Quali sono i metodi per ridurre il tasso di guasto dei trasformatori di corrente all'aperto?

1. Ricerche sulle ragioni e sullo sfondo
1.1 Importanza dei trasformatori di corrente

I trasformatori di corrente svolgono il ruolo di trasformazione del corrente e isolamento elettrico. Essi convertono la grande corrente del sistema primario in una piccola corrente secondaria proporzionale, che viene fornita agli strumenti di misura, alla protezione a relè e ai dispositivi automatici. Nel sistema di potenza, il ruolo dei trasformatori di corrente è insostituibile e gioca un ruolo chiave nella sicura e stabile operatività della rete elettrica.

1.2 Ambiente di lavoro severo per i trasformatori di corrente all'aperto

I trasformatori di corrente all'aperto spesso resistono a condizioni ambientali e naturali anomale, quindi la loro tasso di guasto tende ad essere elevato. A causa delle condizioni pratiche, il controllo degli ambienti elettrici e naturali è limitato. Pertanto, è ancora più necessario garantire l'affidabilità della loro connessione nel sistema primario per meglio adattarsi all'ambiente.

1.3 Tecnologia tradizionale imperfetta per i trasformatori di corrente all'aperto

Per la connessione tra la testa del palo dei trasformatori di corrente all'aperto e le barre di rame, la superficie di contatto non è sufficiente. Durante l'operazione all'aperto a lungo termine, se la connessione è buona e affidabile influenza direttamente la capacità di carico della linea. Una superficie di contatto piccola, un contatto povero e una resistenza di contatto eccessiva possono causare la generazione di calore. Se non viene scoperta e gestita in tempo, può bruciare la testa del palo e la barra di rame connessa. Il sovraccarico a lungo termine e temperature eccessivamente elevate possono persino bruciare il trasformatore di corrente all'aperto.

2. Stato dei guasti dei trasformatori di corrente nelle sottostazioni sotto la giurisdizione di una certa autorità di fornitura elettrica

Ci sono complessivamente cinque sottostazioni all'aperto sotto la giurisdizione di una certa autorità di fornitura elettrica. Tra queste, nelle linee uscenti a 10kV e sul lato a bassa tensione del trasformatore principale delle sottostazioni 35kV 1 e 2, ci sono 33 trasformatori di corrente a secco a postazione esterna del modello LBZW - 10. Le teste di connessione sono a vite, e le barre di alluminio (rame) collegate sono fissate alle viti attraverso due dadi superiori e inferiori. Si sono verificati molti guasti come la generazione di calore alle teste di connessione e alle barre di alluminio (rame) collegate, e persino la fusione delle barre di alluminio e il danneggiamento dei trasformatori di corrente.

Attraverso l'analisi statistica dei guasti e difetti dell'equipaggiamento principale primario della Sottostazione 1 negli anni 2008, 2009 e 2010: tra i cinque tipi di equipaggiamenti principali primari, ovvero trasformatori di corrente, trasformatori principali, interruttori di separazione e trasformatori di tensione, la percentuale di guasti dei trasformatori di corrente è del 28%, la più alta. Ciò dimostra che, nelle stesse condizioni operative, i trasformatori di corrente sono più soggetti a guasti rispetto ad altri equipaggiamenti. Un'analisi approfondita mostra che il numero di guasti in questi tre anni è direttamente correlato al tempo. I dettagli specifici sono mostrati nella seguente tabella.

Si può vedere intuitivamente dalla tabella che i guasti si concentrano durante la stagione delle piogge da maggio ad agosto (soprattutto in giugno). La media mensile di guasti in tre anni raggiunge 1,17 volte, indicando che maggiore è il carico della linea, maggiori sono i guasti nei trasformatori di corrente.

Un'analisi approfondita del numero di occorrenze di guasti mostra che i principali fattori di guasto sono: dal 2008 al 2010, 14 guasti sono stati causati da guasti alle giunzioni dei trasformatori di corrente, e 2 guasti sono stati causati da fulmini e altri fattori. A parte i due casi di danno diretto da fulmine nel 2008 e 2009, gli altri punti di guasto sono alle connessioni tra le teste di connessione e le barre di alluminio (rame).

I principali metodi di gestione dei guasti sono: ristringere le viti e sostituire i dadi e le rondelle danneggiati; sostituire le barre di alluminio danneggiate; sostituire il trasformatore di corrente (quando la testa di connessione è danneggiata e il test di isolamento fallisce). Tuttavia, questi metodi non possono eliminare fondamentalmente tali guasti.

3. Analisi delle cause dei guasti nei trasformatori di corrente e controstrategie

Attraverso l'analisi, si ritiene che ci siano quattro cause principali dei guasti nei trasformatori di corrente all'aperto a 10kV:

3.1 Cause legate all'equipaggiamento

La struttura del trasformatore di corrente stesso è irrazionale.

