Analise en Behandeling van Meetafwykings by 'n 35 kV Buitentransformator

1. Inleiding

Frequente voorkoms van PT-uitbrand en primêre-kant fusie smelt in gekombineerde transformateurs lei tot onakkurate energiemeter meting en bedreig ernstig die veilige operasie van die kragnetwerk. Hierdie artikel fokus op die herhaalde PT-skade en fusie-smelprobleme van 'n 35 kV gekombineerde transformator, ondersoek die foute, stel oplossings voor, en herstel die verkeerde elektrisitehoeveelheid deur korreksiefaktore. Dit verminder effektief kragverliese en verminder diensrisiko's.

1.1 Inleiding tot Gekombineerde Transformators

In die kragstelsel is gekombineerde transformators sleutelkomponente van meet- en beskermingsapparate. Samengestel uit spanningstransformateurs (PT) en stroomtransformateurs, maak hulle gebruik van die spoelingverskil tussen primêre en sekondêre spoels om groot primêre-kant strome en hoë spannings om te skakel na klein strome en spannings wat geskik is vir sekondêre instrumente en relaisbeskerming. Tegelyk bewerkstellig hulle elektriese isolering tussen die primêre en sekondêre kante om die veiligheid van personeel en toerusting op die sekondêre kant te verseker.

2. Gevaars van Gekombineerde Transformatorfoute

As 'n kernmeettoestel in die kragstelsel is die PT van 'n gekombineerde transformator verantwoordelik vir die omskakeling van hoë-spanningseine na lae-spanningseine vir meet/beskermingsapparate. Wanneer die PT beskadig is of die hoë-spanningsfusie smelt, is die gevaars as volg:

• Vermindering van Meetakkuraatheid : PT-skade en fusiesmelting kan fout veroorsaak in die elektrisiteitmeteringstelsel, wat meetakkuraatheid beïnvloed en betwistings tussen kragverskaffers en gebruikers veroorsaak.

• Toename in Toerustingfoutkoers : PT-skade kan slegsitemspanningonevenwichtigheid (te hoog/te laag) veroorsaak, wat sistembalans verstoor; transformatorfoute kan ook ongewone operasie van beskermingsapparate veroorsaak, wat die foutrisiko van ander toerusting verhoog.

• Persoonlike Veiligheidsgevaars : Gekombineerde transformators is hoë-spanningstoerusting. Skade kan lei tot isolasiebreek en lek, wat die persoonlike veiligheid van operasie- en onderhoudspersoneel bedreig.

3. Oorsake van Oorspanningfoute in Gekombineerde Transformators

Tydens werklike operasie ervaar gekombineerde transformators dikwels hoë-spanningsfusie smelting en PT-uitbrand. Die hoofoorsake sluit in:

• Ferromagnetiese Resonansie Oorspanning : Ferromagnetiese komponente is lineêr onder spesifiseerde spanning. Tydens foute word die magneetkoring gesaturateerd, en induktiwiteit verander nie-lineêr. Dit vorm 'n oscillasiekring met stelselkapasiteit, wat kontinue ferromagnetiese resonansie aktiveer. Die oorspanning veroorsaak frequente fusie-smelting/uitbrand van PT-hoë-spanningsfusies, wat die netveiligheid bedreig.

• Oormatige Sekondêre Lading : Oormatige sekondêre lading laat die transformator baie warmte geneer met moeilike warmte-afvoer. Die interne windingstemperatuur styg te hoog, uiteindelik lei dit tot PT-uitbrand.

• Primêre-Sekondêre Kant Kortsluiting : Kortsluitings op die primêre/sekondêre kant van die PT genereer groot strome, wat hoë-spanningsfusiesmelt en toerustingbeskadiging veroorsaak.

• Skakel Oorspanning : Onjuiste operasie genereer oorspanning, wat die PT-hoë-spanningsfusie laat smelt.

• Bliksem Oorspanning : Direkte/induktiewe bliksem oorspanning breekt die windingisolering af, wat toerusting beskadig.

