Quins són els mètodes per reduir la taxa de falla dels transformadors de corrent exteriors?

1. Raons i context de la recerca
1.1 Importància dels transformadors de corrent

Els transformadors de corrent desempenyen un paper en la transformació de la corrent i l'isolament elèctric. Converteixen la gran corrent del sistema primari en una corrent secundària proporcional més petita, que s'abasteix als instruments de mesura, protecció per relé i dispositius automàtics. En el sistema elèctric, el paper dels transformadors de corrent és insubstituïble i juguen un paper clau en el funcionament segur i estable de la xarxa elèctrica.

1.2 Entorn de treball dur dels transformadors de corrent exteriors

Els transformadors de corrent exteriors sovint han de suportar condicions elèctriques i naturals anòmal·les, i per tant, la seva taxa de fallada tendeix a ser alta. Degut a les condicions pràctiques, el control de l'entorn elèctric i natural és limitat. Per això, és encara més necessari assegurar la fiabilitat de la seva connexió al sistema primari per adaptar-se millor a l'entorn.

1.3 Tecnologia tradicional imperfecta dels transformadors de corrent exteriors

Per a la connexió entre el cap de piló dels transformadors de corrent exteriors i les barres de cobre, la superfície de contacte no és suficient. Durant l'operació exterior a llarg termini, si la connexió és bona i fiable afecta directament la capacitat de càrrega de la línia. Una superfície de contacte petita, un contacte defectuós i una resistència de contacte excessiva poden provocar calor. Si no es detecta i tracta a temps, pot esquentar i fondre el cap de piló i la barra de cobre connectada. La sobrecàrrega a llarg termini i temperatures excessivament altes poden arribar a fondre el transformador de corrent exterior.

2. Estat de falles dels transformadors de corrent en les subestacions dins la jurisdicció d'un cert organisme d'abastament elèctric

Hi ha un total de cinc subestacions exteriors dins la jurisdicció d'un cert organisme d'abastament elèctric. D'entre elles, en les línies de sortida de 10kV i el costat de baixa tensió del transformador principal de les Subestacions 1 i 2 de 35kV, hi ha 33 transformadors de corrent postics secs de model LBZW - 10. Els caps de piló estan dissenyats amb tornills, i les barres de alumini (cobre) es fixen als tornills mitjançant dos darreres de dalt i baix. Han ocorregut moltes vegades falles com l'escalfament dels caps de piló i les barres de alumini (cobre) connectades, fins i tot la fusió de les barres de alumini i danys als transformadors de corrent.

A través de l'anàlisi estadística de les falles i deficiències dels equips principals de la Subestació 1 en 2008, 2009 i 2010: Entre els cinc tipus d'equips principals, és a dir, transformadors de corrent, transformadors principals, interruptors de separació i transformadors de tensió, la proporció de falles dels transformadors de corrent és del 28%, la més alta. Això mostra que, en les mateixes condicions d'operació, els transformadors de corrent són més propensos a fallar que altres equips. L'anàlisi en profunditat indica que el nombre de falles en aquests tres anys està directament relacionat amb el temps. Els detalls específics es mostren en la taula següent.

Es pot veure intuïtivament a partir de la taula que les falles es concentren en la temporada d'inundacions de maig a agost (especialment a juny). El nombre mitjà de falles mensuals en tres anys arriba a 1,17 vegades, indicant que més gran sigui la càrrega de la línia, més propensos són els transformadors de corrent a fallar.

L'anàlisi en profunditat del nombre d'ocurrències de falles mostra que els factors de falla principals són: de 2008 a 2010, 14 falles van ser causades per falles en les unions dels transformadors de corrent, i 2 falles van ser causades per impactes de llamp i altres factors. Excepte els dos casos de daños directes per impactes de llamp en 2008 i 2009, els altres punts de falla estan a les connexions entre els caps de piló i les barres de alumini (cobre).

Els mètodes principals de gestió de falles són: apretar de nou els tornills i reemplaçar les darreres i juntes dañades; reemplaçar les barres de alumini dañades; reemplaçar el transformador de corrent (quan el cap de piló està dañado y la prueba de aislamiento falla). No obstant això, aquests mètodes no poden eliminar fonamentalment aquestes falles.

3. Anàlisi de les causes de les falles dels transformadors de corrent i mesures correctores

A través de l'anàlisi, es creu que hi ha quatre causes principals de falles en els transformadors de corrent exteriors de 10kV:

3.1 Rasons d'equipament

La estructura del propi transformador de corrent és irracional.

3.2 Rasons humans

El nivell tècnic del manteniment pel personal no és alt, i el manteniment diari no està ben fet.