3.2 Cause umane

Il livello tecnico del personale di manutenzione non è alto, e la manutenzione quotidiana non è adeguata.

3.3 Problemi di metodo

Risolvere i guasti basandosi sull'esperienza, mancando di metodi mirati.

3.4 Fattori di collegamento

I trasformatori di corrente operano a carico elevato per un lungo periodo, e la sottostazione si trova in un'area montuosa umida, quindi le giunzioni sono facilmente soggette a corrosione e ossidazione.

Si conferma che la causa principale è la struttura irrazionale del trasformatore di corrente stesso. La superficie di contatto tra la testa di connessione a vite e la barra di rame è troppo piccola, che è la principale ragione per la fusione della barra di alluminio e il danno termico del trasformatore di corrente. Migliorare la condizione di connessione tra la testa di connessione del trasformatore di corrente all'aperto e la barra di rame, aumentare l'area di contatto e ridurre la resistenza di contatto sono diventati le direzioni di miglioramento. Inizialmente, si prevede di progettare una morsetta di connessione per raggiungere questo obiettivo.

4. Implementazione specifica
4.1 Determinare la specifica della morsetta

In base al diametro esterno della vite (12mm, filettatura grossa) della testa di connessione del trasformatore di corrente all'aperto a 10kV nella Sottostazione 1, personalizzare una morsetta di connessione a doppio foro dal produttore, con il modello M - 12.

4.2 Installazione e verifica sperimentale

Installare la morsetta di connessione migliorata che soddisfa lo standard GB - 2314 - 2008 nell'area di prova del dipartimento sul trasformatore di corrente di prova. Si scopre che può essere in stretto contatto con la testa di connessione e ampliare l'area di contatto.

4.3 Applicazione sperimentale su tutta la sottostazione

Avvitare la morsetta di connessione a doppio foro in ottone sulla vite del trasformatore di corrente e stringere il dado di fissaggio per garantire l'area di contatto e la solidità della connessione, e ridurre la resistenza di contatto. Eseguire un test su tutta la sottostazione per migliorare la condizione di connessione tra la testa di connessione del trasformatore di corrente all'aperto e la barra di rame.

5. Verifica dell'efficacia

Dopo mezzo anno di operatività effettiva e l'osservazione e analisi dell'installazione della morsetta di connessione a doppio foro sulle teste di connessione dei trasformatori di corrente all'aperto a 10kV in tutta la Sottostazione 1, si traggono le seguenti conclusioni:

5.1 Miglioramento dell'area di contatto

Prima del miglioramento, l'area di contatto tra la testa di connessione e la barra di rame era di 2,26cm². Dopo il miglioramento, è di 15cm², e il rapporto di espansione raggiunge il 563,7%.

5.2 Riduzione della resistenza di contatto

Misurato con uno strumento di misura della resistenza di circuito, la resistenza di contatto quando la testa di connessione fissa direttamente la barra di alluminio prima del miglioramento è di 608μΩ. Dopo il miglioramento (fissato con una morsetta di connessione a doppio foro in ottone), è di 460μΩ, e il rapporto di riduzione raggiunge il 24,3%.

5.3 Riduzione della temperatura

Sotto lo stesso carico (150A), il valore di misurazione della temperatura con immagine termica prima del miglioramento è di 52°C, e dopo il miglioramento è di 46°C, e il tasso di riduzione della temperatura è del 11,5%.

5.4 Riduzione del tasso di guasti

Monitorare e indagare sui trasformatori di corrente migliorati. Le statistiche dei guasti durante la stagione delle piogge (da maggio ad agosto) mostrano che: il numero totale di guasti prima del miglioramento è di 14 volte (in media 3,67 volte al mese), e il numero totale di guasti dopo il miglioramento è di 1 volta (causato da un fulmine a giugno). Il numero di guasti durante la stagione delle piogge è diminuito da quasi 1,17 volte al mese a 0,25 volte al mese.

Dopo la trasformazione, a parte il guasto causato dal fulmine, non si sono verificati guasti come la generazione di calore e il bruciamento. La percentuale del numero di guasti dei trasformatori di corrente tra l'equipaggiamento principale primario è diminuita a meno del 15%. L'installazione della morsetta di connessione a doppio foro in ottone migliorata sulle teste di connessione dei trasformatori di corrente all'aperto a 10kV in tutta la Sottostazione 1 ha aumentato l'area di contatto, ridotto la resistenza di contatto e ridotto con successo il tasso di guasti dei trasformatori di corrente all'aperto.

Calcolato in base a una linea a 10kV fuori servizio per 12 ore, una corrente di 200A e un prezzo dell'energia di 0,5 yuan, ogni riduzione di un'interruzione di energia può aumentare la tariffa elettrica di oltre 20.000 yuan. Dieci volte possono raggiungere oltre 200.000 yuan, il che non solo migliora l'affidabilità della fornitura di energia ma porta anche enormi benefici economici all'azienda.