Jaké jsou metody na snížení selhávání venkovních proudových transformátorů

1. Důvody a pozadí výzkumu
1.1 Význam proudových transformátorů

Proudové transformátory plní roli převodu proudu a elektrické izolace. Převádějí velký proud primárního systému na proporcionální menší sekundární proud, který je dodáván měřicím přístrojům, relé ochraně a automatickým zařízením. V elektrickém systému je role proudových transformátorů náhraditelná a hrají klíčovou roli v bezpečném a stabilním chodu elektrické sítě.

1.2 Tvrdé pracovní prostředí venkovních proudových transformátorů

Venkovní proudové transformátory často odolávají neobvyklým elektrickým a přírodním podmínkám, proto jejich míra poruch bývá vysoká. Vzhledem k praktickým podmínkám je možnost kontroly elektrických a přírodních podmínek omezená. Proto je tím důležitější zajišťovat spolehlivost jejich spojení v primárním systému, aby lépe odpovídaly prostředí.

1.3 Nedokonalá tradiční technologie venkovních proudových transformátorů

Pro spojení mezi hlavou sloupku venkovních proudových transformátorů a měděnými páskami není kontaktová plocha dostatečná. Během dlouhodobého venkovního provozu přímě oblasti spojení ovlivňuje kapacitu linky. Malá kontaktová plocha, špatný kontakt a příliš vysoký kontaktový odpor mohou způsobit vyzařování tepla. Pokud se toto neobjeví a nezpracuje včas, může dojít k opaření hlavy sloupku a spojené měděné pásky. Dlouhodobé přetížení a extrémně vysoké teploty mohou dokonce způsobit opaření venkovního proudového transformátoru.

2. Stav poruch proudových transformátorů v podstanicích pod správou určitého dodavatele elektřiny

Celkem existuje pět venkovních podstanic pod správou určitého dodavatele elektřiny. Mezi nimi jsou v 10kV odvodových liniích a na nízkonapěťové straně hlavního transformátoru 35kV Podstanice 1 a Podstanice 2 celkem 33 suchých venkovních sloupcových proudových transformátorů typu LBZW - 10. Hlavy sloupců jsou šroubové a spojené hliníkové (měděné) pásky jsou upevněny na šroubech pomocí dvou horních a dolních matiček. Došlo k mnoha poruchám jako vyzařování tepla na hlavách sloupců a spojených hliníkových (měděných) páskách, a dokonce k tavení hliníkových pásek a poškození proudových transformátorů.

Statistická analýza poruch a vad hlavního primárního zařízení Podstanice 1 v letech 2008, 2009 a 2010 ukazuje, že ze pěti druhů primárního hlavního zařízení, tedy proudových transformátorů, hlavních transformátorů, vypínačů a napěťových transformátorů, má proudových transformátorů nejvyšší podíl poruch, 28%. To naznačuje, že za stejných provozních podmínek jsou proudové transformátory více náchylné k poruchám než jiné zařízení. Detailní analýza ukazuje, že počet poruch v těchto třech letech je přímo související s časem. Konkrétní detaily jsou uvedeny v následující tabulce.

Z tabulky je vidět, že poruchy jsou koncentrovány v povodňovém období od května do srpna (zejména v červnu). Průměrný měsíční počet poruch za tři roky dosahuje 1,17, což naznačuje, že čím větší je zátěž linky, tím více jsou proudové transformátory náchylné k poruchám.

Detailní analýza počtu výskytů poruch ukazuje, že hlavní faktory poruch jsou: od roku 2008 do 2010 bylo 14 poruch způsobeno vadami na spojích proudových transformátorů a 2 poruchy byly způsobeny blesky a jinými faktory. Kromě dvou případů přímého poškození blesky v letech 2008 a 2009 jsou ostatní body poruchy na spojích mezi hlavami sloupců a hliníkovými (měděnými) pásky.

Hlavní metody řešení poruch jsou: znovu sepnutí šroubů a výměna poškozených matiček a podložek; výměna poškozených hliníkových pásek; výměna proudového transformátoru (když je hlava sloupku poškozena a test izolace selže). Nicméně tyto metody nemohou zásadně eliminovat takové poruchy.

3. Analýza příčin poruch proudových transformátorů a protiopatření

Analýzou bylo zjištěno, že existuje čtyři hlavní příčiny poruch u venkovních 10kV proudových transformátorů:

3.1 Technické příčiny

Sama struktura proudového transformátoru je nevhodná.