3.3 Problemes de mètode

Resoldre falles basant-se en l'experiència, sense mètodes orientats.

3.4 Factors d'enllaç

Els transformadors de corrent operen sota càrrega elevada durant molt de temps, i la subestació es troba en una zona muntanyosa humida, per tant, les unions són propenses a la corrosió i l'oxidació.

S'ha confirmat que la causa principal és la estructura irracional del propi transformador de corrent. La superfície de contacte entre el cap de piló de tipus tornill i la barra de cobre és massa petita, que és la raó principal de la fusió de la barra de alumini i el daño térmico del transformador de corrent. Millorar la condició de connexió entre el cap de piló del transformador de corrent exterior i la barra de cobre, augmentar la superfície de contacte i reduir la resistència de contacte han esdevingut les direccions d'aprimorament. Inicialment, es preveu dissenyar una presa de cable de connexió per aconseguir-ho.

4. Implementació específica
4.1 Determinar la especificació de la presa de cable

Segons el diàmetre exterior del tornill (12mm, roscat groc) del cap de piló del transformador de corrent exterior de 10kV a la Subestació 1, personalitzeu una presa de cable de doble forat de pols de cobre amb el fabricant, amb el model M - 12.

4.2 Instal·lació i verificació pilòtica

Instal·leu la presa de cable millorada que compleix la norma GB - 2314 - 2008 en l'àrea de prova del departament al transformador de corrent de prova. Es constata que pot estar en contacte estret amb el cap de piló i ampliar la superfície de contacte.

4.3 Prova d'aplicació a tota la subestació

Enrossegeu la presa de cable de doble forat de pols de cobre al tornill del transformador de corrent, i apretteu el tornill de fixació per assegurar la superfície de contacte i la fermesa de la connexió, i reduir la resistència de contacte. Realitzeu una prova a tota la subestació a la Subestació 1 per millorar la condició de connexió entre el cap de piló del transformador de corrent exterior i la barra de cobre.

5. Inspecció de l'efecte

Després de mig any d'operació real i observació i anàlisi de l'instal·lació de la presa de cable de doble forat de pols de cobre als caps de piló dels transformadors de corrent exterior de 10kV a tota la Subestació 1, es trauen les conclusions següents:

5.1 Millora de la superfície de contacte

Abans de la millora, la superfície de contacte entre el cap de piló i la barra de cobre era de 2,26 cm². Després de la millora, és de 15 cm², i el rati d'ampliació arriba al 563,7%.

5.2 Reducció de la resistència de contacte

Mesurat amb un instrument de mesura de resistència de circuit, la resistència de contacte quan el cap de piló fixa directament la barra de alumini abans de la millora és de 608 µΩ. Després de la millora (fixada amb una presa de cable de doble forat de pols de cobre), és de 460 µΩ, i el rati de reducció arriba al 24,3%.

5.3 Reducció de la temperatura

Sota la mateixa càrrega (150A), el valor de mesura de temperatura per imatge infraroja abans de la millora és de 52°C, i després de la millora, és de 46°C, i el rati de reducció de la temperatura és del 11,5%.

5.4 Reducció de la taxa de falles

Seguiment i investigació dels transformadors de corrent millorats. Les estadístiques de falles durant la temporada d'inundacions (de maig a agost) mostren que: el nombre total de falles abans de la millora és de 14 vegades (una mitjana de 3,67 vegades al mes), i el nombre total de falles després de la millora és de 1 vegada (causada per un impacte de llamp a juny). El nombre de falles durant la temporada d'inundacions ha passat de gairebé 1,17 vegades al mes a 0,25 vegades al mes.

Després de la transformació, excepte la falla causada per un impacte de llamp, no s'han produït falles com l'escalfament i el daño térmico. La proporció del nombre de falles dels transformadors de corrent entre els equips principals ha disminuït a menys del 15%.L'instal·lació de la presa de cable de doble forat de pols de cobre millorada als caps de piló dels transformadors de corrent exterior de 10kV a tota la Subestació 1 augmenta la superfície de contacte, redueix la resistència de contacte i rebaixa amb èxit la taxa de falles dels transformadors de corrent exterior.

Calculat basant-se en una línia de 10kV sense electricitat durant 12 hores, amb una corrent de 200A i un preu de l'electricitat de 0,5 yuan, cada reducció d'una interrupció de l'electricitat pot incrementar la tarifa d'electricitat en més de 20.000 yuan. Deu vegades poden arribar a més de 200.000 yuan, no només millorant la fiabilitat de l'abastament elèctric sinó també portant beneficis econòmics immensos a l'empresa.