Lavspenningsstrømtransformatorer, som er uunnlidelige måle- og beskyttelsesenheter i kraftsystemer, møter ofte ulike feil når de brukes sammen med andre kraftutstyr på grunn av miljøfaktorer, utstyrsforbindelsesproblemer, og feil ved installasjon og vedlikehold. Disse feilene påvirker ikke bare det normale drift av kraftutstyr, men kan også true personlig sikkerhet. Derfor er det nødvendig å få en dyp forståelse av feiltyper, vurderingsmetoder og forebyggende tiltak for å sikre stabil og pålitelig drift av landsbykraftnett og lavspenningsdistribusjonssystemer.
I. Typiske tilkoblingsområder for lavspenningsstrømtransformatorer med andre kraftutstyr
Lavspenningsstrømtransformatorer brukes hovedsakelig i forbindelse med følgende utstyr i kraftsystemer, og danner forskjellige bruksområder:
Elektrisk energimålingssystemer: Tilkoblet med måleenheter som watttimeteller og effektometer for nøyaktig måling av brukernes strømforbruk. I landsbykraftnett finnes de ofte i bondens måleskriner eller på lavspenningsiden av distribusjonstransformatorer, ansvarlig for å konvertere store strømmer til standard små strømsignaler på 5A eller 1A for måling.
Relébeskyttelsesenheter: Tilkoblet med beskyttelsesutstyr som brytere, reststrømbeskyttere og overlastbeskyttere for å overvåke linjestatusen og kutte feilstrømmer i tide. I landsbydistribusjonsbokser brukes de ofte for å overvåke linjeoverlast, kortslutning eller lekkasje.
Automatiseringssystemer: Tilkoblet med automatiseringsutstyr som PLC-er og RTU-er for fjernovervåking og -kontroll av driftstatusen til kraftutstyr. De er vanlige i små landlige prosessanlegg, bevatningspumper og andre steder.
Distribusjonstransformatorer: Tilkoblet med utgående ledninger på lavspenningsiden av transformatorer for å overvåke driftstatus og belastningsforhold. De finnes ofte på utgående ledninger på lavspenningsiden av landsbydistribusjonstransformatorer.
II. Vanlige feil når lavspenningsstrømtransformatorer brukes sammen med andre kraftutstyr
1. Åpen sirkelfeil i sekundærkretsen
En åpen sirkel i sekundærkretsen er en av de farligste feilene for lavspenningsstrømtransformatorer, kjennetegnet ved:
Fenomenale trekk: Indikasjonen på amperemålere og effektmålere blir plutselig null eller fluktuerer sterkt; transformatorlegemet gir et uvanlig "sum" lyd eller sluktljud; det er synlige forbrennede merker på terminalblokken; watttimetelleren stopper å rotere eller roterer unormalt.
Årsaker til feil: Løse terminaler i sekundærkretsen; brutte sekundærlinjer under målerinstallasjon; uhellsmessig frakobling av sekundærkretsen under vedlikehold; dårlig kontakt pga oksidasjon av terminalblokken; mekanisk skade på sekundærlinjer som fører til brudd.
Farer ved feil: Når det er åpent sirkel, vil sekundærsiden generere et høyt spenn på flere tusen volt, som truer operatorens sikkerhet; alvorlig jernkjernesyresaturasjon fører til overoppvarming, som kan forbrenne isolasjonsmaterialer; beskyttelsesenheter fungerer feil eller reagerer ikke pga signaltap.
Typisk landsbyscenario: I et bygdetransformatorområde ble sekundærlinjene til strømtransformatoren i måleskrinet løse i terminalene på grunn av langvarig vibrasjon. Da bondebrukerne brukte høyeffektelektronikk, oppsto en åpen sirkel i sekundærkretsen, som genererte høyt spenn, ødela måleren og skapte brannfare.
2. Dårlig kontaktfeil
Dårlig kontakt er en av de vanligste feilene når lavspenningsstrømtransformatorer kobles til annet utstyr:
Fenomenale trekk: Ustabilt amperemålerindikasjon, periodisk tilstedeværelse; unormal temperaturøkning ved transformatorterminalene; hyppig feilfunksjon av beskyttelsesenheter; økte målefeil; synlig oksidasjon og mørklagring på terminalblokken.
