Niskonapięciowe transformatory prądowe, jako niezwykle ważne urządzenia pomiarowe i ochronne w systemach energetycznych, często napotykają różne usterki podczas współpracy z innym sprzętem energetycznym, spowodowane czynnikami środowiskowymi, problemami połączeń oraz niewłaściwą instalacją i konserwacją. Te usterki nie tylko wpływają na prawidłowe działanie sprzętu energetycznego, ale mogą również zagrozić bezpieczeństwu osobistemu. Dlatego niezbędne jest dokładne zrozumienie typów usterek, metod oceny i środków zapobiegawczych, aby zapewnić stabilne i niezawodne działanie sieci wiejskich i systemów dystrybucji niskiego napięcia.
I. Typowe scenariusze połączeń niskonapięciowych transformatorów prądowych z innym sprzętem energetycznym
Niskonapięciowe transformatory prądowe są głównie wykorzystywane w połączeniu z następującym sprzętem w systemach energetycznych, tworząc różne scenariusze zastosowania:
Systemy pomiaru energii elektrycznej: Połączone z urządzeniami pomiarowymi, takimi jak liczniki energii i mocy, do dokładnego pomiaru zużycia energii przez użytkowników. W sieciach wiejskich są one powszechnie stosowane w skrzynkach licznikowych rolników lub po stronie niskiego napięcia transformatorów dystrybucyjnych, odpowiedzialne za przekształcanie dużych prądów w standardowe małe sygnały prądowe 5A lub 1A do celów pomiarowych.
Urządzenia ochronne: Połączone z urządzeniami ochronnymi, takimi jak wyłączniki, ochrony przeciwprądowe i przeciwprzeciążeniowe, do monitorowania stanu prądu w linii i natychmiastowego odcięcia prądu awaryjnego. W skrzynkach dystrybucyjnych wiejskich są często wykorzystywane do monitorowania przeładunku, zwarcia lub przecieków w linii.
Systemy sterowania automatycznego: Połączone z urządzeniami automatyki, takimi jak PLC i RTU, do zdalnego monitorowania i sterowania stanem działania sprzętu energetycznego. Są one powszechne w małych zakładach przetwórczych wiejskich, stacjach pompowania nawadniających i innych miejscach.
Transformatory dystrybucyjne: Połączone z liniami wychodzącymi po stronie niskiego napięcia transformatorów do monitorowania stanu działania i obciążeń transformatorów. Są one powszechnie stosowane na liniach wychodzących po stronie niskiego napięcia transformatorów dystrybucyjnych wiejskich.
II. Powszechne usterki podczas współpracy niskonapięciowych transformatorów prądowych z innym sprzętem energetycznym
1. Usterek otwartego obwodu w obwodzie wtórnym
Otwarty obwód w obwodzie wtórnym to jedna z najbardziej niebezpiecznych usterka niskonapięciowych transformatorów prądowych, charakteryzująca się głównie:
Cechy fenomenologiczne: Wskaźniki amperometrów i watmometrów nagle stają się zerowe lub silnie fluktuują; ciało transformatora wydaje nietypowy dźwięk "brzęczenie" lub trącienie; na bloku końcówkowym widoczne są spalone ślady; licznik energii zatrzymuje się lub działa nieprawidłowo.
Przyczyny usterki: Luźne zakończenia w obwodzie wtórnym; pęknięcie drutów wtórnych podczas montażu licznika; przypadkowe rozłączenie obwodu wtórnego podczas konserwacji; złe połączenie spowodowane utlenieniem bloku końcówkowego; mechaniczne uszkodzenie drutów wtórnych powodujące ich pęknięcie.
Zagrożenia wynikające z usterki: W przypadku otwartego obwodu po stronie wtórnej generowany jest wysoki napięcie w kilka tysięcy voltów, co zagraża bezpieczeństwu operatorów; silne nasycenie rdzenia powoduje przegrzewanie, co może doprowadzić do spalenia materiałów izolacyjnych; urządzenia ochronne działają nieprawidłowo lub nie działają ze względu na utratę sygnału.
Typowy scenariusz wiejski: W strefie transformatora wiejskiego, zakończenia drutów wtórnych transformatora prądowego w skrzynce licznikowej stały się luźne na skutek długotrwałych drgań. Gdy rolnicy używali urządzeń elektrycznych o dużej mocy, otwarty obwód po stronie wtórnej generował wysokie napięcie, powodując spalenie licznika i stwarzając zagrożenie pożarowe.
2. Usterek słabego kontaktu
Słaby kontakt to jedna z najczęstszych usterki podczas połączenia niskonapięciowych transformatorów prądowych z innym sprzętem:
Cechy fenomenologiczne: Niestabilny wskaźnik amperomierza, obecność okresowa; nietypowe wzrosty temperatury na końcówkach transformatora; częste błędy działania urządzeń ochronnych; zwiększone błędy pomiarowe; widoczne utlenienie i ciemnienie bloku końcówkowego.
