Низковольтні трансформатори струму, як незамінні пристрої вимірювання та захисту в електроенергетичних системах, часто зустрічаються з різноманітними аваріями при комбінованому використанні з іншим електрообладнанням через фактори середовища, проблеми взаємодії обладнання та неправильну встановлення та обслуговування. Ці аварії не лише впливають на нормальне функціонування електрообладнання, але можуть також загрожувати особистій безпеці. Тому необхідно глибоко зрозуміти типи аварій, методи їх виявлення та запобіжні заходи, щоб забезпечити стабільне та надійне функціонування сільських електромереж та низьковольтних систем розподілу.
I. Типові сценарії підключення низьковольтних трансформаторів струму до іншого електрообладнання
Низьковольтні трансформатори струму переважно використовуються у з'єднанні з наступним обладнанням в електроенергетичних системах, формуючи різні сценарії застосування:
Системи вимірювання електроенергії: Підключаються до вимірювальних приладів, таких як ваттметри та ватт-годинники, для точного вимірювання споживання електроенергії користувачами. У сільських електромережах вони часто знаходяться у лічильникової коробці селян або на низьковольтній стороні розподільних трансформаторів, відповідаючи за перетворення великого струму на стандартний маленький струм 5А чи 1А для цілей вимірювання.
Захисні пристрої: Підключаються до захисних пристроїв, таких як автомати, захисні пристрої від залишкового струму та захисні пристрої від перегрузки, для моніторингу статусу струму в лініях та своєчасного відключення аварійного струму. У сільських розподільних коробках вони часто використовуються для моніторингу перегрузок, коротких замикань або втечок струму.
Автоматизовані системи керування: Підключаються до автоматизованого обладнання, такого як програмований логічний контролер (PLC) та дистанційні термінали (RTU), для дистанційного моніторингу та керування станом електрообладнання. Вони поширені у малих сільських переробних заводиках, насосних станціях оросіння тощо.
Розподільні трансформатори: Підключаються до вихідних ліній на низьковольтній стороні трансформаторів для моніторингу стану та навантаження трансформаторів. Вони часто знаходяться на вихідних лініях на низьковольтній стороні сільських розподільних трансформаторів.
II. Поширені аварії при комбінованому використанні низьковольтних трансформаторів струму з іншим електрообладнанням
1. Аварія відкритого контуру в другорядному контурі
Відкритий контур в другорядному контурі є однією з найбільш небезпечних аварій низьковольтних трансформаторів струму, що характеризується наступним:
Феноменальні ознаки: Показання амперметрів та ваттметрів раптово стають нульовими або значно коливаються; тіло трансформатора видає незвичний "бучний" звук або звук розряду; на клемній колодці видно спалені сліди; ватт-годинник зупиняється або крутиться ненормально.
Причини аварії: Слабке затискання клем в другорядному контурі; переривання другорядних проводів під час встановлення лічильника; непомітне відключення другорядного контуру під час обслуговування; поганий контакт через окислення клемній колодки; механічні пошкодження другорядних проводів, що призводять до переривання.
Шкода від аварії: При відкритому контурі на другорядній стороні генерується високе напруга кілька тисяч вольт, що загрожує безпеці операторів; сильне насичення залізного сердечника призводить до нагріву, що може спалити ізоляційні матеріали; захисні пристрої діють неправильно або не працюють через втрату сигналу.
Типовий сільський сценарій: У селищі, на вторинних проводах трансформатора струму в лічильниковій коробці через довготривалу вібрацію з'явилася слабка затискання клем. Коли селяни використовували електроприлади великої потужності, відкритий контур в другорядному контурі генерував високе напруга, що призводило до спалювання лічильника та створення пожежної небезпеки.
2. Аварія поганого контакту
Поганий контакт є одним з найпоширіших аварій при підключенні низьковольтних трансформаторів струму до іншого обладнання:
Феноменальні ознаки: Нестабільне показання амперметра, інтермітентне присутність; ненормальний нагрів клем трансформатора; часті невірні дії захисних пристроїв; збільшення помилок вимірювання; видиме окислення та потемніння клемній колодки.