Årsaker til feil: Løse skruer på terminalblokken; utilstrekkelig kontaktoverflate mellom ledninger og terminaler; oksidasjon eller korrosjon av ledninger; aldring av terminalblokkmaterialer; ikke-konform boltmoment; økt kontaktmotstand forverret av fuktig miljø.
Farer ved feil: Økt kontaktmotstand fører til lokal overoppvarming, som forsterker isolasjonsaldring; økte målefeil påvirker målnøyaktighet; beskyttelsesenheter fungerer feil eller reagerer ikke pga unormale signaler; langvarig dårlig kontakt kan forårsake kortslutning eller brann.
Typisk landsbyscenariodata: I en målekrets koblet med 2.5mm² kobberledninger, når kontaktmotstanden overstiger 0.65mΩ, kan terminaltemperaturøkningen nå mer enn 40°C; når kontaktmotstanden overstiger 1mΩ, kan temperaturøkningen nå mer enn 70°C, langt over sikkerhetsgrensen.
3. Overbelastnings- og jernkjernesyresaturasjonsfeil
Overbelasting og jernkjernesyresaturasjon er vanlige feiltyper i landsbykraftnett, kjennetegnet ved:
Fenomenale trekk: Amperemålerindikasjon overstiger den nominelle verdien; transformatorlegemet varmes betydelig; beskyttelsesenheter fungerer feil eller reagerer ikke; økte målefeil; unormal støy fra jernkjernen.
Årsaker til feil: Store flukturasjoner i landsbykraftnettbelast (som toppstrømforbruk under Fornuftsfest og flere vannpumper i drift samtidig under bevatningsperiode) gjør at transformatoren arbeider i overbelasted tilstand over lengre tid; upassende valg av nøyaktighetsgrensefaktoren for transformator; kortslutningsstrøm overstiger transformatorens kapasitet; nedgradering av jernkjernematerialenes ytelse; redusert magnetisk permeabilitet pga temperaturøkning.
Farer ved feil: Jernkjernesyresaturasjon fører til økte målefeil, som påvirker målnøyaktighet; beskyttelsesenheter fungerer feil eller reagerer ikke pga signalforskyvelse; redusert isolasjonsytelse til transformator; langvarig overbelasting kan forbrenne transformator.
Typisk landsbyscenariodata: Strømtransformatoren på lavspenningsiden av en landsbydistribusjonstransformator nådde 120% av den nominelle strømmen under sommerbevatningsperioden, som førte til jernkjernesyresaturasjon, en målefeil på 8%, og en tredobbelt økning i antall mislykkede beskyttelsesreaksjoner.
4. Isolasyonsgensynsdegradasjonsfeil
Isolasjonsfeil er spesielt fremtredende i landsbykraftnett, kjennetegnet ved:
Fenomenale trekk: Redusert isolasjonsmotstand (skal være ≥1000MΩ under normale forhold); delvis slukting; ytre sluktemarkeringer; økt lekkasjestrøm; fuktighet eller vannpletter på utstyrsflaten.
Årsaker til feil: Fuktige landsbymiljøer og dårlig seglende av transformator som fører til vanninnslipp; isolasjonskader forårsaket av gnaging av små dyr; forhastet isolasjonsaldring pga langvarig høytemperaturdrift; redusert isolasjonsytelse pga støvakkumulering på terminalblokken; isolasjonsnedbrytning forårsaket av lynovervoltage.
Farer ved feil: Forringet isolasjonsytelse fører til lekkasje eller kortslutning; feilfunksjon av beskyttelsesenheter; økte målefeil; og kan enda føre til brann i alvorlige tilfeller.
Typisk landsbyscenariodata: I sørlige landsbyer holdes fuktigheten over 80% hele året. Isolasjonsmotstanden til transformatorer uten fuktighetsvern kan synke fra den opprinnelige verdien på 2000MΩ til under 500MΩ innen 2-3 år.
III. Vurderingsmetoder for vanlige feil
1. Vurdering av åpen sirkelfeil i sekundærkretsen
Målerobservasjonsmetode: Sjekk om indikasjonen på tilkoblede amperemålere og effektmålere plutselig blir null eller fluktuerer sterkt; om watttimetelleren stopper å rotere eller roterer unormalt.
Lydkjenningsmetode: Nærme deg transformatorlegemet og lytt etter uvanlig "sum" eller sluktljud; lyden skal være liten og jevn under normal drift.
