หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าต่ำแรงดัน ซึ่งเป็นอุปกรณ์วัดและป้องกันที่ขาดไม่ได้ในระบบไฟฟ้า มักพบปัญหาต่างๆ เมื่อใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ เนื่องจากปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม ปัญหาการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ และการติดตั้งและการบำรุงรักษาที่ไม่เหมาะสม ปัญหาเหล่านี้ไม่เพียงแต่ส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของอุปกรณ์ไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังอาจเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยของผู้ใช้งานด้วย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับประเภทของปัญหา วิธีการวินิจฉัย และมาตรการป้องกัน เพื่อให้แน่ใจว่าระบบไฟฟ้าในชนบทและระบบจำหน่ายไฟฟ้าต่ำแรงดันทำงานอย่างมั่นคงและเชื่อถือได้
I. สถานการณ์การเชื่อมต่อที่พบบ่อยของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าต่ำแรงดันกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ
หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าต่ำแรงดันมักใช้ในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่อไปนี้ในระบบไฟฟ้า สร้างสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน:
ระบบวัดพลังงานไฟฟ้า: เชื่อมต่อกับเครื่องวัดเช่น วัตต์มิเตอร์และมิเตอร์กำลัง เพื่อวัดการใช้ไฟฟ้าของผู้ใช้ได้อย่างแม่นยำ ในระบบไฟฟ้าชนบท มักพบในกล่องมิเตอร์ของเกษตรกร หรือบนฝั่งแรงดันต่ำของหม้อแปลงจำหน่าย ทำหน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่เป็นสัญญาณกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กมาตรฐาน 5A หรือ 1A สำหรับการวัด
อุปกรณ์ป้องกันวงจร: เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ป้องกันเช่น ตัวตัดวงจร อุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่ว และอุปกรณ์ป้องกันการโหลดเกิน เพื่อตรวจสอบสถานะกระแสไฟฟ้าในสายและตัดกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติได้ทันท่วงที ในกล่องกระจายไฟฟ้าชนบท มักใช้ในการตรวจสอบการโหลดเกิน การลัดวงจร หรือการรั่วไหลของไฟฟ้า
ระบบควบคุมอัตโนมัติ: เชื่อมต่อกับอุปกรณ์อัตโนมัติเช่น PLC และ RTU เพื่อการตรวจสอบและควบคุมระยะไกลของสถานะการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า มักพบในโรงงานผลิตขนาดเล็กในชนบท สถานีสูบน้ำเพื่อการชลประทาน และสถานที่อื่น ๆ
หม้อแปลงจำหน่าย: เชื่อมต่อกับสายออกบนฝั่งแรงดันต่ำของหม้อแปลง เพื่อตรวจสอบสถานะการทำงานและสภาพโหลดของหม้อแปลง มักพบบนสายออกบนฝั่งแรงดันต่ำของหม้อแปลงจำหน่ายในชนบท
II. ปัญหาที่พบบ่อยเมื่อหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าต่ำแรงดันใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ
1. ปัญหาวงจรเปิดในวงจรรอง
วงจรเปิดในวงจรรองเป็นหนึ่งในปัญหาที่อันตรายที่สุดของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าต่ำแรงดัน โดยมีลักษณะหลักดังนี้:
ลักษณะปรากฏ: คำชี้วัดของแอมมิเตอร์และมิเตอร์กำลังกลายเป็นศูนย์หรือเปลี่ยนแปลงอย่างมากอย่างกะทันหัน; ตัวหม้อแปลงมีเสียงผิดปกติ "翁嗡" 声或放电声；接线端子处有可见的烧焦痕迹；电能表停止转动或异常转动。
