Quelles sont les méthodes pour réduire le taux de défaillance des transformateurs de courant extérieurs

1. Raisons et contexte de la recherche
1.1 Importance des transformateurs de courant

Les transformateurs de courant jouent le rôle de transformation du courant et d'isolement électrique. Ils convertissent le grand courant du système primaire en un petit courant secondaire proportionnel, qui est fourni aux instruments de mesure, à la protection par relais et aux dispositifs automatiques. Dans le système électrique, le rôle des transformateurs de courant est irremplaçable et joue directement un rôle clé dans le fonctionnement sûr et stable du réseau électrique.

1.2 Environnement de travail difficile des transformateurs de courant extérieurs

Les transformateurs de courant extérieurs subissent souvent des environnements électriques et naturels anormaux, ce qui fait que leur taux de défaillance tend à être élevé. En raison des conditions pratiques, la maîtrise des environnements électriques et naturels est limitée. Il est donc encore plus nécessaire de garantir la fiabilité de leur connexion dans le système primaire pour mieux s'adapter à l'environnement.

1.3 Technologie traditionnelle imparfaite des transformateurs de courant extérieurs

Pour la connexion entre la tête de poteau des transformateurs de courant extérieurs et les barres de cuivre, la surface de contact n'est pas suffisante. Pendant une longue période de fonctionnement en extérieur, la qualité et la fiabilité de la connexion affectent directement la capacité de charge de la ligne. Une petite surface de contact, un mauvais contact et une résistance de contact excessive peuvent provoquer une surchauffe. Si cela n'est pas détecté et traité à temps, cela peut brûler la tête de poteau et la barre de cuivre connectée. Un surcharge prolongée et des températures excessivement élevées peuvent même brûler le transformateur de courant extérieur.

2. État des pannes des transformateurs de courant dans les postes sous la juridiction d'un certain bureau d'approvisionnement en électricité

Il y a au total cinq postes extérieurs sous la juridiction d'un certain bureau d'approvisionnement en électricité. Parmi eux, sur les lignes de sortie 10kV et le côté basse tension du transformateur principal des postes 35kV 1 et 2, il y a 33 transformateurs de courant extérieurs secs de type LBZW - 10. Les têtes de poteau sont de type vis, et les barres d'aluminium (cuivre) connectées sont fixées sur les vis par deux écrous supérieurs et inférieurs. Des pannes telles que la surchauffe des têtes de poteau et des barres d'aluminium (cuivre) connectées, voire la fusion des barres d'aluminium et l'endommagement des transformateurs de courant, se sont produites à plusieurs reprises.

Par l'analyse statistique des pannes et des défauts de l'équipement primaire principal du poste 1 en 2008, 2009 et 2010 : parmi les cinq types d'équipement primaire principal, à savoir les transformateurs de courant, les transformateurs principaux, les disjoncteurs, et les transformateurs de tension, la proportion de pannes des transformateurs de courant est de 28%, ce qui est le plus élevé. Cela montre que, dans les mêmes conditions de fonctionnement, les transformateurs de courant sont plus susceptibles de subir des pannes que les autres équipements. L'analyse approfondie révèle que le nombre de pannes sur ces trois années est directement lié au temps. Les détails spécifiques sont présentés dans le tableau suivant.

On peut voir intuitivement à partir du tableau que les pannes sont concentrées pendant la saison des pluies de mai à août (en particulier en juin). Le nombre moyen de pannes par mois sur trois ans atteint 1,17 fois, indiquant que plus la charge de la ligne est importante, plus les transformateurs de courant sont susceptibles de subir des pannes.

L'analyse approfondie du nombre de pannes montre que les principaux facteurs de panne sont : de 2008 à 2010, 14 pannes ont été causées par des défauts aux jonctions des transformateurs de courant, et 2 pannes ont été causées par des coups de foudre et d'autres facteurs. À l'exception des deux cas de dommages directs par la foudre en 2008 et 2009, les autres points de panne se situent aux connexions entre les têtes de poteau et les barres d'aluminium (cuivre).

Les principales méthodes de traitement des pannes sont : resserrement des vis et remplacement des écrous et des rondelles endommagés ; remplacement des barres d'aluminium endommagées ; remplacement du transformateur de courant (lorsque la tête de poteau est endommagée et que le test d'isolation échoue). Cependant, ces méthodes ne peuvent pas éliminer fondamentalement de telles pannes.

3. Analyse des causes de pannes des transformateurs de courant et des mesures correctives

Par l'analyse, on estime qu'il y a quatre causes principales de pannes des transformateurs de courant extérieurs 10kV :

3.1 Causes liées à l'équipement

La structure du transformateur de courant elle-même est inadéquate.