4. Gevallestudie
4.1 Basiese Klantinligting

Op 23 Augustus 2021 het 'n A-fase PT-uitbrandfout in die gekombineerde transformator van 'n 35 kV-klant voorgekom, wat tot onakkurate energiemetering gelei het. In die voorgaande jaar het hierdie gekombineerde transformator 3 foute ervaar. Vóór Januarie 2021 is die klant deur die 35 kV Shazi Substation met normale metering bekragtig. Na Augustus 2021 is die bekragtiging verander na die 35 kV uitgangslyn van die 110 kV Zhoujiaba Substation (Zhouwan Lyn #353 en Zhouri Lyn #354 dubbel-sirkel bekragtiging). Die totale lynlengte is ongeveer 1.5 km. Die 35 kV-kant is via 'n boogdempende spoel aangesluit. Die meetpunte is by die 2-sirkel 35 kV uitgangslyne van die 110 kV Zhoujiaba Substation ingestel. Die primêre bedraad is in Figuur 1 getoon.

4.2 Meetpunte en Fouttydlyn

Albei meetpunte gebruik 35 kV gekombineerde transformators, met driefase drie-wire verbinding en V/V verbinding vir spanningstransformateurs. Daarvan:

• 35 kV Zhouri Lyn #354 (Meetpunt 2): Bedryf normaal, geen foute;

• 35 kV Zhouwan Lyn #353 (Meetpunt 1): Frekwente foute.

Fouttydlyn:

• 23 Augustus 2021: Eerste PT-uitbrand, vervang met produkte van Henan Xinyang Hutong Electric Co., Ltd.;

• 4 Maart 2022: PT brand weer uit, vervang met gekombineerde transformators van Jiangxi Gandi Electric Co., Ltd.;

• 13 Junie 2022: C-fase hoë-spanningsfusie smelt, spanning verloor;

• 21 September 2022: A-fase hoë-spanningsfusie smelt, spanning verloor weer.

4.3 Foutanalise

Toe die fout voorgekom het, was die klantlast lig, die sekondêre bedraad was normaal, en daar was geen kortsluiting nie. Na toetsing:

• Die lyn grondweerstand is in orde, en dit behoort tot 'n nie-effektiewe grondstelsel. Grondfoute kan maklik bliksemstroom verhinder om te ontlad, wat fusiesmelting veroorsaak;

• Daar was geen oorspanning tydens bedryf en instandhouding, menslike faktore is uitgesluit.

Gekombineer met foutverskynsels en algemene oorsake, is die hoofoorsaak bepaal as ferromagnetiese resonansie oorspanning, met spesifieke aktiveringsscenario's:

• Getrigger deur Grondfoute: Wanneer 'n enkele fase grond op die lyn voorkom, vorm die PT-winding en lyn-na-grond kapasiteit 'n parallelkret, wat die voorwaardes vir ferromagnetiese resonansie bevredig. Enkele fase grond laat die spanning van die ander twee fases styg, die yskern satureer vinnig, en resonansie laat die windingstroom skyf, wat die hoë-spanningsfusie laat smelt; langtermyn oorskakelstroom sal ook die PT laat uitbrand.

• Getrigger deur Onjuiste Operasie: Die driefase last van die stelsel is basies gebalanseerd, maar tydens skakeloperasies is die drie fases nie gesinkroniseer (sluit/open nie gelyktydig nie), wat inslaagsstroom in die spanningstransformatorwinding en yskernsaturatie veroorsaak, wat ferromagnetiese resonansie oorspanning aktiveer.

4.4 Oplossings

Na analise van die foutoorzake, word die volgende maatreëls geneem:

• Installeer Harmonieke Eliminasietoestelle: Installeer 1 stel harmonieke eliminasietoestelle aan die 35 kV buskant van die substation om die herhalings van ferromagnetiese resonansie te onderdruk.

• Oorspanningsbeskerming op Sekondêre Kant: Installeer oorspanningsbeskermingstoestelle op die sekondêre kant om oorspanning veroorsaak deur omgewingsfaktore te weerstaan en die interne isolering van die transformator te beskerm.

• Harmonieke Opsporing en Behandeling: Gebruik 'n ter plaatse elektrisite-meter kalibreerder om harmonieke in die sekondêre spanning te meet. Indien daar afwykings is, moedig gebruikers aan om dit te behandel om voldoening aan GB/T 14549-1993 "Kragkwaliteit - Harmonieke in Openbare Kragnetwerke" te verseker: Totale harmoniese vertekningsgraad van 35 kV spanning ≤ 3%, oneven-orde harmonieke ≤ 2.4%, ewe-orde harmonieke ≤ 1.2%.

Implementasie-effek: Na die implementasie van die maatreëls, bedryf die gekombineerde transformator normaal, sonder PT-uitbrand of fusiesmelting foute.

