Jakie są metody zmniejszenia wskaźnika awarii zewnętrznych prądnic?

1. Badania i tło
1.1 Waga transformatorów prądowych

Transformatory prądowe odgrywają rolę w przekształcaniu prądu oraz izolacji elektrycznej. Przekształcają duży prąd systemu pierwotnego w proporcjonalnie mniejszy prąd wtórny, który jest dostarczany do urządzeń pomiarowych, ochrony relacyjnej i urządzeń automatycznych. W systemie energetycznym rola transformatorów prądowych jest niezastąpiona i bezpośrednio odgrywa kluczową rolę w bezpiecznym i stabilnym działaniu sieci energetycznej.

1.2 Trudne warunki pracy transformatorów prądowych na zewnątrz

Transformatory prądowe na zewnątrz często podlegają nietypowym warunkom elektrycznym i naturalnym, dlatego ich wskaźnik awarii jest wyższy. Ze względu na rzeczywiste warunki kontrola nad środowiskiem elektrycznym i naturalnym jest ograniczona. Dlatego jeszcze bardziej konieczne jest zapewnienie niezawodności ich połączenia w systemie pierwotnym, aby lepiej przystosować się do środowiska.

1.3 Niedoskonała tradycyjna technologia transformatorów prądowych na zewnątrz

Dla połączenia między głowicą stosu transformatorów prądowych na zewnątrz a paskami miedziowymi powierzchnia kontaktu jest niewystarczająca. W trakcie długotrwałego działania na zewnątrz, czy połączenie jest dobre i niezawodne直接影响了线路的负载能力。接触面小、接触不良和接触电阻过大都会导致发热。如果不能及时发现并处理，会烧毁桩头和连接的铜排。长期过载和温度过高甚至可能烧毁户外电流互感器。 2. 某供电局管辖变电站内电流互感器的故障情况 某供电局管辖范围内共有五个户外变电站。其中，在1号35kV变电站和2号35k辆变电站的10kV出线及主变压器低压侧，有33台型号为LBZW-10的干式户外柱式电流互感器。接线桩头为螺栓型，连接的铝（铜）排通过上下两个螺母固定在螺栓上。多次发生桩头和连接铝（铜）排发热，甚至铝排熔化、电流互感器损坏等故障。 通过对1号变电站在2008年、2009年和2010年的主要一次设备故障缺陷统计分析：在电流互感器、主变压器、隔离开关、电压互感器五种一次主要设备中，电流互感器的故障比例为28%，居首位。这表明在相同运行条件下，电流互感器比其他设备更容易发生故障。深入分析显示，这三年的故障次数与时间直接相关，具体详见下表。 从表中可以直观地看出，故障集中在5月至8月的汛期（特别是6月份）。三年平均每月故障次数达到1.17次，说明线路负载越大，电流互感器越容易发生故障。 对故障发生次数的深入分析显示，主要故障因素是：2008年至2010年间，由电流互感器接头故障引起的故障14次，由雷击等因素引起的故障2次。除2008年和2009年两次直接由雷击造成损坏外，其他故障点均在桩头与铝（铜）排的连接处。 主要的故障处理方法是：重新紧固螺丝，更换损坏的螺母和垫片；更换损坏的铝排；更换电流互感器（当桩头损坏且绝缘试验不合格时）。但这些方法无法从根本上消除此类故障。 3. 电流互感器故障原因分析及对策 经过分析，认为户外10kV电流互感器故障的主要原因有以下四个方面： 3.1 设备原因 电流互感器本身的结构不合理。 3.2 人为原因 人员维护技术水平不高，日常维护不到位。 3.3 方法问题 基于经验解决故障，缺乏针对性的方法。 3.4 环节因素 电流互感器长时间高负荷运行，变电站位于潮湿山区，因此接头容易腐蚀氧化。 确认主要原因在于电流互感器本身结构不合理。螺栓型接线桩头与铜排的接触面太小，这是铝排熔化和电流互感器热损的主要原因。改善户外电流互感器桩头与铜排的连接状况，增大接触面积，减小接触电阻成为改进方向。初步设想设计一种连接线夹来实现这一目标。 4. 具体实施 4.1 确定线夹规格 根据1号变电站10kV户外电流互感器桩头螺栓外径（12mm，粗牙），向厂家定制双孔杆夹线夹，型号为M-12。 4.2 试装验证 在部门试验区内试验电流互感器上安装符合GB-2314-2008标准的改进线夹，发现其能与桩头紧密接触，并扩大接触面积。 4.3 全站试验应用 将双孔铜杆夹线夹拧入电流互感器的螺栓上，紧固固定螺丝，确保接触面积和连接牢固性，减少接触电阻。对1号变电站进行全站试验，改善户外电流互感器桩头与铜排的连接状况。 5. 效果检验 经过半年的实际运行观察和分析，在1号变电站全部10kV户外电流互感器桩头上安装双孔杆夹线夹后，得出以下结论： 5.1 接触面积改善 改进前，桩头与铜排的接触面积为2.26cm²。改进后为15cm²，扩大比率达到563.7%。 5.2 接触电阻降低 用回路电阻测量仪测量，改进前桩头直接固定铝排的接触电阻为608μΩ。改进后（用双孔铜杆夹线夹固定）为460μΩ，降低比率为24.3%。 5.3 温度降低 在相同负载（150A）下，改进前红外成像测温值为52℃，改进后为46℃，降温率为11.5%。 5.4 故障率降低 跟踪调查改进后的电流互感器。汛期（5月至8月）故障统计显示：改进前总故障次数为14次（平均每月3.67次），改进后总故障次数为1次（6月份因雷击引起）。汛期故障次数从每月近1.17次降至每月0.25次。 改造后，除了一次因雷击引起的故障外，未再发生发热、烧毁等故障。电流互感器在主要一次设备中的故障比例下降到15%以下。在1号变电站全部10kV户外电流互感器桩头上安装改进的双孔铜杆夹线夹，增大了接触面积，降低了接触电阻，成功降低了户外电流互感器的故障率。 根据10kV线路停电12小时、电流200A、电价0.5元计算，每减少一次停电可增收电费约2万元以上。十次可达到20万元以上，不仅提高了供电可靠性，还为企业带来了巨大的经济效益。">Przepraszam, wygląda na to, że część tekstu została przypadkowo dodana do tłumaczenia. Oto poprawione tłumaczenie:

2. Stan uszkodzeń transformatorów prądowych w podstacjach podległych pewnemu zarządowi energii

Pod zarządem pewnego zarządu energii znajduje się łącznie pięć podstacji na zewnątrz. Wśród nich, w 10kV linii wychodzących i stronie niskiego napięcia głównego transformatora w podstacji 35kV nr 1 i nr 2, znajduje się 33 suchych, kolumnowych transformatorów prądowych modelu LBZW - 10. Głowice połączeń są typu śrubowego, a połączone paski aluminium (miedzi) są zamocowane na śrubach przez dwie orzechy górne i dolne. Wiele razy wystąpiły awarie takie jak nagrzewanie się głowic połączeń i połączonych pasków aluminium (miedzi), a nawet topienie się pasków aluminium i uszkodzenie transformatorów prądowych.

Poprzez statystyczną analizę usterek i defektów głównego sprzętu pierwotnego w podstacji nr 1 w latach 2008, 2009 i 2010: spośród pięciu rodzajów głównego sprzętu pierwotnego, tj. transformatorów prądowych, głównych transformatorów, rozłączników i transformatorów napięcia, proporcja usterek transformatorów prądowych wyniosła 28%, co jest najwyższa. To pokazuje, że w tych samych warunkach eksploatacyjnych, transformatory prądowe są bardziej narażone na uszkodzenia niż inne urządzenia. Głęboka analiza pokazuje, że liczba usterek w tych trzech latach jest bezpośrednio związana z czasem. Szczegóły przedstawione są w poniższej tabeli.

Można intuicyjnie zobaczyć z tabeli, że uszkodzenia koncentrują się w okresie powodziowym od maja do sierpnia (zwłaszcza w czerwcu). Średnia miesięczna liczba usterek w ciągu trzech lat wynosi 1,17 razy, co oznacza, że im większy obciążenie linii, tym częściej transformatory prądowe ulegają uszkodzeniom.

Głęboka analiza liczby wystąpień uszkodzeń pokazuje, że główne czynniki uszkodzeń to: od 2008 do 2010 roku, 14 uszkodzeń było spowodowanych usterek w złączach transformatorów prądowych, a 2 uszkodzenia były spowodowane uderzeniami piorunów i innymi czynnikami. Poza dwoma przypadkami bezpośredniego uszkodzenia przez pioruny w 2008 i 2009 roku, pozostałe punkty uszkodzeń znajdują się w złączach między głowicami połączeń a paskami aluminium (miedzi).

Główne metody usuwania usterek to: ponowne zacieśnianie śrub i wymiana uszkodzonych orzechów i podkładów; wymiana uszkodzonych pasków aluminium; wymiana transformatora prądowego (gdy głowica połączenia jest uszkodzona i test izolacji nie powiódł się). Jednak te metody nie mogą fundamentalnie eliminować takich usterek.

3. Analiza przyczyn uszkodzeń transformatorów prądowych i środki zaradcze

Po analizie uważa się, że istnieją cztery główne przyczyny uszkodzeń transformatorów prądowych 10kV na zewnątrz:

3.1 Przyczyny sprzętowe

Struktura samego transformatora prądowego jest nierozsądna.

3.2 Czynniki ludzkie

Poziom techniczny obsługi personelu jest niski, a codzienne utrzymanie nie jest odpowiednie.

3.3 Problemy metodologiczne

Rozwiązywanie usterek opiera się na doświadczeniu, brakuje skierowanych metod.

