Koji su metodi za smanjenje stopa otkaza vanjskih strujnih transformatora

1. Istraživanje Razloga i Pozadine
1.1 Važnost transformatora struje

Transformatori struje imaju ulogu transformacije struje i električne izolacije. Oni pretvaraju veliku struju primarnog sistema u proporcionalnu malu sekundarnu struju, koja se isporučuje merimacima, reljanskim zaštitama i automatskim uređajima. U sistemu snabdevanja električnom energijom, uloga transformatora struje je nezamenljiva i direktno igra ključnu ulogu u bezbednom i stabilnom radu mreže.

1.2 Teško radno okruženje transformatora struje na otvorenom

Transformatori struje na otvorenom često podnose abnormalne električne i prirodne uslove, pa je njihova stopa otkaza visoka. Zbog praktičnih uslova, kontrola nad električnim i prirodnim uslovima je ograničena. Stoga je još važnije osigurati pouzdanost njihove veze u primarnom sistemu kako bi bolje prilagodili okruženju.

1.3 Nepotpuna tradicionalna tehnologija transformatora struje na otvorenom

Za vezu između glave stapa transformatora struje na otvorenom i bakrenih šinica, površina kontakta nije dovoljna. Tijekom dugotrajnog rada na otvorenom, dobroća i pouzdanost veze direktno utiču na kapacitet opterećenja linije. Mala površina kontakta, loš kontakt i preveliki otpor kontakta mogu dovesti do zagrijavanja. Ako se to ne otkrije i ne obradi vremepuno, može doći do opeklinje glave stapa i povezane bakrene šinice. Dugotrajno preopterećenje i prekomjerna temperatura čak mogu dovesti do opeklinje transformatora struje na otvorenom.

2. Stanje grešaka transformatora struje u podstanicama pod nadležnošću određene elektrodistribucijske kompanije

Pod nadležnošću određene elektrodistribucijske kompanije se nalazi ukupno pet podstacija na otvorenom. Među njima, u 10kV izlaznim linijama i niskonaponskoj strani glavnog transformatora 35kV Podstanci 1 i 2, nalaze se 33 suhih stubastih transformatora struje modela LBZW - 10. Glave zavojnice su tipa šrafa, a spojene aluminijumske (bakrene) šinice fiksirane su na šrafovima putem gornjeg i donjeg muta. Dogodile su se mnoge greške poput zagrijavanja glava zavojnice i povezanih aluminijumskih (bakrenih) šinica, čak i taloženje aluminijumskih šinica i oštećenje transformatora struje.

Kroz statističku analizu grešaka i defekata glavnog primarnog opreme Podstanci 1 u 2008, 2009 i 2010. godini: među pet vrsta glavne primarne opreme, transformatora struje, glavnog transformatora, disjunktora i transformatora napona, udio grešaka transformatora struje iznosi 28%, što je najviše. To pokazuje da transformatori struje pod istim radnim uslovima više skloni su greškama nego druga oprema. Dublja analiza pokazuje da je broj grešaka u ovih tri godine direktno povezan s vremenom. Konkretni detalji su prikazani u sledecoj tabeli.

Iz tabele se može intuitivno videti da su greške koncentrisane u periodu poplavnih meseci od maja do avgusta (posebno u junu). Prosečan broj grešaka po mesecu u tri godine iznosi 1.17, što ukazuje da su transformatori struje skloniji greškama kada je opterećenje linije veće.

Dublja analiza broja događaja grešaka pokazuje da su glavni faktori grešaka: od 2008. do 2010. godine, 14 grešaka nastalo je zbog grešaka na spojevima transformatora struje, a 2 greške zbog udara munje i drugih faktora. Osim dva slučaja direktnog oštećenja udarima munje 2008. i 2009. godine, ostali tački grešaka su na spojevima između glava zavojnice i aluminijumskih (bakrenih) šinica.

Glavni metodi rešavanja grešaka su: ponovno zategivanje šrafova i zamena oštećenih matica i prstenova; zamena oštećenih aluminijumskih šinica; zamena transformatora struje (kada je oštećena glava zavojnice i test izolacije nije uspešan). Međutim, ovi metodi ne mogu fundamentalno eliminisati takve greške.

3. Analiza razloga grešaka transformatora struje i mere protivne akcije

Putem analize smatra se da postoje četiri glavna razloga grešaka u 10kV transformatorima struje na otvorenom:

3.1 Razlogi opreme

Sama struktura transformatora struje nije razumna.

3.2 Ljudski razlogi

Tehnička razine održavanja osoblja nisu visoke, a redovno održavanje nije dovoljno.