Przyczyny usterki: Luźne śruby na bloku końcówkowym; niewystarczająca powierzchnia kontaktu między drutami a końcówkami; utlenienie lub korozja drutów; starzenie się materiałów bloku końcówkowego; niezgodne momenty skrętowe śrub; zwiększone opory kontaktowe przyspieszone przez wilgotne środowisko.
Zagrożenia wynikające z usterki: Zwiększone opory kontaktowe prowadzą do lokalnego przegrzewania, przyspieszającego starzenie się izolacji; zwiększone błędy pomiarowe wpływają na dokładność pomiarów; urządzenia ochronne działają nieprawidłowo lub nie działają ze względu na nietypowe sygnały; długotrwały słaby kontakt może spowodować zwarcia lub pożary.
Typowe dane scenariusza wiejskiego: W obwodzie pomiarowym połączonym z miedzianymi drutami o przekroju 2.5mm², gdy opór kontaktowy przekracza 0.65mΩ, temperatura końcówki może wzrosnąć o ponad 40°C; gdy opór kontaktowy przekracza 1mΩ, temperatura może wzrosnąć o ponad 70°C, znacznie przekraczając bezpieczny limit.
3. Usterki przeciążenia i nasycenia rdzenia
Przeciążenia i nasycenie rdzenia to powszechne typy usterki w sieciach wiejskich, charakteryzujące się głównie:
Cechy fenomenologiczne: Wskaźnik amperomierza przekracza wartość nominalną; ciało transformatora znacznie się nagrzewa; urządzenia ochronne działają nieprawidłowo lub nie działają; zwiększone błędy pomiarowe; nietypowe dźwięki z rdzenia.
Przyczyny usterki: Duże wahania obciążeń w sieci wiejskiej (np. szczytowe zużycie energii podczas Świąt Wiosennych i jednoczesna praca wielu pomp wodnych podczas sezonu nawadniania) powodują, że transformator pracuje w stanie przeciążenia przez długi czas; niewłaściwe wybieranie współczynnika granicznej dokładności transformatora; prąd zwarcia przekraczający nośność transformatora; degradacja właściwości materiału rdzenia; zmniejszona przewodność magnetyczna ze względu na wzrost temperatury.
Zagrożenia wynikające z usterki: Nasycenie rdzenia prowadzi do zwiększenia błędów pomiarowych, wpływających na dokładność pomiarów; urządzenia ochronne działają nieprawidłowo lub nie działają ze względu na zniekształcenie sygnałów; zmniejszona wydajność izolacji transformatora; długotrwałe przeciążenie może spowodować spalenie transformatora.
Typowe dane scenariusza wiejskiego: Transformator prądowy po stronie niskiego napięcia transformatora dystrybucyjnego wiejskiego osiągnął 120% prądu nominalnego podczas sezonu nawadniania, powodując nasycenie rdzenia, błąd pomiaru 8% i trójfache zwiększenie liczby błędów działania urządzeń ochronnych.
4. Usterek degradacji wydajności izolacji
Usterki izolacji są szczególnie widoczne w sieciach wiejskich, charakteryzując się głównie:
Cechy fenomenologiczne: Zmniejszony opór izolacji (powinien wynosić ≥1000MΩ w normalnych warunkach); zjawisko częściowego rozładowania; ślady rozładowania na powierzchni; zwiększone prądy przeciekowe; wilgoć lub ślady wilgoci na powierzchni sprzętu.
Przyczyny usterki: Wilgotne środowisko wiejskie i niewłaściwe szczelne zamknięcie transformatora prowadzące do wniknięcia wody; uszkodzenie izolacji spowodowane gryzieniem małych zwierząt; przyspieszone starzenie się izolacji ze względu na długotrwałą pracę w wysokich temperaturach; zmniejszona wydajność izolacji ze względu na nagromadzenie pyłu na bloku końcówkowym; przepalanie izolacji spowodowane nadmiernym napięciem błyskawicznym.
Zagrożenia wynikające z usterki: Zmniejszona wydajność izolacji prowadzi do przecieków lub zwarcia; błędne działanie urządzeń ochronnych; zwiększone błędy pomiarowe; w poważnych przypadkach może nawet prowadzić do pożarów.
Typowe dane scenariusza wiejskiego: W południowych rejonach wiejskich wilgotność utrzymuje się powyżej 80% przez cały rok. Opór izolacji transformatorów bez środków ochronnych przed wilgocią może spadać z początkowej wartości 2000MΩ do poniżej 500MΩ w ciągu 2-3 lat.