Temperatursjekkmetode: Bruk en infrarød termometer for å måle temperaturen på transformatorlegemet, som skal være ≤40°C under normale forhold; den kan nå over 60°C når det er åpent sirkel.
Impedansetestmetode: Bruk et spesielt instrument for å måle impedansen i sekundærkretsen. Impedansvinkelen er uavhengig av frekvens når den er tilkoblet normalt; impedansen øker betydelig (>10000Ω) når det er åpent sirkel.
Landsbyscenario vurderingsteknikk: I lavspenningsmåleskriner i landsbyer, hvis det oppdages at elektrisitetsmåleren plutselig stopper å virke mens bondens strømforbruk er normalt, skal sekundærkretsen til strømtransformatoren først mistenkes for å være åpen sirkel.
2. Vurdering av dårlig kontaktfeil
Sirkelmotstandtestmetode: Bruk en mikroohmmeter for å måle sekundærkretsens motstand, som skal være ≤0.65mΩ under normale forhold; motstanden kan overstige 1mΩ når det er dårlig kontakt.
Temperaturøkningsovervåkningsmetode: Bruk en infrarød termometer for å overvåke terminalblokkens temperaturøkning, som skal være ≤15°C under normale forhold; temperaturøkningen kan overstige 30°C når det er dårlig kontakt.
Vibrasjonssjekkmetode: Bruk en vibrasjonssensor for å sjekke unormal vibrasjon. Når det er dårlig kontakt, kan vibrasjonsamplituden overstige 2g og vare mer enn 10 sekunder.
Belastningstestmetode: Koble en standardbelastning til sekundærkretsen til transformatoren og observer om utdatastrømmen er stabil; strømmen kan fluktuerer når det er dårlig kontakt.
Landsbyscenario vurderingsteknikk: I måleskriner etter sentralisert lesing i landsbynett, hvis det oppdages at målingen av en gitt husstands elektrisitetsmåler er unormal, mens andre husstands er normale, skal fokuset være på å sjekke tilkoblingsstatusen til sekundærkretsen til strømtransformatoren for den gitt husstanden.
3. Vurdering av overbelastnings- og jernkjernesyresaturasjonsfeil
Strømovervåkningsmetode: Sjekk om den faktiske belastningsstrømmen på primærside overstiger den nominelle verdien; særlig viktig er å passe på toppstrømforbrukperioder i landsbykraftnett, som Fornuftsfest og bevatningsperiode.
Feiltestmetode: Bruk en transformatorkalibrator for å teste forholdet feil og fasefeil, som skal oppfylle nøyaktighetsklassen under normale forhold; feil kan øke betydelig under overbelasting eller syresaturasjon.
Ansporingskarakteristikkstest: Mål sekundærespennet under ulike strømmer og tegn ansporingskurven; kurvens helning vil endre seg betydelig når jernkjernen er syresaturert.
Lydkjenningsmetode: Jernkjernen kan gi unormal støy når den er syresaturert; lyden skal være liten og jevn under normal drift.
Landsbyscenario vurderingsteknikk: På lavspenningsiden av landsbydistribusjonstransformatorer, hvis det oppdages at beskyttelsesenheter ofte fungerer feil når flere høyeffektelektronikk er i drift samtidig, skal strømtransformatoren mistenkes for å være overbelasted eller ha jernkjernesyresaturasjon.
4. Vurdering av isolasjonsytelsesdegradasjonsfeil
Isolasjonsmotstandtestmetode: Bruk en 2500V megaohmmeter for å måle isolasjonsmotstanden mellom primær og sekundær, sekundær til jord, og primær til jord; den skal være ≥1000MΩ under normale forhold.
Delvis sluktingstestmetode: Bruk en delvis sluktingstester for å detektere intern slukting i transformator; sluktingsmengden øker når isolasjonsytelsen forverres.
Visuell inspeksjonsmetode: Sjekk om det er vannpletter, smuss, eller skader på transformatorflaten; om det er støvakkumulering eller tegn på gnaging av små dyr på terminalblokken.
Fuktighetsdeteksjonsmetode: Bruk en fuktighetsmåler for å detektere fuktigheten i transformatorinstallasjonsmiljøet; et fuktig miljø i landsbyer kan føre til forverring av isolasjonsytelsen.
