Anàlisi i gestió de l'anomalia de mesura del transformador combinat exterior de 35 kV
1. Introducció
Les incidències freqüents de sobrecàrrega dels PT i fusibles fonits al costat primari en transformadors combinats condueixen a mesures inexactes d'energia elèctrica i amenacen gravement la seguretat operativa de la xarxa elèctrica. Aquest article es centra en els problemes repetitius de danys dels PT i fusibles fonits en un transformador combinat de 35 kV, investiga les causes dels errors, proposa solucions i recupera la quantitat incorrecta d'electricitat mitjançant coeficients de correcció. Això reduïu efectivament les pèrdues de la xarxa i atenua els riscos de servei.
1.1 Introducció als Transformadors Combinats
En el sistema elèctric, els transformadors combinats són components clau dels dispositius de mesura i protecció. Compostos per transformadors de tensió (PT) i transformadors de corrent, utilitzen la diferència de voltatges entre els bobinats primaris i secundaris per convertir grans corrents i tensions primàries en petites corrents i tensions adequades per als instruments secundaris i la protecció relé. Alhora, assolint l'aislament elèctric entre els costats primari i secundari per assegurar la seguretat del personal i l'equipament al costat secundari.
2. Riscos causats pels Errors dels Transformadors Combinats
Com a dispositiu central de mesura de potència en el sistema elèctric, el PT d'un transformador combinat és responsable de convertir senyals de alta tensió en senyals de baixa tensió per a dispositius de mesura/protecció. Quan el PT està dañat o el fusible d'alta tensió es fon, els riscos són els següents:
3. Causes d'Errors de Sobre-tensió en Transformadors Combinats
Durant l'operació real, els transformadors combinats sovint experimenten fusibles fonits d'alta tensió i sobrecàrrega dels PT. Les causes principals inclouen:
4. Anàlisi de Cas
4.1 Informació Bàsica de l'Usuari
El 23 d'agost de 2021, va ocorre un error de burnout del PT de fase A en el transformador combinat d'un usuari de 35 kV, resultant en una mesura inexacta d'energia. En l'any anterior, aquest transformador combinat havia experimentat 3 errors. Abans de gener de 2021, l'usuari era alimentat per la subestació de 35 kV Shazi amb mesura normal. Després d'agost de 2021, el subministrament d'electricitat va canviar a la línia de sortida de 35 kV de la subestació de 110 kV Zhoujiaba (subministrament dual de la línia #353 Zhouwan i la línia #354 Zhouri). La longitud total de la línia és d'aproximadament 1,5 km. El costat de 35 kV està aterrada mitjançant una bobina de supressió d'arc. Els punts de mesura s'estableixen a les dues línies de sortida de 35 kV de la subestació de 110 kV Zhoujiaba. El cablatge primari es mostra a la Figura 1.
4.2 Punts de Mesura i Cronologia de l'Error
Tots dos punts de mesura utilitzen transformadors combinats de 35 kV, amb connexió trifàsica triconductora i connexió V/V per als transformadors de tensió. D'entre ells:
Cronologia de l'Error:
23 d'agost de 2021: Primer burnout del PT, substituït amb productes de Henan Xinyang Hutong Electric Co., Ltd.;
4 de març de 2022: El PT es fonda de nou, substituït amb transformadors combinats de Jiangxi Gandi Electric Co., Ltd.;
13 de juny de 2022: El fusible d'alta tensió de la fase C es fon, pèrdua de tensió;
21 de setembre de 2022: El fusible d'alta tensió de la fase A es fon, nova pèrdua de tensió.
4.3 Anàlisi de l'Error
Quan va ocorre l'error, la càrrega de l'usuari era lleugera, el cablatge secundari era normal, i no hi havia cap curto-circuit. Després de la prova:
Combinant els fenòmens de l'error i les causes comunes, la causa principal es determina que és la sobre-tensió per resonància ferromagnètica, amb escenaris específics de desencadenament:
4.4 Solucions
Després d'anàlisi de les causes de l'error, es prenen les següents mesures:
Efecte de la Implementació: Després de la implementació de les mesures, el transformador combinat funciona normalment, sense burnouts del PT ni fusibles fonits.