III. Metody oceny powszechnych usterki
1. Ocena usterek otwartego obwodu w obwodzie wtórnym
Metoda obserwacji liczników: Sprawdź, czy wskaźnik amperomierzy i watmometrów nagle staje się zerowy lub silnie fluktuuje; czy licznik energii zatrzymuje się lub działa nieprawidłowo.
Metoda identyfikacji dźwięków: Podchodź do ciała transformatora i słuchaj nietypowych dźwięków "brzęczenia" lub trącienia; dźwięk powinien być mały i równomierny podczas normalnej pracy.
Metoda detekcji temperatury: Użyj termometru podczerwonego do pomiaru temperatury ciała transformatora, która powinna wynosić ≤40°C w normalnych warunkach; może wzrosnąć powyżej 60°C w przypadku otwartego obwodu.
Metoda testowania impedancji: Użyj specjalnego przyrządu do pomiaru impedancji obwodu wtórnego. Kąt impedancji jest niezależny od częstotliwości podczas normalnego połączenia; impedancja znacznie zwiększa się (>10000Ω) w przypadku otwartego obwodu.
Wskazówki oceny scenariusza wiejskiego: W wiejskich skrzynkach pomiarowych, jeśli zauważysz, że licznik energii nagle przestaje działać, podczas gdy zużycie energii przez rolników jest normalne, należy podejrzewać, że obwód wtórny transformatora prądowego jest otwarty.
2. Ocena usterek słabego kontaktu
Metoda testowania oporu pętli: Użyj mikroohmomomierza do pomiaru oporu obwodu wtórnego, który powinien wynosić ≤0.65mΩ w normalnych warunkach; opór może przekroczyć 1mΩ w przypadku słabego kontaktu.
Metoda monitorowania wzrostu temperatury: Użyj termometru podczerwonego do monitorowania wzrostu temperatury bloku końcówkowego, który powinien wynosić ≤15°C w normalnych warunkach; wzrost temperatury może przekroczyć 30°C w przypadku słabego kontaktu.
Metoda detekcji wibracji: Użyj czujnika wibracji do wykrywania nietypowych wibracji. W przypadku słabego kontaktu amplituda wibracji może przekroczyć 2g i utrzymywać się przez więcej niż 10 sekund.
Metoda testowania obciążenia: Podłącz standardowe obciążenie do obwodu wtórnego transformatora i obserwuj, czy prąd wyjściowy jest stabilny; prąd może fluktuować w przypadku słabego kontaktu.
Wskazówki oceny scenariusza wiejskiego: W skrzynkach pomiarowych po centralizowanym odczycie sieci wiejskiej, jeśli zauważysz, że pomiar dla pewnego gospodarstwa jest nietypowy, podczas gdy dla innych jest normalny, należy skupić się na sprawdzeniu statusu połączenia obwodu wtórnego transformatora prądowego dla tego gospodarstwa.
3. Ocena usterek przeciążenia i nasycenia rdzenia
Metoda monitorowania prądu: Sprawdź, czy rzeczywisty prąd obciążenia po stronie pierwotnej przekracza wartość nominalną; należy zwrócić szczególną uwagę na szczytowe zużycie energii w sieciach wiejskich, takie jak Święta Wiosenne i sezon nawadniania.
Metoda testowania błędów: Użyj kalibrowarki transformatora do testowania błędu stosunku i błędu fazy, które powinny spełniać wymagania dokładności w normalnych warunkach; błędy mogą znacznie zwiększyć się podczas przeciążenia lub nasycenia.
Testowanie charakterystyki pobudzenia: Pomierz napięcie wtórne przy różnych prądach i sporządź krzywą pobudzenia; nachylenie krzywej znacznie się zmieni, gdy rdzeń jest nasycany.
Metoda identyfikacji dźwięków: Rdzeń może wydawać nietypowe dźwięki, gdy jest nasycany; dźwięk powinien być mały i równomierny podczas normalnej pracy.
Wskazówki oceny scenariusza wiejskiego: Po stronie niskiego napięcia transformatorów dystrybucyjnych wiejskich, jeśli zauważysz, że urządzenia ochronne często działają nieprawidłowo, gdy jednocześnie działają wiele urządzeń o dużej mocy, należy podejrzewać, że transformator prądowy jest przeciążony lub rdzeń jest nasycany.
4. Ocena usterek degradacji wydajności izolacji
Metoda testowania oporu izolacji: Użyj megomomierza 2500V do pomiaru oporu izolacji między stroną pierwotną a wtórną, wtórną a ziemią, oraz pierwotną a ziemią; powinien wynosić ≥1000MΩ w normalnych warunkach.
Metoda testowania częściowego rozładowania: Użyj przyrządu do testowania częściowego rozładowania do wykrywania wewnętrznego rozładowania w transformatorze; ilość rozładowania zwiększa się, gdy wydajność izolacji maleje.