4.5 Elektrisitehoeveelheid Verrekeningberekening

Die akkuraatheid van elektrisite-metering is verbandhoudend met die ekonomiese belange van beide kragverskaffers en -verbruikers. Foute vereis elektrisitehoeveelheid verrekening. Hierdie artikel neem die derde fout as voorbeeld en gebruik die korreksiefaktormetode vir berekening:

Prinsipe: Vergelyk die aktiewe krag tydens korrekte en onkorrekte metering om die korreksiefaktor k te verkry, en bereken dan die verrekeningelektrisitehoeveelheid \(\Delta W\). Gestel dat die driefase last gebalanseerd is, is die formule vir die korreksiefaktor k as volg:

(1) Uitleg van Korreksiefaktor k

Wanneer k > 1, is die aktiewe krag tydens korrekte metering groter as tydens onkorrekte metering. Die energiemeter registreer te min elektrisiteit tydens die fout, en die klant moet die elektrisitehoeveelheid aanvul. Wanneer k = 1, meet die energiemeter korrek. Wanneer 0 < k < 1, registreer die energiemeter te veel elektrisiteit, en die elektrisitehoeveelheid moet aan die klant terugbetaal word. Wanneer k < 0, draai die energiemeter om, en die klant moet die elektrisitehoeveelheid aanvul.

(2) Klant-verwante Meteringparameters

Die klant se ontvangkapasiteit is 2500 kVA, en die meteringmetode is hoë-spanning hoë-metering (gemete deur 'n hoë-spanning gekombineerde meteringdoos). Die spanningverhouding is 35000 V/100 V, en die stroomverhouding is 50 A/5 A. Die integrale meteringvermenigvuldiger is 3500. Die energiemeterkapasiteit is 3&times;100 V/3&times;1.5 - 6 A, met 'n akkuraatheid van 0.5S.

Die klant se derde fout het op 13 Junie 2022 voorgekom, met fase C wat spanning verloor het. Die krag is ongeveer om 08:00 op 4 Augustus 2022 herstel. Tydsgebasse elektrisitetarie is sedert 1 Julie 2022 geïmplementeer. Die ingesamelde data soos stelselspanning, krag, en kragfaktor word in Tabel 1 getoon.

Berekening van Verrekeningelektrisitehoeveelheid vir die Eerste Stadium

Soos uit Tabel 1 kan sien, tydens die tydperk van 13 Junie 2022 tot 30 Junie 2022, is die spanning van fase A normaal, die gemiddelde kragfaktor is 0.82, en die elementhoek is 34&deg;(L). Dan is die kragfaktorhoek &phi;=4&deg;(L). Gestel dat die last gebalanseerd is, is die korreksiefaktor:

Die berekening van die verrekeningelektrisitehoeveelheid is as volg:

Uit Formule (2) en Formule (3) kan sien dat k > 1, wat beteken dat die elektrisiteit onder-geregistreer is, en 'n addisionele elektrisitehoeveelheid van 15,134 kWh moet herstel word.(2) Berekening van Verrekeningelektrisitehoeveelheid vir die Tweede Stadium.Tydens die tydperk van 1 Julie 2022 tot 4 Augustus 2022, is die spanning van fase A normaal, die gemiddelde kragfaktor is 0.87, en die elementhoek is 29&deg;(L). Dan is die kragfaktorhoek &phi;=0&deg;. Gestel dat die last gebalanseerd is, is die korreksiefaktor:

Die berekening van die verrekeningelektrisitehoeveelheid is as volg:

Uit Formule (4) en Formule (5) kan sien dat k > 1, wat beteken dat die elektrisiteit onder-geregistreer is, en 'n addisionele elektrisitehoeveelheid van 51,996 kWh moet herstel word.Totale verrekeningelektrisitehoeveelheid wat herstel moet word:

5. Gevolgtrekking

Tydens werklike operasie, brand gekombineerde transformators dikwels uit en smelt hoë-spanningsfusies, wat die veiligheid van die kragnetwerk ernstig bedreig. Gewoonlik resulteer sulke probleme uit resonerende oorspanning, saam met onjuiste toerustingontwerp/keuse en parametermispassing.

By foutanalise: Eerstens, kontroleer vir transformatordefekte en verifieer hoë-spanningsfusiekapasiteit. Tweedens, installeer gepaste primêre harmonieke eliminasietoestelle om resonerende oorspanning te hanteer. Na 'n ongeluk, reageer vinnig en handel korrek om verswaring en sosiale impak te vermy. Laastens, leer uit ervaring, verbeter foutoplosvaardighede, en verseker kragnetwerkveiligheid.