35 kV tərəqqi transformatorunun miqyas anormaliyasının təhlili və işlənməsi

1. Giriş

Birleşik transformatörlerde PT (Potansiyel Transformatör) külmesi ve birincil taraftaki füze erimesinin sık meydana gelmesi enerji sayacı ölçümünün yanlış olmasına neden olur ve elektrik şebekesinin güvenli işletimini ciddi bir şekilde tehdit eder. Bu makale, 35 kV birleşik bir transformatördeki tekrarlayan PT hasarları ve füze erimesi sorunlarına odaklanıyor, arızanın nedenlerini araştırıyor, çözümler öneriyor ve düzeltme katsayıları aracılığıyla yanlış olan elektrik miktarını geri kazanıyor. Bu, etkili bir şekilde şebeke kayıplarını azaltır ve hizmet risklerini hafifletir.

1.1 Birleşik Transformatörler Hakkında Bilgi

Elektrik sisteminde, birleşik transformatörler ölçüm ve koruma cihazlarının ana bileşenleridir. Gerilim transformatörleri (PT) ve akım transformatörlerinden oluşan bu cihazlar, birincil ve ikincil bobinler arasındaki sarım farkını kullanarak büyük birincil akımları ve yüksek gerilimleri, ikincil aletlere ve röle korumasına uygun küçük akımlara ve gerilimlere dönüştürür. Ayrıca, birincil ve ikincil taraflar arasında elektriksel izolasyon sağlayarak, ikincil taraftaki personelin ve ekipmanların güvenliğini sağlar.

2. Birleşik Transformatör Arızalarının Tehlikeleri

Birleşik bir transformatörün PT'si, elektrik sisteminde temel bir güç ölçüm cihazı olarak, yüksek gerilim sinyallerini düşük gerilim sinyallere dönüştürerek ölçüm/koruma cihazları için kullanılabilir hale getirir. PT hasar gördüğünde veya yüksek gerilim füzesi eridiğinde, tehlikeler aşağıdaki gibidir:

• Ölçüm Doğruluğunun Zarar Görmesi : PT hasarı ve füze erimesi, elektrik enerjisi ölçüm sisteminde hatalara neden olabilir, ölçüm doğruluğunu etkileyerek tedarik kuruluşları ve kullanıcılar arasında anlaşmazlıklar tetikleyebilir.

• Ekipman Arızalama Oranının Artması : PT hasarı, sistem gerilim dengesizliğine (aşırı yüksek/aşırı düşük) neden olabilir, sistem istikrarını bozabilir; transformatör arızaları ayrıca koruma cihazlarının anormal çalışmasına neden olabilir, diğer ekipmanların arızalanma riskini artırır.

• Kişisel Güvenlik Tehlikeleri : Birleşik transformatörler yüksek gerilimli ekipmanlardır. Hasar, yalıtım çöküşüne ve sızıntıya neden olabilir, operasyon ve bakım personelinin kişisel güvenliğini tehdit eder.

3. Birleşik Transformatörlerde Aşırı Gerilim Arızalarının Nedenleri

Gerçek işletim sırasında, birleşik transformatörler genellikle yüksek gerilim füze erimesi ve PT külmesi ile karşılaşırlar. Ana nedenler şunlardır:

• Ferromanyetik Rezonans Aşırı Gerilimi : Ferromanyetik bileşenler, nominal gerilim altında doğrusaldır. Arızalar sırasında manyetik devre doyurulur ve endüktans doğrusal olmayan bir şekilde değişir. Sistem kapasitansıyla bir titreşim döngüsü oluşturarak sürekli ferromanyetik rezonans tetiklenir. Aşırı gerilim, PT yüksek gerilim füzelerinin sık erimesine ve şebekeye tehdit oluşturmaya neden olur.

• Aşırı İkincil Yük : Aşırı ikincil yük, transformatörün çok fazla ısı üretmesine ve ısının zorlu bir şekilde dağılmasına neden olur. İç bobin sıcaklığı çok yüksek olur, sonunda PT külür.

• Birincil - İkincil Tarafta Kısa Devre : PT'nin birincil/ikincil tarafındaki kısa devreler büyük akımlar oluşturur, yüksek gerilim füzelerinin erimesine ve ekipmanın külmesine neden olur.

• Kapama Aşırı Gerilimi : Yanlış işlemler aşırı gerilim oluşturur, PT yüksek gerilim füzelerinin erimesine neden olur.

• Yıldırım Aşırı Gerilimi : Doğrudan/indüktif yıldırım aşırı gerilimi, bobin yalıtımını çökertir, ekipmanı hasarlandırır.

