Welke methoden zijn er om de faalpercentage van stroomtransformatoren in de buitenlucht te verlagen?

1. Onderzoeksredenen en -achtergrond
1.1 Belang van stroomtransformatoren

Stroomtransformatoren spelen de rol van stroomomzetting en elektrische isolatie. Ze zetten de grote stroom van het primaire systeem om in een evenredige kleine secundaire stroom, die wordt gevoerd naar meetinstrumenten, relaisbescherming en automatische apparatuur. In het elektriciteitsnetwerk is de rol van stroomtransformatoren onvervangbaar en ze spelen direct een cruciale rol in de veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnet.

1.2 Harde werkomstandigheden voor buitentransformatoren

Buitentransformatoren moeten vaak extreme elektrische en natuurlijke omstandigheden doorstaan, waardoor hun uitvalpercentage hoog is. Vanwege praktische omstandigheden is de controle over elektrische en natuurlijke omstandigheden beperkt. Het is daarom nog belangrijker om de betrouwbaarheid van hun verbinding in het primaire systeem te waarborgen om zich beter aan te passen aan de omgeving.

1.3 Onvolmaakte traditionele technologie voor buitentransformatoren

Voor de verbinding tussen de paalkop van buitentransformatoren en koperstaven is het contactoppervlak onvoldoende. Tijdens lange periodes van buitenbedrijf kan de kwaliteit van deze verbinding rechtstreeks invloed hebben op de lijnbelasting. Een klein contactoppervlak, slecht contact en hoge contactweerstand kunnen leiden tot warmteopwekking. Als dit niet tijdig wordt ontdekt en verholpen, kan dit de paalkop en de verbonden koperstaaf doen smelten. Langdurige overbelasting en extreem hoge temperaturen kunnen zelfs de buitentransformator laten smelten.

2. Staat van storingen bij stroomtransformatoren in onderstations onder beheer van een bepaalde energieleverancier

Er zijn in totaal vijf buitensonderstations onder beheer van een bepaalde energieleverancier. Daaronder zijn in de 10kV-uitgangslijnen en de laagspanningskant van de hoofdtransformator van 35kV Onderstation 1 en Onderstation 2, 33 droogtype buisvormige stroomtransformatoren van model LBZW - 10. De bedrading paalkoppen zijn van het schroefmodel, en de verbonden aluminium (koper) staven worden vastgezet op de schroeven met twee boven- en ondermoeren. Er zijn herhaaldelijk storingen voorgekomen zoals warmteopwekking bij de paalkoppen en de verbonden aluminium (koper) staven, en zelfs smelting van aluminium staven en schade aan stroomtransformatoren.

Via statistische analyse van de storingen en gebreken van de belangrijkste primaire apparatuur van Onderstation 1 in 2008, 2009 en 2010: Van de vijf soorten primaire hoofdapparatuur, namelijk stroomtransformatoren, hoofdtransformatoren, schakelaars en spanningstransformatoren, is het storingpercentage van stroomtransformatoren 28%, het hoogste. Dit toont aan dat onder dezelfde werkomstandigheden stroomtransformatoren meer geneigd zijn tot storingen dan andere apparatuur. Diepgaande analyse toont aan dat het aantal storingen in deze drie jaar direct gerelateerd is aan de tijd. De specifieke details staan in de volgende tabel weergegeven.

Uit de tabel is te zien dat storingen geconcentreerd zijn in het regenseizoen van mei tot augustus (vooral in juni). Het gemiddeld maandelijkse aantal storingen in drie jaar bedraagt 1,17 keer, wat aantoont dat hoe groter de lijnbelasting, hoe gevoeliger stroomtransformatoren zijn voor storingen.

Diepgaande analyse van het aantal storingen toont aan dat de belangrijkste storingfactoren zijn: van 2008 tot 2010 werden 14 storingen veroorzaakt door fouten bij de verbindingen van stroomtransformatoren, en 2 storingen werden veroorzaakt door blikseminslagen en andere factoren. Afgezien van de twee gevallen van directe schade door blikseminslagen in 2008 en 2009, liggen de andere storingpunten bij de verbindingen tussen de paalkoppen en aluminium (koper) staven.

De belangrijkste methoden voor storingbehandeling zijn: schroeven opnieuw aandraaien en beschadigde moeren en tussenschotten vervangen; beschadigde aluminium staven vervangen; de stroomtransformator vervangen (wanneer de paalkop beschadigd is en de isolatietest mislukt). Deze methoden kunnen echter niet fundamenteel dergelijke storingen elimineren.

3. Analyse van oorzaken van storingen bij stroomtransformatoren en tegenmaatregelen

Door analyse wordt aangenomen dat er vier hoofdoorzaken zijn voor storingen bij buitentransformatoren van 10kV:

3.1 Apparaatgerelateerde redenen

De structuur van de stroomtransformator zelf is onlogisch.

