Nizevni preobrazovalniki tokov, kot nepogrešljivi merilni in zaščitni napravi v električnih sistemih, pogosto srečujejo različne težave pri uporabi skupaj z drugimi električnimi opremami zaradi okoljskih dejavnikov, povezanih z opremo, in napačno namestitvijo in vzdrževanjem. Te težave ne le vplivajo na normalno delovanje električne opreme, ampak lahko tudi ogrožajo varnost oseb. Zato je potrebno podrobno razumeti vrste težav, metode ocenjevanja in preventivne ukrepe, da se zagotovi stabilno in zanesljivo delovanje podeželskih električnih omrežij in nizevnih distribucijskih sistemov.
I. Tipični povezovalni scenariji nizevnikov preobrazovalnikov tokov z drugo električno opremo
Nizevni preobrazovalniki tokov se glavno uporabljajo v povezavi z naslednjo opremo v električnih sistemih, kar tvori različne uporabne scenarije:
Sistemi merjenja električne energije: Povezani so z merilnimi instrumenti, kot so vaturniki in močmerilniki, za točno merjenje porabe struje uporabnikov. V podeželskih električnih omrežjih so pogosto najdeni v merilnih škatlah kmetov ali na nizevni strani distribucijskih transformatorjev, odgovorni za pretvorbo velikih tokov v standardne male tokove 5A ali 1A za namene merjenja.
Zaščitne naprave: Povezane so s zaščitnimi napravami, kot so preklopniki, ostanki struje in preklopniki za preobremenitev, za nadzor stanja tokov v črtu in pravočasno preklop krivuljnih tokov. V podeželskih distribucijskih škatlah se pogosto uporabljajo za nadzor preobremenitve, kratkih krmel ali iztekanja.
Sistemi avtomatske kontrole: Povezani so z avtomatsko opremo, kot so PLC-ji in RTU-ji, za oddaljen nadzor in upravljanje stanja delovanja električne opreme. So pogosti v podeželskih majhnih obratih, navodilnih pumpnih postajah in drugih krajevih.
Distribucijski transformatorji: Povezani so s črtom na nizevni strani transformatorjev za nadzor stanja in obremenitve transformatorjev. So pogosti na črtu na nizevni strani podeželskih distribucijskih transformatorjev.
II. Pogoste težave pri uporabi nizevnih preobrazovalnikov tokov skupaj z drugo električno opremo
1. Prekinjava v sekundarnem črku
Prekinjava v sekundarnem črku je edna najnevarnejših težav nizevnih preobrazovalnikov tokov, ki se glavno izraža z:
Fenomenološki znaki: Kazalo ampermetrov in močmerilnikov se nenadoma postavi na nič ali se znatno spreminja; telo preobrazovalnika izdaja nenormalen "bumbar" ali izpustni zvok; na terminalskem bloku so vidni pečeni odtisi; vaturnik ustavi delovanje ali se nepravilno vrti.
Vzroki za težavo: Ročice v sekundarnem črku so slabe; sekundarni vodi se prekinejo med namestitvijo vaturnika; nenamerno preklop sekundarnega črka med vzdrževanjem; slaba stikovanost zaradi oksidacije terminalskih blokov; mehanska poškodba sekundarnih vodov, ki povzroči prekinjanje.
Nevarnosti težave: Pri prekini se na sekundarni strani generira visoka napetost več tisoč voltov, ki grozi varnosti operatorjev; huda nasititev železnega jadrca povzroči preseganje temperature, ki lahko spali izolacijske materiale; zaščitne naprave nepravilno delujejo ali ne delujejo zaradi izgube signala.
Tipičen podeželski primer: V transformatorskem območju kraja so se ročice sekundarnih vodov preobrazovalnika tokov v merilni škatli zaradi dolgotrajnega vibracije poslabšale. Ko so kmetje uporabljali električne naprave visoke moči, je preklop v sekundarnem črku generiral visoko napetost, kar je povzročilo spaljenje vaturnika in pojav tveganja za požar.
2. Težava slabe stikovanosti
Slaba stikovanost je edna najpogostejših težav, ko so nizevni preobrazovalniki tokov povezani z drugo opremo:
Fenomenološki znaki: Nezanesljivo kazalo ampermetra, intermitentno prisotnost; nenormalno dviganje temperature na terminalih preobrazovalnika; pogosta nepravilna delovanja zaščitnih naprav; povečana merilna napaka; vidna oksidacija in črnjenje terminalskih blokov.
Vzroki za težavo: Slabe vijačnice na terminalskem bloku; nedostatek stikalne površine med vodi in terminali; oksidacija ali korozija vodov; staranje materialov terminalskih blokov; neustrezen navijni moment; povečan stikalni upor pospešen vlago okolja.