Причини аварії: Слабке затискання гвинтів на клемній колодці; недостатня контактна площа між проводами та клемами; окислення або корозія проводів; старіння матеріалів клемній колодки; невідповідність момента затискання болтів; збільшення контактного опору, прискореного вологим середовищем.
Шкода від аварії: Збільшення контактного опору призводить до локального нагріву, прискорюючи старіння ізоляції; збільшення помилок вимірювання впливає на точність вимірювання; захисні пристрої діють неправильно або не працюють через ненормальні сигнали; довготривалий поганий контакт може призвести до коротких замикань або пожеж.
Типові сільські сценарії даних: У вимірювальному контурі, підключеному медними проводами з площиною поперечного перерізу 2,5 мм², коли контактний опір перевищує 0,65 мΩ, температурний нагрів клем може досягнути більше 40°C; коли контактний опір перевищує 1 мΩ, температурний нагрів може досягнути більше 70°C, що значно перевищує допустимі межі безпеки.
3. Аварії перегрузки та насичення залізного сердечника
Перегрузка та насичення залізного сердечника є поширеніми типами аварій у сільських електромережах, що характеризуються наступним:
Феноменальні ознаки: Показання амперметра перевищують номінальне значення; тіло трансформатора значно нагрівається; захисні пристрої діють неправильно або не працюють; збільшення помилок вимірювання; ненормальний шум залізного сердечника.
Причини аварії: Значні коливання навантаження сільських мереж (наприклад, пікове споживання електроенергії під час Свята Веселля та одночасна робота багатьох насосів під час сезону оросіння) призводять до того, що трансформатор працює в режимі перегрузки протягом довгого часу; неправильний вибір коефіцієнту точності обмеження трансформатора; короткочасний струм, що перевищує вміст трансформатора; втрата якості матеріалу залізного сердечника; зменшення магнітної провідності через нагрів.
Шкода від аварії: Насичення залізного сердечника призводить до збільшення помилок вимірювання, що впливає на точність вимірювання; захисні пристрої діють неправильно або не працюють через деформацію сигналу; зменшення ізоляційних властивостей трансформатора; довготривала перегрузка може спалити трансформатор.
Типові сільські сценарії даних: Трансформатор струму на низьковольтній стороні сільського розподільного трансформатора досяг 120% номінального струму під час літнього сезону оросіння, що призвело до насичення залізного сердечника, помилки вимірювання 8% та трьохкратного збільшення кількості невірних дій захисних пристроїв.
4. Аварії зі зниженням ізоляційних властивостей
Аварії ізоляції особливо виражені в сільських електромережах, що характеризуються наступним:
Феноменальні ознаки: Зниження ізоляційного опору (має бути ≥1000 МΩ у нормальних умовах); локальний розряд; поверхневі сліди розряду; збільшення втекаючого струму; вологість або водяні сліди на поверхні обладнання.
Причини аварії: Вологе сільське середовище та погана герметизація трансформатора, що призводить до попадання води; пошкодження ізоляції через гризіння малими тваринами; прискорене старіння ізоляції через довготривалу роботу при високих температурах; зменшення ізоляційних властивостей через накопичення пилу на клемній колодці; пробій ізоляції через надлишкове напруга від блискавки.
Шкода від аварії: Зниження ізоляційних властивостей призводить до втечок або коротких замикань; невірні дії захисних пристроїв; збільшення помилок вимірювання; у складних випадках може призвести до пожежі.
Типові сільські сценарії даних: У південних сільських районах, вологість утримується понад 80% протягом всього року. Ізоляційний опір трансформаторів без захисних від вологи заходів може знизитися з початкового значення 2000 МΩ до менше 500 МΩ протягом 2-3 років.
III. Методи виявлення поширених аварій
1. Виявлення аварії відкритого контуру в другорядному контурі
Метод вимірювання: Перевірити, чи раптово стають нульовими або значно коливаються показання підключених амперметрів та ваттметрів; чи зупиняється або крутиться ненормально ватт-годинник.
Метод ідентифікації за звуком: Підійти до тіла трансформатора та прослухати ненормальний "бучний" звук або звук розряду; звук має бути малим та рівномірним під час нормальної роботи.
