Які методи можна застосувати для зменшення коефіцієнта відмов зовнішніх трансформаторів струму?

1. Дослідження причин та фону
1.1 Важливість трансформаторів струму

Трансформатори струму відіграють роль у перетворенні струму та електричній ізоляції. Вони перетворюють великий струм первинної системи на пропорційний малий вторинний струм, який надається вимірювальним приладам, реле-защите та автоматичним пристроям. У енергетичній системі роль трансформаторів струму незамінна і відіграє ключову роль у безпечному та стабільному функціонуванні електромережі.

1.2 Складні умови роботи зовнішніх трансформаторів струму

Зовнішні трансформатори струму часто стикаються з аномальними електричними та природними умовами, тому їхня частота відмов тенденційно висока. Через практичні умови контролювання електричних та природних умов обмежено. Тому ще більш необхідно забезпечити надійність їхнього підключення в первинній системі, щоб краще адаптуватися до середовища.

1.3 Недосконалість традиційних технологій зовнішніх трансформаторів струму

Для підключення головки стовпа зовнішніх трансформаторів струму до медних шин контактна поверхня недостатня. Під час довготривалої роботи на відкритому повітря, чи добрі та надійні підключення напряму впливають на можливість завантаження лінії. Мала контактна поверхня, поганий контакт та надмірне опір контакту можуть спричинити нагрівання. Якщо це не виявлено та не вирішено вчасно, то це може спалити головку стовпа та підключену медну шину. Довготривале перевантаження та надмірно високі температури можуть навіть спалити зовнішній трансформатор струму.

2. Стан аварійності трансформаторів струму на підстанціях, які належать певній енергетичній компанії

Усього під управлінням певної енергетичної компанії є п'ять зовнішніх підстанцій. Серед них, на виходах 10кВ та нижньому боці основного трансформатора 35кВ Підстанції 1 та Підстанції 2, є 33 сухих зовнішніх стовпчатих трансформаторів струму моделі LBZW - 10. З'єднуючі головки є типу болт, а підключені алюмінієві (мідні) шини закріплені на болтах через дві верхню та нижню гайки. Багато разів відбувалися аварії, такі як нагрівання головок та підключених алюмінієвих (мідних) шин, а також плавлення алюмінієвих шин та пошкодження трансформаторів струму.

Шляхом статистичного аналізу аварій та дефектів основного первинного обладнання Підстанції 1 у 2008, 2009 та 2010 роках: серед п'яти типів основного первинного обладнання, таких як трансформатори струму, основні трансформатори, відключаючі пристрої та трансформатори напруги, частка аварій трансформаторів струму становить 28%, що є найвищою. Це показує, що за однакових умов експлуатації, трансформатори струму більш схильні до аварій, ніж інше обладнання. Глибокий аналіз показує, що кількість аварій протягом цих трьох років прямо пов'язана з часом. Конкретні деталі наведено в наступній таблиці.

Із таблиці можна直观地从表中可以看出，故障集中在5月至8月的汛期（尤其是6月）。三年平均每月故障次数达到1.17次，表明线路负载越大，电流互感器越容易发生故障。 深入分析故障发生的次数显示，主要故障因素是：从2008年到2010年，14次故障是由电流互感器接头处的故障引起的，2次故障是由雷击等其他因素引起的。除了2008年和2009年的两次直接由雷击造成的损坏外，其他故障点都在接线柱与铝（铜）排之间的连接处。 主要的故障处理方法有：重新拧紧螺丝并更换损坏的螺母和垫圈；更换损坏的铝排；更换电流互感器（当接线柱损坏且绝缘测试不合格时）。然而，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 通过分析认为，户外10kV电流互感器的故障主要有四个原因： #### 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 电流互感器长期在高负荷下运行，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。螺栓式接线柱与铜排接触面过小，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接线柱与铜排的连接状况，增加接触面积，减少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户外电流互感器接线柱的螺栓外径（12mm，粗牙），定制厂家生产的双孔杆夹线夹，型号为M - 12。 #### 4.2 试装验证 在部门试验区内安装符合GB - 2314 - 2008标准的改进线夹在试验电流互感器上，发现可以与接线柱紧密接触并扩大接触面积。 #### 4.3 全站试验应用 将双孔铜杆夹线夹旋入电流互感器的螺栓，并拧紧固定螺栓，确保接触面积和连接牢固，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接线柱与铜排的连接状况。 ### 5. 效果检验 经过半年的实际运行观察和分析，在1号变电站整个10kV户外电流互感器接线柱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，接线柱与铜排的接触面积为2.26cm²。改进后为15cm²，扩展比率达到563.7%。 #### 5.2 接触电阻降低 用回路电阻测量仪测量，改进前接线柱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，在汛期（5月至8月）的故障统计显示：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月因雷击造成）。汛期故障次数从每月近1.17次降至0.25次。 改造后，除了一次雷击造成的故障外，没有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。在整个1号变电站10kV户外电流互感器接线柱上安装改进后的双孔铜杆夹线夹，增加了接触面积，减少了接触电阻，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，每次减少一次停电可增加电费约2万元以上。十次可达20万元以上，不仅提高了供电可靠性，还给企业带来了巨大的经济效益。