Metoda wizualnej inspekcji: Sprawdź, czy na powierzchni transformatora są ślady wilgoci, brudu lub uszkodzeń; czy na bloku końcówkowym jest kurz lub ślady gryzienia zwierząt.
Metoda detekcji wilgotności: Użyj hygrometru do pomiaru wilgotności w środowisku montażu transformatora; wilgotne środowisko wiejskie może prowadzić do degradacji wydajności izolacji.
Wskazówki oceny scenariusza wiejskiego: W południowych rejonach wiejskich, jeśli zauważysz, że opór izolacji transformatora znacznie się obniżył, należy skupić się na sprawdzeniu, czy struktura szczelnego zamknięcia jest integralna i czy wilgotność środowiska jest zbyt wysoka.
IV. Rozwiązania powszechnych usterki
1. Usunięcie usterek otwartego obwodu w obwodzie wtórnym
Działania nagłe: Po odkryciu usterki otwartego obwodu natychmiast dezaktywuj odpowiednie urządzenia ochronne; użyj narzędzi izolacyjnych, aby krótko połączyć stronę wtórną w pobliżu końców transformatora; jeśli podczas krótkowania wystąpi iskra, oznacza to, że punkt usterki znajduje się w obwodzie poniżej punktu krótkowania; jeśli podczas krótkowania nie wystąpi iskra, punkt usterki może znajdować się w obwodzie powyżej punktu krótkowania.
Długoterminowe rozwiązania: Zamień końcówki obwodu wtórnego na te o niezawodnej jakości; użyj końcówek pokrytych złotem lub cyną, aby zmniejszyć utlenienie; zainstaluj podkładki antypoślizgowe lub zaszczytnice Snap-on, aby zapobiec luzowaniu spowodowanemu wibracją; regularnie sprawdzaj stan połączeń obwodu wtórnego.
Wskazówki obsługi scenariusza wiejskiego: W wiejskich skrzynkach pomiarowych można zainstalować urządzenia ochronne przed krótkiem w obwodzie wtórnym, które automatycznie krótkują obwód, gdy zostanie wykryte otwarcie; regularne kontrole powinny być przeprowadzane przez elektryków, zwłaszcza przed szczytowymi okresami zużycia energii.
2. Usunięcie usterek słabego kontaktu
Prewentywne środki: Zainstaluj grzałki antywilgociowe w połączeniach bloków końcówkowych (automatycznie uruchamiane, gdy wilgotność >60% RH); użyj filtru G4 do blokowania kurzu (zamieniaj co 6 miesięcy); stosuj skrzynki pomiarowe o stopniu ochrony IP65; regularnie inspekcjonuj i konserwuj bloki końcówkowe.
Wskazówki obsługi scenariusza wiejskiego: W wiejskich skrzynkach pomiarowych można używać końcówek pokrytych złotem lub cyną; stosuj bloki końcówkowe odporne na wstrząsy; stan połączeń końcówek należy sprawdzać raz na kwartał; częstotliwość inspekcji powinna być zwiększona w okresie wilgotności.
3. Usunięcie usterek przeciążenia i nasycenia rdzenia
Konfiguracja ochrony: Wybierz transformatory o odpowiednich stosunkach transformacji zgodnie z rzeczywistym obciążeniem linii; transformatory prądowe ochronne powinny wybrać odpowiednie współczynniki granicznej dokładności (np. 10P15 może znieść 15-krotność prądu nominalnego); skonfiguruj wyłączniki różnicowe pasujące do przekroju przewodów wejściowych (np. 2.5mm² miedziane przewody z C20A).
Sugestie wyboru: Wybierz transformatory o nominalnym prądzie wtórnym 1A lub 5A zgodnie z długością linii i obciążeniem; transformatory 1A są odpowiednie do długodystansowych pomiarów; w sieciach wiejskich można wybrać materiały rdzenia o dobrych właściwościach odporności na nasycenie (np. permalloy).
Wskazówki obsługi scenariusza wiejskiego: Na wejściach domów rolników wybierz odpowiednie urządzenia ochronne zgodnie z przekrojem przewodów (np. 1.5mm² miedziane przewody z C10A, 2.5mm² z C20A, 4mm² z C25A); po stronie niskiego napięcia transformatorów dystrybucyjnych zachowaj wystarczającą pojemność transformatora zgodnie z obciążeniem; stosuj inteligentne urządzenia monitorujące do monitorowania stanu działania transformatorów w czasie rzeczywistym.
4. Usunięcie usterek degradacji wydajności izolacji
Środki konserwacyjne: Regularnie sprawdzaj, czy struktura szczelnego zamknięcia transformatora jest integralna; używaj uszczelnień z silikonowej gumy, aby wzmocnić szczelność; zainstaluj grzałki antywilgociowe w skrzynkach pomiarowych; czyszcz br