Метод вимірювання температури: Використовувати інфрачервоний термометр для вимірювання температури тіла трансформатора, яка має бути ≤40°C у нормальних умовах; при відкритому контурі може досягнути більше 60°C.
Метод вимірювання імпедансу: Використовувати спеціальний прилад для вимірювання імпедансу другорядного контуру. Кут імпедансу не залежить від частоти при правильному підключенні; імпеданс значно збільшується (>10000 Ω) при відкритому контурі.
Сільський сценарій виявлення: У сільських низьковольтних лічильникових коробках, якщо виявлено, що електролічильник раптово зупиняється, хоча споживання електроенергії селянами нормальні, повинні спочатку запідозрити, що другорядний контур трансформатора струму відкритий.
2. Виявлення аварії поганого контакту
Метод вимірювання опору контуру: Використовувати мікроомметр для вимірювання опору другорядного контуру, який має бути ≤0,65 мΩ у нормальних умовах; опір може перевищити 1 мΩ при поганому контакті.
Метод моніторингу нагріву: Використовувати інфрачервоний термометр для моніторингу нагріву клемній колодки, який має бути ≤15°C у нормальних умовах; нагрів може перевищити 30°C при поганому контакті.
Метод виявлення вібрації: Використовувати датчик вібрації для виявлення аномальної вібрації. При поганому контакті амплітуда вібрації може перевищити 2g та тривати більше 10 секунд.
Метод вимірювання навантаження: Підключити стандартне навантаження до другорядного контуру трансформатора та спостерігати, чи стабільний вихідний струм; струм може коливатися при поганому контакті.
Сільський сценарій виявлення: У лічильникових коробках після централізованого зчитування сільської мережі, якщо виявлено, що вимірювання електролічильника одного домогосподарства аномальне, тоді як інших — нормальні, слід зосередитися на перевірці стану підключення другорядного контуру трансформатора струму для цього домогосподарства.
3. Виявлення аварій перегрузки та насичення залізного сердечника
Метод моніторингу струму: Перевірити, чи перевищує фактичне навантаження струму на первинній стороні номінальне значення; особлива увага повинна приділятися піковим періодам споживання електроенергії у сільських електромережах, таким як Свято Веселля та сезон оросіння.
Метод вимірювання помилок: Використовувати калібратор трансформатора для тестування помилок коефіцієнта та фазового кута, які мають відповідати вимогам класу точності у нормальних умовах; помилки можуть значно збільшитися при перегрузці або насиченні.
Метод вимірювання характеристик збудження: Виміряти вторинне напруга при різних струмах та побудувати криву збудження; нахил кривої значно зміниться при насиченні залізного сердечника.
Метод ідентифікації за звуком: Залізне сердечко може видає ненормальний звук при насиченні; звук має бути малим та рівномірним під час нормальної роботи.
Сільський сценарій виявлення: На низьковольтній стороні сільських розподільних трансформаторів, якщо виявлено, що захисні пристрої часто діють неправильно, коли одночасно працюють кілька електроприладів великої потужності, слід запідозрити, що трансформатор струму перегружений або має насичення залізного сердечника.
4. Виявлення аварії зі зниженням ізоляційних властивостей
Метод вимірювання ізоляційного опору: Використовувати мегомметр 2500V для вимірювання ізоляційного опору між первинним та вторинним, вторинним до землі та первинним до землі; має бути ≥1000 МΩ у нормальних умовах.
Метод вимірювання локального розряду: Використовувати прилад для вимірювання локального розряду, щоб виявити внутрішні розряди в трансформаторі; кількість розряду збільшиться при зниження ізоляційних властивостей.
Метод візуального огляду: Перевірити, чи є вологі сліди, бруд або пошкодження на поверхні трансформатора; чи є накопичення пилу або сліди гризіння на клемній колодці.
Метод вимірювання вологи: Використовувати гігрометр для вимірювання вологості середовища, де встановлено трансформатор; вологе середовище в сільських районах може призвести до зниження ізоляційних властивостей.
Сільський сценарій виявлення: У південних сільських районах, якщо виявлено, що ізоляційний опір трансформатора значно знизився, слід зосередитися на перевірці, чи цілісна конструкція герметизації та чи занадто висока вологість середовища.
IV. Рішення для поширених аварій
1. Обробка аварії ві