4.5 Càlcul de Reconciliació de la Quantitat d'Electricitat
La precisió de la mesura de l'energia elèctrica està relacionada amb els interessos econòmics tant del subministrament com del consum. Es requereix la reconciliació de la quantitat d'electricitat en cas d'errors. Aquest article pren com a exemple el tercer error i utilitza el mètode del coeficient de correcció per al càlcul:
Principi: Comparar la potència activa durant la mesura correcta i incorrecta per obtenir el coeficient de correcció k, i després calcular la quantitat de reconciliació d'electricitat \(\Delta W\). Assumint un equilibri de càrrega trifàsica, la fórmula del coeficient de correcció k és:
(1) Interpretació del Coeficient de Correcció k
Quan , la potència activa durant la mesura correcta és major que la de la mesura incorrecta. El comptador d'energia registra menys electricitat durant l'error, i el client hauria de compensar la quantitat d'electricitat. Quan k = 1, el comptador d'energia mesura correctament. Quan 0 < k < 1, el comptador d'energia registra més electricitat, i la quantitat d'electricitat hauria de ser restituïda al client. Quan k < 0, el comptador d'energia es reverteix, i el client hauria de compensar la quantitat d'electricitat.
(2) Paràmetres de Mesura Relacionats amb l'Usuari
La capacitat receptora de l'usuari és de 2500 kVA, i el mètode de mesura és d'alta-alta (mesurat per una caixa de mesura combinada d'alta tensió). La relació de tensió és de 35000 V/100 V, i la relació de corrent és de 50 A/5 A. El multiplicador de mesura integral és de 3500. La capacitat del comptador d'energia és 3×100 V/3×1.5 - 6 A, amb una precisió de 0.5S.
El tercer error de l'usuari va ocorre el 13 de juny de 2022, amb la pèrdua de tensió de la fase C. La potència es va restaurar al voltant de les 8:00 del 4 d'agost de 2022. La tarifa d'electricitat horària s'ha implementat des del 1 de juliol de 2022. Les dades recollides com la tensió del sistema, la potència i el factor de potència es mostren a la Taula 1.
Càlcul de la Quantitat de Reconciliació d'Electricitat per a la Primera Etapa
Com es pot veure a la Taula 1, durant el període del 13 de juny de 2022 al 30 de juny de 2022, la tensió de la fase A és normal, el factor de potència mitjà és de 0,82, i l'angle de l'element és 34°(L). Llavors, l'angle de factor de potència φ=4°(L).Assumint que la càrrega està equilibrada, el coeficient de correcció és:
El càlcul de la quantitat de reconciliació d'electricitat és el següent:
A partir de la Fórmula (2) i la Fórmula (3), es pot veure que , vol dir que l'electricitat està sota-mesurada, i s'hauria de recuperar una quantitat addicional d'electricitat de 15.134 kWh.(2) Càlcul de la Quantitat de Reconciliació d'Electricitat per a la Segona Etapa.Durant el període del 1 de juliol de 2022 al 4 d'agost de 2022, la tensió de la fase A és normal, el factor de potència mitjà és de 0,87, i l'angle de l'element és 29°(L). Llavors, l'angle de factor de potència φ=0°.Assumint que la càrrega està equilibrada, el coeficient de correcció és:
El càlcul de la quantitat de reconciliació d'electricitat és el següent:
A partir de la Fórmula (4) i la Fórmula (5), es pot veure que , vol dir que l'electricitat està sota-mesurada, i s'hauria de recuperar una quantitat addicional d'electricitat de 51.996 kWh.Quantitat total de reconciliació d'electricitat a recuperar:
5. Conclusió
En l'operació real, els transformadors combinats sovint s'afecten per sobrecàrregues i fusibles d'alta tensió fonits, posant en perill la seguretat de la xarxa. Normalment, aquests problemes són el resultat de la sobre-tensió per resonància, així com del disseny/selecció inadequat de l'equipament i la desadaptació de paràmetres.
En l'anàlisi d'errors: Primer, revisar els defectes dels transformadors i verificar la capacitat dels fusibles d'alta tensió. Segon, instal·lar dispositius adequats d'eliminació d'armoniques primàries per abordar la sobre-tensió per resonància. Després d'un accident, respondre prontament i gestionar correctament per evitar l'escalada i els impacts socials. Finalment, aprendre de l'experiència, millorar les habilitats de gestió d'errors i assegurar la seguretat de la xarxa.