Nevarnosti težave: Povečan stikalni upor povzroči lokalno preseganje temperature, kar pospeši staranje izolacije; povečane merilne napake vplivajo na točnost merjenja; zaščitne naprave nepravilno delujejo ali ne delujejo zaradi abnormalnih signalov; dolgoročna slaba stikovanost lahko povzroči kratke krmile ali požare.
Tipični podeželski podatki: V merilnem črtu, povezanem z bakrenimi vodi 2,5 mm², ko presegne 0,65 mΩ, se temperatura terminala dvigne nad 40°C; ko presegne 1 mΩ, se temperatura dvigne nad 70°C, kar je daleč nad varnostnim mejnim vrednostjo.
3. Preobremenitev in nasititev železnega jadrca
Preobremenitev in nasititev železnega jadrca sta pogosta vrsta težav v podeželskih električnih omrežjih, ki se glavno izražata z:
Fenomenološki znaki: Kazalo ampermetra presega nominalno vrednost; telo preobrazovalnika se zelo segreva; zaščitne naprave nepravilno delujejo ali ne delujejo; povečane merilne napake; nenormalni zvok iz železnega jadrca.
Vzroki za težavo: Velike fluktuacije obremenitve podeželskega omrežja (na primer, vrhunska poraba struje med praznikom in več pompenih naprav, ki delujejo hkrati med navadilnim obdobjem) povzročajo, da preobrazovalnik dolgo deluje v stanju preobremenitve; neustrezen izbor faktorja natančnosti omejitve preobrazovalnika; hitrostni tok presega nosilnost preobrazovalnika; degradacija zmogljivosti materiala železnega jadrca; zmanjšana magnetna prepustnost zaradi dviga temperature.
Nevarnosti težave: Nasičenost železnega jadrca povzroči povečane merilne napake, ki vplivajo na točnost merjenja; zaščitne naprave nepravilno delujejo ali ne delujejo zaradi distorzije signala; zmanjšana izolacijska zmogljivost preobrazovalnika; dolgoročna preobremenitev lahko spali preobrazovalnik.
Tipični podeželski podatki: Nizevni preobrazovalnik tokov na nizevni strani podeželskega distribucijskega transformatorja je dosegel 120% nominalnega toka med letnim navadilnim obdobjem, kar je povzročilo nasičenost železnega jadrca, merilno napako 8% in trikratno povečanje števila nepravilnih delovanj zaščitnih naprav.
4. Težava degradacije izolacijske zmogljivosti
Izolacijske težave so posebej izstopajoče v podeželskih električnih omrežjih, ki se glavno izražajo z:
Fenomenološki znaki: Zmanjšana izolacijska odpornost (bi morala biti ≥1000 MΩ v normalnem stanju); delni izpustni pojav; površinske izpustne sledi; povečan iztekan tok; vlaga ali vlažne sledi na površini opreme.
Vzroki za težavo: Vlaga podeželskega okolja in slaba zaprtost preobrazovalnika, ki vodi do ustopa vode; poškodba izolacije zaradi gryzancev majhnih živali; pospešeno staranje izolacije zaradi dolgotrajnega delovanja pri visoki temperaturi; zmanjšana izolacijska zmogljivost zaradi nagromadanja prahu na terminalskem bloku; propad izolacije zaradi previsokih napetosti zaradi blikov.
Nevarnosti težave: Degradirana izolacijska zmogljivost vodi do iztekanja ali kratkih krmel; nepravilno delovanje zaščitnih naprav; povečane merilne napake; in v težjih primerih celo do požarov.
Tipični podeželski podatki: V južnih podeželskih območjih se vlaga ohranja nad 80% celo letno. Izolacijska odpornost preobrazovalnikov brez protivvlage lahko v 2-3 letih pada s prvotne vrednosti 2000 MΩ pod 500 MΩ.
III. Metode ocenjevanja pogostih težav
1. Ocenjevanje prekinjave v sekundarnem črku
Metoda opazovanja merilnika: Preverite, ali se kazalo povezanih ampermetrov in močmerilnikov nenadoma postavi na nič ali se znatno spreminja; ali se vaturnik ustavi ali se nepravilno vrti.
Metoda identifikacije zvokov: Pristopite k telesu preobrazovalnika in poslušajte za nenormalne "bumbar" ali izpustne zvoke; zvok bi moral biti tiho in enakomerno v normalnem delovanju.
Metoda merjenja temperature: Uporabite infrardeč termometr za merjenje temperature tela preobrazovalnika, ki bi morala biti ≤40°C v normalnem stanju; lahko doseže nad 60°C pri prekini.