4. Vaka Analizi
4.1 Temel Kullanıcı Bilgileri

23 Ağustos 2021'de, 35 kV bir kullanıcının birleşik transformatöründe A faz PT külmesi arızası oluştu, bu da enerji sayacının doğru ölçümünü engelledi. Geçen yıl, bu birleşik transformatör 3 kez arızalandı. Ocak 2021'den önce, kullanıcı 35 kV Şazi Alt Istasyonu'ndan besleniyordu ve ölçüm normaldi. Ağustos 2021'den sonra, besleme 110 kV Zhoujiaba Alt Istasyonu'nun 35 kV çıkış hatlarından değiştirildi (Zhouwan Hat #353 ve Zhouri Hat #354 çift hat beslemesi). Toplam hat uzunluğu yaklaşık 1,5 km'dir. 35 kV tarafı yay-kaldırıcı bobin aracılığıyla topraklanmıştır. Ölçüm noktaları 110 kV Zhoujiaba Alt Istasyonu'nun iki adet 35 kV çıkış hatlarında yer almaktadır. Birincil bağlantı Şekil 1'de gösterilmiştir.

4.2 Ölçüm Noktaları ve Arıza Zaman Çizelgesi

Her iki ölçüm noktası da 35 kV birleşik transformatörler kullanmaktadır, üç faz üç tel bağlantısı ve V/V bağlantısı ile gerilim transformatörleri bulunmaktadır. Bunlar arasında:

• 35 kV Zhouri Hat #354 (Ölçüm Noktası 2): Normal çalışıyor, arızası yok;

• 35 kV Zhouwan Hat #353 (Ölçüm Noktası 1): Sık arızalar.

Arıza Zaman Çizelgesi:

• 23 Ağustos 2021: İlk PT külmesi, Henan Xinyang Hutong Elektrik Co., Ltd. ürünlerle değiştirildi;

• 4 Mart 2022: PT tekrar külüyor, Jiangxi Gandi Elektrik Co., Ltd. birleşik transformatörleriyle değiştirildi;

• 13 Haziran 2022: C faz yüksek gerilim füzesi eridi, gerilim kaybı;

• 21 Eylül 2022: A faz yüksek gerilim füzesi eridi, gerilim tekrar kaybı.

4.3 Arıza Analizi

Arıza olduğunda, kullanıcı yükü hafifti, ikincil bağlantı normaldi ve kısa devre yoktu. Test sonuçları şunlardır:

• Hat topraklama direnci uygun, etkisiz topraklama sistemine sahiptir. Topraklama arızaları, yıldırım akımının boşalmasını engelleyebilir, bu da füze erimesine neden olabilir;

• İşletim ve bakım sırasında aşırı gerilim olmadığı tespit edildi, insan faktörü ortadan kaldırıldı.

Arıza belirtileri ve yaygın nedenlerle birleştirildiğinde, asıl neden ferromanyetik rezonans aşırı gerilimi olarak belirlendi, spesifik tetikleyici senaryoları şu şekildedir:

• Topraklama Arızaları Tarafından Tetiklenen: Hat üzerinde tek faz topraklanması olduğunda, PT bobini ve hat-to-priz kapasitansı paralel devre oluşturur, ferromanyetik rezonans koşullarını sağlar. Tek faz topraklanması, diğer iki fazın geriliminin artmasına neden olur, demir çekirdek hızla doyar ve rezonans, bobin akımının artmasına neden olur, yüksek gerilim füzelerini eritir; uzun süreli aşırı akım ayrıca PT'yi külür.

• Yanlış İşlemler Tarafından Tetiklenen: Sistemin üç faz yükü temelde dengedir, ancak anahtarlama işlemlerinde, üç faz eş zamanlı değil (kapama/açma aynı anda değil), bu da gerilim transformatör bobininde ve demir çekirdeğinde dalgalanma akımı oluşturur, ferromanyetik rezonans aşırı gerilimini tetikler.

4.4 Çözümler

Arıza nedenleri analiz edildikten sonra, aşağıdaki önlemler alınmıştır:

• Harmonik Eliminasyon Cihazları Kurulumu: Alt istasyonun 35 kV ana hat tarafına 1 set harmonik eliminasyon cihazı kuruldu, ferromanyetik rezonansın tekrarlanmasını baskılamak için.

• İkincil Tarafta Aşırı Gerilim Koruması: İkincil tarafta aşırı gerilim koruma cihazları kuruldu, çevresel faktörlerden kaynaklanan aşırı gerilime karşı dayanmak ve transformatörün iç yalıtımını korumak için.

• Harmonik Tespit ve Tedavi: İkincil gerilimdeki harmonikleri tespit etmek için bir saha elektrik enerjisi kalibratörü kullanılır. Anomaliler varsa, kullanıcıları tedavi etmeye teşvik edilir, GB/T 14549-1993 "Elektrik Kalitesi - Kamu Elektrik Şebekelerinde Harmonikler" standartına uyması için: 35 kV gerilim harmonik distorsiyon oranı ≤ 3%, tek sayı harmonikler ≤ 2,4%, çift sayı harmonikler ≤ 1,2%.

Uygulama Etkisi: Önlemler uygulanmasından sonra, birleşik transformatör normal çalışıyor, PT külmesi veya füze erimesi arızaları yaşanmıyor.