3.4 Czynniki połączeń

Transformatory prądowe działają pod dużym obciążeniem przez długi czas, a podstacja znajduje się w wilgotnej, górskiej strefie, więc złącza są podatne na korozję i utlenianie.

Zostało potwierdzone, że główna przyczyna to nierozsądna struktura samego transformatora prądowego. Powierzchnia kontaktu między głowicą połączenia śrubowego a paskiem miedziowym jest zbyt mała, co jest główną przyczyną topienia się paska aluminium i uszkodzenia transformatora prądowego przez nagrzewanie. Poprawa stanu połączenia między głowicą transformatora prądowego na zewnątrz a paskiem miedziowym, zwiększenie powierzchni kontaktu i zmniejszenie oporu kontaktowego stały się kierunkami poprawy. Początkowo przewiduje się zaprojektowanie zacisku przewodowego, aby to osiągnąć.

4. Konkretna implementacja
4.1 Określenie specyfikacji zacisku przewodowego

Na podstawie zewnętrznego średnicy śruby (12mm, grubozębna) głowicy połączenia transformatora prądowego 10kV na zewnątrz w podstacji nr 1, zamówiono u producenta niestandardowy zacisk przewodowy z dwoma otworami, model M - 12.

4.2 Doświadczalna instalacja i weryfikacja

Zainstalowano poprawiony zacisk przewodowy spełniający standard GB - 2314 - 2008 w obszarze testowym departamentu na transformatorze prądowym testowym. Stwierdzono, że może być w ciasnym kontakcie z głowicą połączenia i rozszerzać powierzchnię kontaktu.

4.3 Pełny test w podstacji

Wkręcono zacisk przewodowy z dwoma otworami do śruby transformatora prądowego i zacieśnić śrubę mocującą, aby zapewnić powierzchnię kontaktu i solidność połączenia, a także zmniejszyć opór kontaktowy. Przeprowadzono pełny test w podstacji nr 1, aby poprawić stan połączenia między głowicą transformatora prądowego na zewnątrz a paskiem miedziowym.

5. Kontrola efektu

Po półrocznej faktycznej eksploatacji, obserwacji i analizie montażu zacisku przewodowego z dwoma otworami na głowicach połączeń transformatorów prądowych 10kV na zewnątrz w całej podstacji nr 1, wyciągnięto następujące wnioski:

5.1 Poprawa powierzchni kontaktu

Przed poprawą, powierzchnia kontaktu między głowicą połączenia a paskiem miedziowym wynosiła 2,26cm². Po poprawie wynosi 15cm², a współczynnik powiększenia wynosi 563,7%.

5.2 Zmniejszenie oporu kontaktowego

Pomiar oporu pętli przyrządem do pomiaru oporu pętli, opór kontaktowy, gdy głowica połączenia bezpośrednio mocuje pasek aluminium przed poprawą wynosił 608μΩ. Po poprawie (zmocowany zaciskiem przewodowym z dwoma otworami) wynosi 460μΩ, a współczynnik zmniejszenia wynosi 24,3%.

5.3 Zmniejszenie temperatury

Przy tym samym obciążeniu (150A), wartość pomiaru temperatury za pomocą termografii przed poprawą wynosiła 52°C, a po poprawie 46°C, a współczynnik zmniejszenia temperatury wynosi 11,5%.

5.4 Zmniejszenie wskaźnika awarii

Śledzenie i badanie poprawionych transformatorów prądowych. Statystyka uszkodzeń w okresie powodziowym (maj-sierpień) pokazuje, że: całkowita liczba uszkodzeń przed poprawą wynosiła 14 razy (średnio 3,67 razy na miesiąc), a całkowita liczba uszkodzeń po poprawie wynosi 1 raz (spowodowany uderzeniem pioruna w czerwcu). Liczba uszkodzeń w okresie powodziowym zmalała z prawie 1,17 razy na miesiąc do 0,25 razy na miesiąc.

Po modernizacji, poza uszkodzeniem spowodowanym uderzeniem pioruna, nie wystąpiły żadne uszkodzenia takie jak nagrzewanie się i spalanie. Proporcja liczby uszkodzeń transformatorów prądowych wśród głównego sprzętu pierwotnego spadła do poniżej 15%.Montaż poprawionego zacisku przewodowego z dwoma otworami na głowicach połączeń transformatorów prądowych 10kV na zewnątrz w całej podstacji nr 1 zwiększa powierzchnię kontaktu, zmniejsza opór kontaktowy i pomyślnie zmniejsza wskaźnik awarii transformatorów prądowych na zewnątrz.

Obliczając na podstawie 10kV linii bez zasilania przez 12 godzin, prąd 200A i cenę energii 0,5 yuan, każde zmniejszenie jednego wyłączenia zasilania może zwiększyć opłatę za energię o około więcej niż 20 000 yuan. Dziesięć razy może wynieść więcej niż 200 000 yuan, co nie tylko poprawia niezawodność zasilania, ale również przynosi ogromne korzyści ekonomiczne dla przedsiębiorstwa.