ما هي الطرق لتقليل معدلات الفشل في المحولات الكهربائية الخارجية

1. أسباب وأهداف البحث
1.1 أهمية محولات التيار

تقوم محولات التيار بدور تحويل التيار والعزل الكهربائي. تقوم بتحويل التيار العالي للنظام الأساسي إلى تيار ثانوي صغير متناسب، يتم تزويده للأجهزة القياسية ووسائل الحماية والأنظمة الآلية. في نظام الطاقة، دور محولات التيار لا يمكن الاستغناء عنه ويلعب دورًا رئيسيًا في التشغيل الآمن والاستقرار لنظام الشبكة الكهربائية.

1.2 البيئة العاملة القاسية لمحولات التيار الخارجية

غالبًا ما تتعرض محولات التيار الخارجية لبيئات كهربائية وطبيعية غير طبيعية، وبالتالي يكون معدل الفشل فيها مرتفعًا. بسبب الظروف العملية، فإن قابلية التحكم في البيئات الكهربائية والطبيعية محدودة. لذلك، من الضروري بشكل أكبر ضمان موثوقية اتصالها في النظام الأساسي لتكييفها بشكل أفضل مع البيئة.

1.3 تقنية التقليدية غير المثالية لمحولات التيار الخارجية

بالنسبة للاتصال بين رأس الصنبور لمحولات التيار الخارجية والحواجز النحاسية، فإن سطح الاتصال غير كافٍ. أثناء التشغيل الخارجي طويل الأمد، يؤثر مدى جودة وموثوقية الاتصال مباشرة على قدرة الحمل للخط. سطح اتصال صغير واتصال ضعيف ومقاومة اتصال عالية يمكن أن تسبب الإحماء. إذا لم يتم اكتشاف ذلك ومعالجته في الوقت المناسب، فقد يؤدي إلى حرق رأس الصنبور والحواجز النحاسية المتصلة. قد يؤدي التحميل الزائد لفترات طويلة وارتفاع درجة الحرارة بشكل كبير حتى إلى حرق محول التيار الخارجي.

2. حالة الأعطال لمحولات التيار في المحطات الكهربائية التابعة لمكتب توزيع كهرباء معين

هناك خمس محطات كهربائية خارجية تحت إشراف مكتب توزيع كهرباء معين. من بينها، في الخطوط الخروجية 10 كيلوفولت وفي الجانب المنخفض للمحول الرئيسي للمحطة الكهربائية 35 كيلوفولت رقم 1 ورقم 2، هناك 33 محول تيار خارجي نصفي من نوع LBZW - 10. رؤوس الصنبور هي من نوع برغي، والحوافز الألومنيوم (النحاس) متصلة بالبراغي بواسطة مسمارين علوي وسفلي. حدثت أعطال مثل الإحماء في رؤوس الصنبور والحوافز الألومنيوم (النحاس) المتصلة، وحتى ذوبان الحوافز الألومنيوم وتلف محولات التيار عدة مرات.

من خلال تحليل إحصائي للأعطال والعيوب في المعدات الأساسية الرئيسية للمحطة الكهربائية رقم 1 في عامي 2008 و2009 و2010: من بين الخمسة أنواع من المعدات الأساسية الرئيسية وهي محولات التيار والمحولات الرئيسية والمفاتيح العازلة ومعدات قياس الجهد، نسبة الأعطال في محولات التيار هي 28٪، وهي الأعلى. هذا يظهر أن محولات التيار أكثر عرضة للأعطال من المعدات الأخرى تحت نفس ظروف التشغيل. يظهر التحليل العميق أن عدد الأعطال في هذه السنوات الثلاث مرتبط مباشرة بالوقت. تظهر التفاصيل المحددة في الجدول التالي.

يمكن رؤية بشكل مباشر من الجدول أن الأعطال تتركز في موسم الفيضانات من مايو إلى أغسطس (خاصة في يونيو). يصل متوسط عدد الأعطال شهريًا في ثلاث سنوات إلى 1.17 مرة، مما يشير إلى أن زيادة حمل الخط تزيد من احتمالية حدوث أعطال في محولات التيار.

يظهر التحليل العميق لعدد حالات الفشل أن العوامل الرئيسية للأعطال هي: من 2008 إلى 2010، سببت 14 فشلاً أعطال في الوصلات لمحولات التيار، وسببت 2 فشلاً الضربات البرقية والعوامل الأخرى. باستثناء حالة التلف المباشر من الضربات البرقية في عامي 2008 و2009، فإن نقاط الفشل الأخرى هي في الوصلات بين رؤوس الصنبور والحواجز الألومنيوم (النحاس).

طرق التعامل الرئيسية بالأعطال هي: إعادة تشديد البراغي واستبدال المكسرات والتبطينات التالفة؛ استبدال الحواجز الألومنيوم التالفة؛ استبدال محول التيار (عند تلف رأس الصنبور والفشل في اختبار العزل). ومع ذلك، فإن هذه الطرق لا يمكنها القضاء الجذري على مثل هذه الأعطال.

3. تحليل أسباب الأعطال في محولات التيار والحلول

من خلال التحليل، يعتقد أن هناك أربعة أسباب رئيسية لأعطال محولات التيار الخارجية 10 كيلوفولت:

3.1 أسباب المعدات

هيكل محول التيار نفسه غير منطقي.

3.2 الأسباب البشرية

مستوى المهارة الفني للصيانة من قبل الموظفين ليس عاليًا، والصيانة اليومية ليست كافية.