3.2 Menselijke redenen

Het technische niveau van het onderhoudspersoneel is niet hoog, en het dagelijkse onderhoud is onvoldoende.

3.3 Methodeproblemen

Storingen oplossen op basis van ervaring, met gebrek aan gerichte methoden.

3.4 Koppelingsfactoren

Stroomtransformatoren werken langdurig onder hoge belasting, en het onderstation bevindt zich in een vochtig berggebied, waardoor de verbindingen vatbaar zijn voor corrosie en oxidatie.

Het is bevestigd dat de primaire oorzaak de onlogische structuur van de stroomtransformator zelf is. Het contactoppervlak tussen de schroefachtige bedrading paalkop en de koperstaaf is te klein, wat de belangrijkste oorzaak is van de smelting van de aluminium staaf en de hitteschade aan de stroomtransformator. Het verbeteren van de verbinding tussen de paalkop van de buitentransformator en de koperstaaf, het vergroten van het contactoppervlak en het verminderen van de contactweerstand zijn de richtingen voor verbetering. Eerst wordt overwogen een verbindingsklem te ontwerpen om dit te realiseren.

4. Specifieke implementatie
4.1 Bevestig de specificaties van de klem

Volgens de buitenste doorsnede van de schroef (12mm, grove draad) van de paalkop van de 10kV buitentransformator in Onderstation 1, wordt een dubbele gaten paal-klem met model M - 12 bij de fabrikant besteld.

4.2 Proefinstallatie en -validatie

Installeer de verbeterde klem die voldoet aan de norm GB - 2314 - 2008 in de proefruimte van de afdeling op de proefstroomtransformator. Het blijkt dat deze nauw contact kan maken met de paalkop en het contactoppervlak kan vergroten.

4.3 Volledige toepassing in het onderstation

Schroef de dubbele gaten koper paal-klem vast op de schroef van de stroomtransformator, en draai de fixeer-schroef strak om het contactoppervlak en de verbindingsterugkracht te waarborgen en de contactweerstand te verlagen. Voer een volledige test uit in Onderstation 1 om de verbinding tussen de paalkop van de buitentransformator en de koperstaaf te verbeteren.

5. Effectcontrole

Na een half jaar van daadwerkelijke werking en observatie en analyse van de installatie van de dubbele gaten paal-klem op de paalkoppen van 10kV buitentransformatoren in het hele Onderstation 1, worden de volgende conclusies getrokken:

5.1 Verbetering van het contactoppervlak

Vóór de verbetering was het contactoppervlak tussen de paalkop en de koperstaaf 2,26 cm². Na de verbetering is het 15 cm², en de uitbreidingsratio bedraagt 563,7%.

5.2 Vermindering van de contactweerstand

Gemeten met een lusweerstandsmeetinstrument, is de contactweerstand wanneer de paalkop direct de aluminium staaf vastzet vóór de verbetering 608 µΩ. Na de verbetering (vastgezet met een dubbele gaten koper paal-klem) is het 460 µΩ, en de reductieratio bedraagt 24,3%.

5.3 Temperatuurreductie

Bij dezelfde belasting (150A) is de infrarood afbeelding temperatuurmeting vóór de verbetering 52°C, en na de verbetering 46°C, en de temperatuurreductieratio is 11,5%.

5.4 Uitvalsreductie

Bijhouden en onderzoeken van de verbeterde stroomtransformatoren. De storingstatistiek tijdens het regenseizoen (mei tot augustus) toont aan dat: het totale aantal storingen vóór de verbetering is 14 keer (gemiddeld 3,67 keer per maand), en het totale aantal storingen na de verbetering is 1 keer (veroorzaakt door een blikseminslag in juni). Het aantal storingen tijdens het regenseizoen is afgenomen van bijna 1,17 keer per maand tot 0,25 keer per maand.

Na de transformatie zijn, afgezien van de storing veroorzaakt door de blikseminslag, geen storingen zoals warmteopwekking en smelten meer voorgekomen. Het percentage van het aantal storingen van stroomtransformatoren ten opzichte van de belangrijkste primaire apparatuur is gedaald tot minder dan 15%. Door de installatie van de verbeterde dubbele gaten koper paal-klem op de paalkoppen van 10kV buitentransformatoren in het hele Onderstation 1, is het contactoppervlak vergroot, de contactweerstand verminderd, en is het uitvalpercentage van buitentransformatoren succesvol verlaagd.Op basis van een 10kV-lijn die 12 uur zonder stroom is, een stroom van 200A, en een elektriciteitsprijs van 0,5 yuan, kan elke vermindering van een stroomonderbreking de elektriciteitskosten met ongeveer meer dan 20.000 yuan verhogen. Tien keer kan meer dan 200.000 yuan bereiken, wat niet alleen de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening verbetert, maar ook enorme economische voordelen biedt aan het bedrijf.