故障原因：二次回路端子松动；安装电表时二次线断裂；维护过程中二次回路意外断开；端子排氧化导致接触不良；二次线机械损伤导致断裂。
故障危害：当二次回路开路时，二次侧会产生数千伏的高电压，威胁操作人员的安全；铁芯严重饱和导致过热，可能烧毁绝缘材料；保护装置因信号丢失而误动作或拒动。
典型农村场景案例：在某村变压器区域，由于长时间振动，电表箱中的电流互感器二次线端子松动。当农民使用大功率电器时，二次回路开路产生高电压，导致电表烧毁并引发火灾隐患。
2. 接触不良故障
接触不良是低压电流互感器与其他设备连接时最常见的故障之一：
现象特征：电流表指示不稳定，间歇性出现；变压器端子温度异常升高；保护装置频繁误动作；计量误差增加；端子排可见氧化和发黑。
故障原因：端子排螺丝松动；导线与端子接触面积不足；导线氧化或腐蚀；端子排材料老化；螺栓扭矩不合规；潮湿环境加速接触电阻增大。
故障危害：接触电阻增大导致局部过热，加速绝缘老化；测量误差增加影响计量精度；保护装置因信号异常而误动作或拒动；长期接触不良可能导致短路或火灾。
典型农村场景数据：在连接2.5mm²铜线的计量电路中，当接触电阻超过0.65mΩ时，端子温升可达到40℃以上；当接触电阻超过1mΩ时，温升可达到70℃以上，远超安全限值。
3. 过载和铁芯饱和故障
过载和铁芯饱和是农村电网中常见的故障类型，主要特征如下：
现象特征：电流表指示超过额定值；变压器本体显著发热；保护装置误动作或拒动；计量误差增加；铁芯发出异常噪音。
故障原因：农村电网负荷波动大（如春节期间用电高峰和灌溉季节多台水泵同时运行）导致变压器长时间处于过载状态；变压器准确限值系数选择不当；短路电流超过变压器承受能力；铁芯材料性能退化；温度升高导致磁导率降低。
故障危害：铁芯饱和导致测量误差增加，影响计量精度；保护装置因信号失真而误动作或拒动；变压器绝缘性能下降；长期过载可能导致变压器烧毁。
典型农村场景数据：在夏季灌溉期间，农村配电变压器低压侧的电流互感器达到了额定电流的120%，导致铁芯饱和，测量误差为8%，保护装置误动作次数增加了3倍。
4. 绝缘性能下降故障
绝缘故障在农村电网中尤为突出，主要特征如下：
现象特征：绝缘电阻降低（正常情况下应≥1000MΩ）；局部放电现象；表面放电痕迹；泄漏电流增加；设备表面潮湿或有水渍。
故障原因：农村环境潮湿且变压器密封不良导致进水；小动物啃咬造成的绝缘损坏；长期高温运行加速绝缘老化；端子排积尘导致绝缘性能下降；雷电过电压导致绝缘击穿。
故障危害：绝缘性能下降导致漏电或短路；保护装置误动作；计量误差增加；严重情况下甚至可能引发火灾。
典型农村场景数据：在南方农村地区，全年湿度保持在80%以上。未采取防潮措施的变压器，其绝缘电阻可能在2-3年内从初始值2000MΩ降至500MΩ以下。
III. 常见故障的判断方法
1. 二次回路开路故障的判断
仪表观察法：检查连接的电流表和功率表指示是否突然变为零或大幅波动；电能表是否停止转动或异常转动。
声音识别法：靠近变压器本体，听是否有异常“翁嗡”声或放电声；正常运行时声音应小而均匀。
温度检测法：使用红外测温仪检测变压器本体温度，正常情况下应≤40℃；开路时温度可能达到60℃以上。
阻抗测试法：使用专用仪器测量二次回路的阻抗。正常连接时阻抗角与频率无关；开路时阻抗显著增加（>10000Ω）。
农村场景判断技巧：在农村低压计量箱中，如果发现电表突然停止工作而农民用电正常，应首先怀疑电流互感器二次回路开路。
2. 接触不良故障的判断
回路电阻测试法：使用微欧姆表测量二次回路电阻，正常情况下应≤0.65mΩ；接触不良时电阻可能超过1mΩ。
温升监测法：使用红外测温仪监测端子排的温升，正常情况下应≤15℃；接触不良时温升可能超过30℃。
振动检测法：使用振动传感器检测异常振动。接触不良时振动幅度可能超过2g并持续10秒以上。
负载测试法：在变压器二次回路上连接标准负载，观察输出电流是否稳定；接触不良时电流可能波动。
农村场景判断技巧：在农村电网集中抄表改造后的计量箱中，如果发现某一户电表计量异常而其他户正常，应重点检查该户电流互感器二次回路的连接状态。
3. 过载和铁芯饱和故障的判断
电流监测法：检查一次侧的实际负载电流是否超过额定值；特别注意农村电网用电高峰期，如春节期间和灌溉季节。
误差测试法：使用变压器校验仪测试变比误差和相位误差，正常情况下应满足精度等级要求；过载或饱和时误差可能显著增加。
励磁特性测试：测量不同电流下的二次电压并绘制励磁曲线；铁芯饱和时曲线斜率会显著变化。
声音识别法：铁芯饱和时可能会发出异常噪音；正常运行时声音应小而均匀。
农村场景判断技巧：在农村配电变压器低压侧，如果发现多台大功率电器同时运行时保护装置频繁误动作，应怀疑电流互感器过载或铁芯饱和。
4. 绝缘性能下降故障的判断
绝缘电阻测试法：使用2500V兆欧表测量一次侧与二次侧、二次侧对地、一次侧对地的绝缘电阻，正常情况下应≥1000MΩ。
局部放电测试法：使用局部放电测试仪检测变压器内部放电；绝缘性能下降时放电量会增加。
外观检查法：检查变压器表面是否有水渍、污垢或损坏；端子排是否有积尘或动物啃咬痕迹。
湿度检测法：使用湿度计检测变压器安装环境的湿度；农村地区的潮湿环境可能导致绝缘性能下降。
农村场景判断技巧：在南方农村地区，如果发现变压器绝缘电阻显著下降，应重点检查密封结构是否完好以及环境湿度是否过高。
IV. 常见故障的解决方案
1. 二次回路开路故障的处理
农村场景处理建议：在农村低压计量箱中，可以安装二次回路短路保护装置，在检测到开路时自动短接；电工应定期进行检查，特别是在用电高峰期前。
2. 接触不良故障的处理
农村场景处理建议：在农村网络计量箱中，可以使用镀金或镀锡端子材料；采用抗震端子排；每季度检查一次端子连接状态；在潮湿季节增加检查频率。
3. 过载和铁芯饱和故障的处理
农村场景处理建议：在农户进线处，根据导线直径选择合适的保护装置（如1.5mm²铜线配C10A，2.5mm²配C20A，4mm²配C25A）；在配电变压器低压侧，根据负荷情况预留足够的变压器容量；采用智能监测装置实时监控变压器运行状态。
4. 绝缘性能下降故障的处理
农村场景处理建议：在南方农村地区，可以采用环氧树脂浇注变压器；在计量箱内安装温湿度监测装置；定期检查和更换老化的密封材料；在雷电多发区安装避雷器。