Landsbyscenario vurderingsteknikk: I sørlige landsbyer, hvis det oppdages at isolasjonsmotstanden til transformatoren har sunket betydelig, skal fokuset være på å sjekke om seglstrukturen er intakt og om miljøfuktigheten er for høy.
IV. Løsninger på vanlige feil
1. Behandling av åpen sirkelfeil i sekundærkretsen
Akuttbehandling: Etter å ha oppdaget en åpen sirkelfeil, deaktiver umiddelbart de relevante beskyttelsesenheter; bruk isolerende verktøy for å kortkoble sekundærsiden ved terminalene nær transformator; hvis det er en gnist under kortkobling, indikerer det at feilpunktet ligger i kretsen under kortkoblingen; hvis det ikke er gnister under kortkobling, kan feilpunktet være i kretsen før kortkoblingen.
Langsiktige løsninger: Erstatt sekundærforkoblinger med pålitelig kvalitet; bruk gullplaterede eller tinplaterede terminalmaterialer for å redusere oksidasjon; installer skjerming mot løsning eller Snap-on begrensere for å hindre vibrasjon-indusert løsning; gjennomfør regelmessige sjekker av tilkoblingsstatusen til sekundærkretsen.
Landsbyscenario behandlingsforslag: I lavspenningsmåleskriner i landsbyer, kan kortkoblingsbeskyttelsesenheter installeres for å automatisk kortkoble når en åpen sirkel oppdages; regelmessige inspeksjoner bør gjennomføres av elektrikere, spesielt før toppstrømforbrukperioder.
2. Behandling av dårlig kontaktfeil
Vedlikeholdsforanstaltninger: Bruk en momentnøkkel for å fastsette terminalskruer ifølge spesifikasjoner (som 0.8-1.2N·m for M4-skruer); rengjør regelmessig oksidasjonslag på terminaler; anvend ledende pasta på terminalkontaktyflater; inspiser og erstatt aldrede eller skadete terminalblokker.
Forebyggende foranstaltninger: Installer fuktighetsvernheter ved terminalblokktilkoblinger (starter automatisk når fuktigheten >60% RH); bruk G4-klasse filter bomull for å blokkere støv (erstatt hver 6. måned); bruk måleskriner med IP65 beskyttelsesnivå; gjennomfør regelmessige inspeksjoner og vedlikehold av terminalblokker.
Landsbyscenario behandlingsforslag: I landsbynettets måleskriner, kan gullplaterede eller tinplaterede terminalmaterialer brukes; skjøtningsbestandige terminalblokker kan benyttes; terminaltilkoblingsstatus bør sjekkes én gang kvartal; inspeksjonsfrekvens bør økes under fuktig sesong.
3. Behandling av overbelastnings- og jernkjernesyresaturasjonsfeil
Beskyttelseskonfigurasjon: Velg transformatorer med passende forhold according to the actual line load; protection current transformers should select appropriate accuracy limit factors (such as 10P15 can withstand 15 times the rated current); configure residual current circuit breakers matching the cross-sectional area of the wires at the incoming line (such as 2.5mm² copper wires with C20A protectors).
Selection suggestions: Select transformers with a rated secondary current of 1A or 5A according to line length and load conditions; 1A transformers are suitable for long-distance metering; in rural power grids, iron core materials with good anti-saturation performance (such as permalloy) can be selected.
Rural scenario handling suggestions: At the incoming lines of farmers' homes, select appropriate protection devices according to the wire diameter (such as 1.5mm² copper wires with C10A, 2.5mm² with C20A, 4mm² with C25A); on the low-voltage side of distribution transformers, reserve sufficient transformer capacity according to load conditions; adopt intelligent monitoring devices to monitor the operating status of transformers in real-time.
4. Handling of Insulation Performance Degradation Fault
Maintenance measures: Regularly check whether the sealing structure of the transformer is intact; use silicone rubber sealing rings to enhance sealing; install moisture-proof heaters in metering boxes; clean dirt on the transformer surface.
Preventive measures: Select metering boxes with IP65 protection level; use flame-retardant ABS materials for the shell; use moisture-proof wiring terminals at the terminal block; conduct regular insulation resistance tests.
Rural scenario handling suggestions: In southern rural areas, epoxy resin-cast transformers can be adopted; install temperature and humidity monitoring devices in metering boxes; regularly inspect and replace aging sealing materials; install lightning arresters in lightning-prone areas.