Metoda testiranja impedanc: Uporabite poseben instrument za merjenje impedanc sekundarnega črka. Kot impedanc je neodvisen od frekvence pri normalni povezavi; impedanca se znatno poveča (>10000 Ω) pri prekini.
Podeželska situacija za ocenjevanje: V podeželskih nizevnih merilnih škatlah, če se zdi, da se električni merilnik nenadoma ustavi, medtem ko je poraba struje kmetov normalna, bi morali sumiti, da je sekundarni črk preobrazovalnika prekinjen.
2. Ocenjevanje težave slabe stikovanosti
Metoda testiranja zanka: Uporabite mikroohmometer za merjenje upora sekundarnega črka, ki bi morala biti ≤0,65 mΩ v normalnem stanju; upor se lahko preseže 1 mΩ pri slabi stikovanosti.
Metoda nadzora dviga temperature: Uporabite infrardeč termometr za nadzor dviga temperature terminalskih blokov, ki bi moral biti ≤15°C v normalnem stanju; dvig temperature se lahko preseže 30°C pri slabi stikovanosti.
Metoda detekcije vibracije: Uporabite senzor vibracije za detekcijo nenormalnih vibracij. Pri slabi stikovanosti se amplituda vibracije lahko preseže 2g in traja več kot 10 sekund.
Metoda testiranja obremenitve: Povežite standardno obremenitev na sekundarni črk preobrazovalnika in opazujte, ali je izhodni tok stabilen; tok se lahko spreminja pri slabi stikovanosti.
Podeželska situacija za ocenjevanje: V merilnih škatlah po centraliziranem branju podeželskega omrežja, če se zdi, da je merjenje električnega merilnika določenega gospodinjstva abnormalno, medtem ko je merjenje drugih gospodinjstev normalno, bi morali osredotočiti na preverjanje stanja povezave sekundarnega črka preobrazovalnika za to gospodinjstvo.
3. Ocenjevanje preobremenitve in nasititve železnega jadrca
Metoda nadzora toka: Preverite, ali preseže dejanski tok obremenitve na primarni strani nominalno vrednost; posebno pozornost namenite vrhunskim obdobjem porabe struje v podeželskih električnih omrežjih, kot so prazniki in navadilno obdobje.
Metoda testiranja napak: Uporabite kalibratorski preobrazovalnik za testiranje omaraške napake in fazne napake, ki bi morale izpolnjevati zahteve za natančnost v normalnem stanju; napake se lahko znatno povečajo med preobremenitvijo ali nasititvijo.
Testiranje motivacijskih lastnosti: Merite sekundarno napetost pri različnih tokih in narišite motivacijsko krivuljo; naklon krivulje se znatno spremeni, ko je železno jedro nasičeno.
Metoda identifikacije zvokov: Železno jedro se lahko izdaja nenormalni zvok, ko je nasičeno; zvok bi moral biti tiho in enakomerno v normalnem delovanju.
Podeželska situacija za ocenjevanje: Na nizevni strani podeželskih distribucijskih transformatorjev, če se zdi, da zaščitne naprave pogosto nepravilno delujejo, ko deluje več električnih naprav visoke moči, bi morali sumiti, da je preobrazovalnik preobremenjen ali ima nasiteno železno jedro.
4. Ocenjevanje težave degradacije izolacijske zmogljivosti
Metoda testiranja izolacijske odpornosti: Uporabite megohmmeter 2500V za merjenje izolacijske odpornosti med primarno in sekundarno, sekundarno in zemljo, ter primarno in zemljo; bi morala biti ≥1000 MΩ v normalnem stanju.
Metoda testiranja delnih izpustov: Uporabite testirnalnik za delne izpuste za detekcijo notranjih izpustov v preobrazovalniku; količina izpustov se poveča, ko se degradira izolacijska zmogljivost.
Metoda vizualne inspekcije: Preverite, ali so na površini preobrazovalnika sledi vlage, prahu ali poškodbe; ali je na terminalskem bloku nagromaditev prahu ali sledi gryzancev živali.
Metoda merjenja vlage: Uporabite vlageomer za merjenje vlage v okolju namestitve preobrazovalnika; vlago okolje v podeželskih območjih lahko vodi do degradacije izolacijske zmogljivosti.
Podeželska situacija za ocenjevanje: V južnih podeželskih območjih, če se zdi, da se izolacijska odpornost preobrazovalnika znatno zmanjša, bi morali osredotočiti na preverjanje, ali je zaprtostna struktura nepoškodovana, in ali je vlagovitost okolja previsoka.
IV. Rešitve za pogoste težave
1. Ravnateljev prekinjave v sekundarnem črku