3.3 مشاكل في الأساليب

حل الأعطال بناءً على الخبرة، وعدم وجود أساليب موجهة.

3.4 عوامل الربط

تعمل محولات التيار تحت تحميل عالي لفترة طويلة، وتقع المحطة الكهربائية في منطقة جبلية رطبة، لذا تكون الوصلات عرضة للتآكل والأكسدة.

تم التأكد من أن السبب الرئيسي هو الهيكل غير المنطقي لمحول التيار نفسه. سطح الاتصال بين رأس الصنبور ذو البرغي والحاجز النحاسي صغير جدًا، وهو السبب الرئيسي في ذوبان الحاجز الألومنيوم وإتلاف محول التيار بسبب الحرارة. أصبح تحسين حالة الاتصال بين رأس الصنبور لمحول التيار الخارجي والحاجز النحاسي، وزيادة سطح الاتصال، وتقليل مقاومة الاتصال اتجاهات التحسين. تم التخطيط في البداية لتصميم قابس سلك للوصول إلى هذا الغرض.

4. التنفيذ المحدد
4.1 تحديد مواصفات القابس السلكي

وفقًا لقطر البرغي الخارجي (12 ملم، خيوط خشنة) لرأس الصنبور لمحول التيار الخارجي 10 كيلوفولت في المحطة الكهربائية رقم 1، يتم تخصيص قابس سلكي ثنائي الثقوب من الشركة المصنعة، مع النموذج M - 12.

4.2 التركيب التجاري والتحقق

قم بتثبيت القابس السلكي المحسن الذي يتوافق مع المعايير GB - 2314 - 2008 في منطقة الاختبار التابعة للقسم على محول التيار الاختباري. وجد أنه يمكن أن يكون في اتصال وثيق مع رأس الصنبور وتوسيع سطح الاتصال.

4.3 التطبيق التجريبي للمحطة الكاملة

قم بإدخال قابس السلك النحاسي ثنائي الثقوب في البرغي لمحول التيار، وتشديد البرغي الثابت لضمان سطح الاتصال وثبات الاتصال وتقليل مقاومة الاتصال. قم بإجراء اختبار شامل للمحطة الكهربائية رقم 1 لتحسين حالة الاتصال بين رأس الصنبور لمحول التيار الخارجي والحاجز النحاسي.

5. فحص النتائج

بعد ستة أشهر من التشغيل الفعلي والمراقبة والتحليل لتركيب قابس السلك ثنائي الثقوب على رؤوس الصنبور لمحولات التيار الخارجية 10 كيلوفولت في المحطة الكهربائية رقم 1 بأكملها، تم التوصل إلى الاستنتاجات التالية:

5.1 تحسين سطح الاتصال

قبل التحسين، كان سطح الاتصال بين رأس الصنبور والحاجز النحاسي 2.26 سم². بعد التحسين، أصبح 15 سم²، ونسبة التوسع بلغت 563.7%.

5.2 تقليل مقاومة الاتصال

تم قياس مقاومة الاتصال باستخدام جهاز قياس مقاومة الحلقة، وكانت مقاومة الاتصال عند تثبيت الحاجز الألومنيوم مباشرة على رأس الصنبور قبل التحسين 608 ميكروأوم. بعد التحسين (التثبيت باستخدام قابس السلك النحاسي ثنائي الثقوب)، أصبح 460 ميكروأوم، ونسبة التقليل بلغت 24.3%.

5.3 تقليل درجة الحرارة

تحت نفس الحمل (150 أمبير)، كانت قيمة قياس درجة الحرارة بالتصوير بالأشعة تحت الحمراء قبل التحسين 52 درجة مئوية، وبعد التحسين، أصبحت 46 درجة مئوية، ونسبة التقليل بلغت 11.5%.

5.4 تقليل معدل الأعطال

تتبع وفحص محولات التيار المحسنة. تظهر إحصائيات الأعطال خلال موسم الفيضانات (مايو إلى أغسطس) أن: كان العدد الكلي للأعطال قبل التحسين 14 مرة (معدل 3.67 مرة شهريًا)، وكان العدد الكلي للأعطال بعد التحسين مرة واحدة (سببها الضربة البرقية في يونيو). انخفض عدد الأعطال خلال موسم الفيضانات من حوالي 1.17 مرة شهريًا إلى 0.25 مرة شهريًا.

بعد التحويل، باستثناء الفشل الناجم عن الضربة البرقية، لم يحدث أي فشل مثل الإحماء والإتلاف. انخفضت نسبة عدد الأعطال لمحولات التيار من بين المعدات الأساسية الرئيسية إلى أقل من 15%.تثبيت قابس السلك النحاسي ثنائي الثقوب المحسن على رؤوس الصنبور لمحولات التيار الخارجية 10 كيلوفولت في المحطة الكهربائية رقم 1 بأكملها يزيد سطح الاتصال ويقلل من مقاومة الاتصال ويحقق نجاحًا في تقليل معدل الأعطال لمحولات التيار الخارجية.

بناءً على خط 10 كيلوفولت يفقد الكهرباء لمدة 12 ساعة، وتيار 200 أمبير، وسعر الكهرباء 0.5 يوان، يمكن لكل تخفيض في الانقطاع الكهربائي زيادة رسوم الكهرباء بمقدار أكثر من 20000 يوان. عشر مرات يمكن أن تصل إلى أكثر من 200000 يوان، مما يعزز موثوقية تزويد الكهرباء ويجلب فوائد اقتصادية هائلة للشركة.