4.5 Elektrik Miktarı Uyuşmazlık Hesabı

Elektrik enerjisi ölçümünün doğruluğu, hem tedarik hem de tüketim taraflarının ekonomik çıkarlarıyla ilgilidir. Arızalar, elektrik miktarı uyuşmazlığını gerektirir. Bu makale, üçüncü arızayı örnek alarak, düzeltme katsayısı yöntemi ile hesaplama yapar:

Prinsip: Doğru ve yanlış ölçüm sırasında aktif güç değerlerini karşılaştırarak düzeltme katsayısı k elde edilir, ardından uyuşmazlık elektrik miktarı \(\Delta W\) hesaplanır. Üç faz yük dengeli olduğunu varsayarsak, düzeltme katsayısı k için formül şu şekildedir:

(1) Düzeltme Katsayısı k Yorumu

k > 1 olduğunda, doğru ölçüm sırasında aktif güç, yanlış ölçüm sırasındakinden daha büyüktür. Arızalı dönemde enerji sayacı az electricity kaydeder, müşteri elektrik miktarını tamamlamalıdır. k = 1 olduğunda, enerji sayacı doğru ölçüm yapar. 0 < k < 1 olduğunda, enerji sayacı fazla electricity kaydeder, müşteriye elektrik miktarı iade edilmelidir. k < 0 olduğunda, enerji sayacı ters yönde ölçer, müşteri elektrik miktarını tamamlamalıdır.

(2) Kullanıcı İlgili Ölçüm Parametreleri

Kullanıcının alım kapasitesi 2500 kVA'dır ve ölçüm yöntemleri yüksek tedarik yüksek ölçüm (yüksek gerilimli birleşik ölçüm kutusu ile ölçüm yapılır). Gerilim oranı 35000 V/100 V, akım oranı 50 A/5 A'dır. Toplam ölçüm çarpanı 3500'dür. Enerji sayacı kapasitesi 3&times;100 V/3&times;1.5 - 6 A, doğruluk sınıfı 0.5S'dir.

Kullanıcının üçüncü arızası 13 Haziran 2022'de, C fazda gerilim kaybı ile meydana geldi. Güç 4 Ağustos 2022'de yaklaşık saat 8:00'da geri verildi. 1 Temmuz 2022'den itibaren zaman dilimli elektrik fiyatlandırma uygulamasına geçildi. Sistem gerilimi, güç ve güç faktörü gibi toplanan veriler Tablo 1'de gösterilmiştir.

Birinci Aşama İçin Uyuşmazlık Elektrik Miktarı Hesabı

Tablo 1'den görülebileceği üzere, 13 Haziran 2022 ile 30 Haziran 2022 tarihleri arasında, A faz gerilimi normal, ortalama güç faktörü 0,82 ve eleman açısı 34&deg;(L). O zaman güç faktörü açısı &phi;=4&deg;(L). Yük dengeli olduğu varsayılırsa, düzeltme katsayısı:

Uyuşmazlık elektrik miktarı hesabı şu şekildedir:

Formül (2) ve Formül (3)'ten görülebileceği üzere, k > 1, yani elektrik az ölçülmüş, toplam 15.134 kWh ek elektrik miktarı toparlanmalıdır.(2) İkinci Aşama İçin Uyuşmazlık Elektrik Miktarı Hesabı.1 Temmuz 2022 ile 4 Ağustos 2022 tarihleri arasında, A faz gerilimi normal, ortalama güç faktörü 0,87 ve eleman açısı 29&deg;(L). O zaman güç faktörü açısı &phi;=0&deg;. Yük dengeli olduğu varsayılırsa, düzeltme katsayısı:

Uyuşmazlık elektrik miktarı hesabı şu şekildedir:

Formül (4) ve Formül (5)'ten görülebileceği üzere, k > 1, yani elektrik az ölçülmüş, toplam 51.996 kWh ek elektrik miktarı toparlanmalıdır.Toplam toparlanacak uyuşmazlık elektrik miktarı:

5. Sonuç

Gerçek işletimde, birleşik transformatörler genellikle külüyor ve yüksek gerilim füzeleri eriyor, bu da şebekeyi ciddi bir şekilde tehdit ediyor. Genellikle, bu sorunlar rezonans aşırı geriliminden, yanı sıra ekipman tasarım/seçimindeki hatalardan ve parametre uyumsuzluklarından kaynaklanır.

Arızaları analiz etmek için: Öncelikle, transformatör defektlerini kontrol edin ve yüksek gerilim füze kapasitesini doğrulayın. İkincil olarak, rezonans aşırı gerilimini önlemek için uygun birincil harmonik eliminasyon cihazları kurun. Bir kazanın ardından, olayın genişlemesini ve sosyal etkilerini önlemek için hızlı ve doğru bir şekilde müdahale edin. Son olarak, deneyimlerden öğrenin, arıza işleme becerilerinizi geliştirin ve şebeke güvenliğini sağlayın.