des Transformers intakt ist; verwenden Sie Silikon-Gummi-Dichtungsringe, um die Abdichtung zu verbessern; installieren Sie feuchtigkeitsabweisende Heizer in Messkästen; reinigen Sie Schmutz auf der Transformaturoberfläche.
Präventive Maßnahmen: Wählen Sie Messkästen mit IP65-Schutzklasse; verwenden Sie flammhemmende ABS-Materialien für die Gehäuse; verwenden Sie feuchtigkeitsabweisende Verkabelungsterminals am Terminalblock; führen Sie regelmäßige Isolationswiderstandstests durch.
Ländliche Szenariovorschläge: In südlichen ländlichen Gebieten können Epoxidharz-gegossene Transformatoren eingesetzt werden; installieren Sie Temperatur- und Feuchtigkeitsüberwachungseinrichtungen in Messkästen; prüfen und ersetzen Sie regelmäßig alternde Abdichtungsmaterialien; installieren Sie Blitzableiter in blitzgefährdeten Gebieten.