3.3 Problemi metoda

Rešavanje grešaka na osnovu iskustva, nedostatak ciljenih metoda.

3.4 Faktori vezani za lanac

Transformatori struje duži vremenski period rade pod velikim opterećenjem, a podstanica se nalazi u vlaznoj planinskoj oblasti, tako da su spojevi skloni koroziji i oksidaciji.

Potvrđeno je da je glavni razlog nepravilan dizajn samog transformatora struje. Površina kontakta između glave zavojnice sa šrafovima i bakrene šinice je prevelika, što je glavni razlog taloženja aluminijumskih šinica i opeklinje transformatora struje. Unapređenje uslova veze između glave zavojnice transformatora struje na otvorenom i bakrene šinice, povećanje površine kontakta i smanjenje otpora kontakta postali su smerovi unapređenja. Inicijalno se predviđa da se dizajnira spojnica žice da biste to postigli.

4. Konkretna implementacija
4.1 Određivanje specifikacije spojnica

Prema vanjskom prečniku šrafa (12mm, grubo navoje) glave zavojnice 10kV transformatora struje na otvorenom u Podstanci 1, naručiti dvostruku spojnicu sa proizvođača, sa modelom M - 12.

4.2 Probna instalacija i verifikacija

Instalirati poboljšanu spojnicu koja ispunjava standard GB - 2314 - 2008 u probnoj oblasti odseka na probnom transformatoru struje. Utvrđeno je da može biti u bliskom kontaktu sa glavom zavojnice i proširiti površinu kontakta.

4.3 Testiranje na celi podstanici

Uvrtiti dvostruku bakrenu spojnicu sa dva otvora u šrafe transformatora struje i zategnuti fiksni šrafi kako bi se osigurala površina kontakta i čvrstoća veze, smanjen otpor kontakta. Izvršiti testiranje na celi Podstanci 1 kako bi se unapredilo stanje veze između glave zavojnice transformatora struje na otvorenom i bakrene šinice.

5. Inspekcija efekta

Nakon polugodišnjeg stvarnog rada, promatranja i analize instalacije dvostrukih spojnica sa dva otvora na glavama zavojnice 10kV transformatora struje na otvorenom u celi Podstanci 1, dovedeni su sledeći zaključci:

5.1 Unapređenje površine kontakta

Pre unapređenja, površina kontakta između glave zavojnice i bakrene šinice iznosila je 2.26cm². Nakon unapređenja, ona iznosi 15cm², a stepen proširenja iznosi 563.7%.

5.2 Smanjenje otpora kontakta

Mereno instrumentom za merenje otpora kruga, otpor kontakta kada glava zavojnice direktno fiksira aluminijumsku šinicu pre unapređenja iznosi 608μΩ. Nakon unapređenja (fiksirano dvostrukom bakrenom spojnicom sa dva otvora), iznosi 460μΩ, a stopa smanjenja iznosi 24.3%.

5.3 Smanjenje temperature

Pod istim opterećenjem (150A), vrednost merenja temperature infracrvenom kamerom pre unapređenja iznosi 52°C, a nakon unapređenja 46°C, a stopa smanjenja temperature iznosi 11.5%.

5.4 Smanjenje stopa grešaka

Praćenjem i istraživanjem unapređenih transformatora struje, statistika grešaka tokom poplavne sezone (maja do avgusta) pokazuje da: ukupan broj grešaka pre unapređenja iznosi 14 (prosečno 3.67 po mesecu), a ukupan broj grešaka nakon unapređenja iznosi 1 (uzrokovana udarom munje u junu). Broj grešaka tokom poplavne sezone smanjen je sa gotovo 1.17 po mesecu na 0.25 po mesecu.

Nakon transformacije, osim greške uzrokovanje udarom munje, nisu se desile greške poput zagrijavanja i opeklinje. Udio broja grešaka transformatora struje među glavnim primarnim opremama smanjen je na manje od 15%.Instalacija unapređene dvostruke bakrene spojnica sa dva otvora na glavama zavojnice 10kV transformatora struje na otvorenom u celi Podstanci 1 povećala je površinu kontakta, smanjila otpor kontakta i uspešno smanjila stopu grešaka transformatora struje na otvorenom.

Razmatrajući da 10kV linija bude isključena 12 sati, struja 200A i cena struje 0.5 yuana, svako smanjenje isključivanja može povećati trošak struje za oko preko 20.000 yuana. Deset puta može doseći preko 200.000 yuana, što ne samo što unapređuje pouzdanost snabdevanja, već donosi i ogromne ekonomske koristi preduzeću.