3.2 Causes humaines

Le niveau technique de maintenance par le personnel n'est pas élevé, et la maintenance quotidienne n'est pas adéquate.

3.3 Problèmes de méthodologie

Résolution des pannes basée sur l'expérience, manque de méthodes ciblées.

3.4 Facteurs de liaison

Les transformateurs de courant fonctionnent sous une charge élevée pendant une longue période, et le poste est situé dans une zone montagneuse humide, ce qui rend les joints susceptibles de corrosion et d'oxydation.

Il est confirmé que la cause principale est la structure inadéquate du transformateur de courant lui-même. La surface de contact entre la tête de poteau à vis et la barre de cuivre est trop petite, ce qui est la raison principale de la fusion de la barre d'aluminium et de l'endommagement thermique du transformateur de courant. Améliorer la condition de connexion entre la tête de poteau du transformateur de courant extérieur et la barre de cuivre, augmenter la surface de contact et réduire la résistance de contact sont devenus les directions d'amélioration. Initialement, il est envisagé de concevoir un serre-câble de connexion pour y parvenir.

4. Mise en œuvre spécifique
4.1 Déterminer la spécification du serre-câble

Selon le diamètre extérieur de la vis (12mm, filetage grossier) de la tête de poteau du transformateur de courant extérieur 10kV dans le poste 1, personnaliser un serre-câble double orifice auprès du fabricant, avec le modèle M - 12.

4.2 Installation et vérification d'essai

Installer le serre-câble amélioré conforme à la norme GB - 2314 - 2008 dans la zone d'essai du département sur le transformateur de courant d'essai. On constate qu'il peut être en contact étroit avec la tête de poteau et agrandir la surface de contact.

4.3 Test d'application sur l'ensemble du poste

Visser le serre-câble double orifice en cuivre dans la vis du transformateur de courant, et serrer la vis de fixation pour assurer la surface de contact et la solidité de la connexion, et réduire la résistance de contact. Effectuer un test sur l'ensemble du poste 1 pour améliorer la condition de connexion entre la tête de poteau du transformateur de courant extérieur et la barre de cuivre.

5. Vérification de l'efficacité

Après six mois de fonctionnement réel et d'observation et d'analyse de l'installation du serre-câble double orifice sur les têtes de poteau des transformateurs de courant extérieurs 10kV dans l'ensemble du poste 1, on tire les conclusions suivantes :

5.1 Amélioration de la surface de contact

Avant l'amélioration, la surface de contact entre la tête de poteau et la barre de cuivre était de 2,26 cm². Après l'amélioration, elle est de 15 cm², et le taux d'expansion atteint 563,7%.

5.2 Réduction de la résistance de contact

Mesurée avec un instrument de mesure de résistance de boucle, la résistance de contact lorsque la tête de poteau fixe directement la barre d'aluminium avant l'amélioration est de 608 µΩ. Après l'amélioration (fixée avec un serre-câble double orifice en cuivre), elle est de 460 µΩ, et le taux de réduction atteint 24,3%.

5.3 Réduction de la température

Sous la même charge (150A), la valeur de mesure de température par imagerie infrarouge avant l'amélioration est de 52°C, et après l'amélioration, elle est de 46°C, et le taux de réduction de température est de 11,5%.

5.4 Réduction du taux de panne

Suivi et enquête sur les transformateurs de courant améliorés. Les statistiques de pannes pendant la saison des pluies (mai à août) montrent que : le nombre total de pannes avant l'amélioration est de 14 fois (une moyenne de 3,67 fois par mois), et le nombre total de pannes après l'amélioration est de 1 fois (causée par un coup de foudre en juin). Le nombre de pannes pendant la saison des pluies a diminué de près de 1,17 fois par mois à 0,25 fois par mois.

Après la transformation, à l'exception de la panne causée par un coup de foudre, aucune panne telle que la surchauffe et la combustion n'a eu lieu. La proportion du nombre de pannes des transformateurs de courant parmi l'équipement primaire principal a diminué à moins de 15%. Installer le serre-câble double orifice en cuivre amélioré sur les têtes de poteau des transformateurs de courant extérieurs 10kV dans l'ensemble du poste 1 augmente la surface de contact, réduit la résistance de contact et réussit à réduire le taux de panne des transformateurs de courant extérieurs.

Calculé sur la base d'une ligne 10kV hors tension pendant 12 heures, un courant de 200A, et un prix de l'électricité de 0,5 yuan, chaque réduction d'une coupure de courant peut augmenter les frais d'électricité de plus de 20 000 yuan. Dix fois, cela peut atteindre plus de 200 000 yuan, ce qui non seulement améliore la fiabilité de l'approvisionnement en électricité, mais apporte également d'énormes bénéfices économiques à l'entreprise.