3.2 Člověčenství

Technická úroveň údržby personálu není vysoká a běžná údržba není dostatečně provedena.

3.3 Metodologické problémy

Řešení poruch na základě zkušeností, chybí cílené metody.

3.4 Faktory spojení

Proudové transformátory pracují dlouhou dobu pod vysokou zátěží a podstanice se nachází v vlhké horské oblasti, proto jsou spoje náchylné k korozi a oxidaci.

Je potvrzeno, že hlavní příčinou je nevhodná struktura samotného proudového transformátoru. Kontaktová plocha mezi šroubovou hlavou a měděnou páskou je příliš malá, což je hlavní příčinou tavení hliníkové pásky a tepelného poškození proudového transformátoru. Zlepšení spojení mezi hlavou venkovního proudového transformátoru a měděnou páskou, zvětšení kontaktové plochy a snížení kontaktového odporu se stalo směrem ke zlepšení. Počátečně se předpokládá navrhnout spojovací klešti k dosažení tohoto cíle.

4. Konkrétní implementace
4.1 Určení specifikace kleští

Podle vnějšího průměru šroubu (12mm, hrubé závitování) hlavy sloupku 10kV venkovního proudového transformátoru v Podstanici 1, objednejte u výrobce dvojkulatové spojovací kleště, model M - 12.

4.2 Instalace a ověření

Nainstalujte zlepšené kleště splňující standard GB - 2314 - 2008 v testovací oblasti oddělení na testovacím proudovém transformátoru. Zjistilo se, že mohou být v těsném kontaktu s hlavou sloupku a rozšířit kontaktovou plochu.

4.3 Testovací aplikace v celé podstanici

Nakruťte dvojkulatové měděné spojovací kleště na šroub proudového transformátoru a sepněte pevnící šroub, abyste zajistili kontaktovou plochu a pevnost spojení a snížili kontaktový odpor. Proveďte celopodstanicový test v Podstanici 1 k zlepšení spojení mezi hlavou venkovního proudového transformátoru a měděnou páskou.

5. Kontrola efektivity

Po půl roce skutečného provozu a pozorování a analýzy instalace dvojkulatových spojovacích kleští na hlavy sloupců 10kV venkovních proudových transformátorů v celé Podstanici 1 byly získány následující závěry:

5.1 Zlepšení kontaktové plochy

Před zlepšením byla kontaktová plocha mezi hlavou sloupku a měděnou páskou 2,26 cm². Po zlepšení je 15 cm² a koeficient rozšíření dosahuje 563,7 %.

5.2 Snížení kontaktového odporu

Naměřeno pomocí přístroje pro měření okruhového odporu, byl před zlepšením kontaktový odpor, když hlava sloupku přímo fixovala hliníkovou pásku, 608 μΩ. Po zlepšení (fixace pomocí dvojkulatových měděných spojovacích kleští) je 460 μΩ a snížení dosahuje 24,3 %.

5.3 Snížení teploty

Při stejné zátěži (150A) byla hodnota měření teploty infračerveným obrazováním před zlepšením 52 °C a po zlepšení 46 °C, snížení teploty je 11,5 %.

5.4 Snížení míry poruch

Sledováním a vyšetřováním zlepšených proudových transformátorů. Statistiky poruch v povodňovém období (květen až srpen) ukazují, že: celkový počet poruch před zlepšením byl 14 (průměrně 3,67 za měsíc), a celkový počet poruch po zlepšení byl 1 (způsoben bleskem v červnu). Počet poruch v povodňovém období se snížil z téměř 1,17 za měsíc na 0,25 za měsíc.

Po transformaci, kromě poruchy způsobené bleskem, se neobjevily žádné další poruchy jako vyzařování tepla a opaření. Podíl počtu poruch proudových transformátorů mezi hlavním primárním zařízením se snížil na méně než 15 %. Instalace zlepšených dvojkulatových měděných spojovacích kleští na hlavy sloupců 10kV venkovních proudových transformátorů v celé Podstanici 1 zvýšila kontaktovou plochu, snížila kontaktový odpor a úspěšně snížila míru poruch venkovních proudových transformátorů.Na základě výpočtu, pokud je 10kV linka mimo provoz 12 hodin, s proudem 200A a cenou elektřiny 0,5 yuan, každé snížení výpadku může zvýšit poplatek za elektřinu o více než 20 000 yuan. Desetkrát to může dosáhnout více než 200 000 yuan, což nejen zlepšuje spolehlivost dodávky elektřiny, ale také přináší obrovské ekonomické výhody podniku.