Analisis ug Paghahandle sa Anomalya sa Pagbasa sa 35 kV Outdoor Combined Transformer

1. Pagpahayag

Ang madalas na pagkawala ng PT at pagputok sa primary - side fuse sa combined transformers nagresulta sa hindi tama na pagsukat ng enerhiya at malubhang banta sa ligtas na operasyon ng grid ng kuryente. Ang papel na ito ay nakatuon sa paulit-ulit na pinsala sa PT at pagputok ng fuse ng 35 kV combined transformer, iminumungkahing solusyon, at pinag-uulitan ang mali na bilang ng enerhiya pinaunlad ang mga coefficient ng pagwawasto. Ito ay makabuluhan na nagsisiguro ng pagbawas ng pagkawala ng grid at pagliliwas sa mga panganib sa serbisyo.

1.1 Paggamit ng Combined Transformers

Sa sistema ng kuryente, ang mga combined transformers ay pangunahing bahagi ng mga panukat at mga pananggalang aparato. Binubuo ito ng voltage transformers (PT) at current transformers, gamit ang pagkakaiba ng bilang ng turns sa pagitan ng primary at secondary coils upang magconvert ng malaking primary - side currents at mataas na voltages sa mas maliit na currents at voltages na angkop para sa secondary instruments at relay protection. Samantala, tinatamo nito ang electrical isolation sa pagitan ng primary at secondary sides upang matiyak ang seguridad ng mga tao at equipment sa secondary side.

2. Mga Banta ng Mga Kasalanan sa Combined Transformer

Bilang isang sentral na panukat ng kuryente sa sistema ng kuryente, ang PT ng combined transformer ay may tungkulin na mag-convert ng high - voltage signals sa low - voltage signals para sa mga panukat/pananggalan. Kapag ang PT ay nasira o ang high - voltage fuse ay naputol, ang mga banta ay kasunod:

• Impaired Metering Accuracy : Ang pinsala sa PT at pagputok ng fuse maaaring maging sanhi ng mga error sa electric energy metering system, na nakakaapekto sa accuracy ng pagsukat at nagdudulot ng mga hangganan sa pagitan ng mga power supply enterprises at mga user.

• Tumaas na Rate ng Pagkasira ng Equipment : Ang pinsala sa PT maaaring maging sanhi ng imbalance ng system voltage (over - mataas/over - mababa), na nagbabago sa stability ng system; ang mga kasalanan sa transformer maaari ring maging sanhi ng abnormal na operasyon ng mga pananggalan, na nagpapataas ng panganib ng pagkasira ng iba pang equipment.

• Mga Banta sa Personal na Seguridad : Ang mga combined transformers ay high - voltage equipment. Ang pinsala dito maaaring maging sanhi ng insulation breakdown at leakage, na nagbabanta sa personal na seguridad ng mga operation at maintenance personnel.

3. Mga Dahilan ng Overvoltage Faults sa Combined Transformers

Sa aktwal na operasyon, madalas na nararanasan ng mga combined transformers ang pagputok ng high - voltage fuse at pagkawala ng PT. Ang pangunahing mga dahilan ay kasunod:

• Ferromagnetic Resonance Overvoltage : Ang mga ferromagnetic components ay linear sa ilalim ng rated voltage. Sa oras ng mga kasalanan, ang magnetic circuit ay natutugunan, at ang inductance ay nagbabago nang non - linear. Nagtataglay ng oscillation loop sa kapasidad ng sistema, ito ay nagtrigger ng patuloy na ferromagnetic resonance. Ang overvoltage ay nagdudulot ng madalas na pagputok/burnout ng PT high - voltage fuses, na nagbabanta sa seguridad ng grid.

• Excessive Secondary Load : Ang excessive secondary load ay nagdudulot ng mainit na transformer na may mahirap na heat dissipation. Ang internal winding temperature ay tumataas nang sobra, na sa huli ay nagbaburnout ng PT.

• Primary - Secondary Side Short Circuit : Ang short circuits sa primary/secondary side ng PT ay naglilikha ng malaking currents, na nagdudulot ng pagputok ng high - voltage fuse at pagkasira ng equipment.

• Switching Overvoltage : Ang hindi tamang operasyon ay naglilikha ng overvoltage, na nagdudulot ng pagputok ng PT high - voltage fuse.

• Lightning Overvoltage : Ang direct/inductive lightning overvoltage ay nagbabreakdown ng winding insulation, na nagdudulot ng pagkasira ng equipment.

4. Case Analysis
4.1 Basic User Information

Noong Agosto 23, 2021, ang A - phase PT burnout fault ay nangyari sa combined transformer ng 35 kV user, na nagresulta sa hindi tama na pagsukat ng enerhiya. Sa nakaraang taon, ang combined transformer na ito ay naranasan ang 3 faults. Bago Enero 2021, ang user ay powered ng 35 kV Shazi Substation na may normal na pagsukat. Pagkatapos ng Agosto 2021, ang power supply ay binago sa 35 kV outgoing line ng 110 kV Zhoujiaba Substation (Zhouwan Line #353 at Zhouri Line #354 dual - circuit power supply). Ang kabuuang haba ng linya ay humigit-kumulang 1.5 km. Ang 35 kV side ay grounded sa pamamagitan ng arc - suppression coil. Ang mga puntos ng pagsukat ay naitatag sa 2 - circuit 35 kV outgoing lines ng 110 kV Zhoujiaba Substation. Ang primary wiring ay ipinapakita sa Figure 1.

4.2 Metering Points at Fault Timeline

Ang parehong mga puntos ng pagsukat ay gumagamit ng 35 kV combined transformers, na may three - phase three - wire connection at V/V connection para sa voltage transformers. Kabilang sa mga ito:

• 35 kV Zhouri Line #354 (Metering Point 2): Operates normally, no faults;

• 35 kV Zhouwan Line #353 (Metering Point 1): Frequent faults.

Fault Timeline:

• Agosto 23, 2021: Unang PT burnout, inreplace ng mga produkto mula sa Henan Xinyang Hutong Electric Co., Ltd.;

• Marso 4, 2022: PT burns out muli, inreplace ng combined transformers mula sa Jiangxi Gandi Electric Co., Ltd.;

• Hunyo 13, 2022: C - phase high - voltage fuse melts, voltage loss;

• Setyembre 21, 2022: A - phase high - voltage fuse melts, voltage loss muli.

4.3 Fault Analysis

Kapag nangyari ang fault, ang user load ay light, ang secondary wiring ay normal, at walang short circuit. Matapos ang testing:

• Ang grounding resistance ng linya ay compliant, at ito ay bahagi ng non - effective grounding system. Ang mga grounding faults maaaring madaling maging sanhi ng lightning current na hindi mabuwos, na nagtrigger ng pagputok ng fuse;

• Walang overvoltage sa operasyon at maintenance, na nageliminate ng human factors.

Nakombinado ang mga fault phenomena at karaniwang mga dahilan, ang pangunahing dahilan ay itinalaga bilang ferromagnetic resonance overvoltage, na may tiyak na triggering scenarios:

• Triggered by Grounding Faults: Kapag ang single - phase grounding ay nangyari sa linya, ang PT winding at ang line - to - ground capacitance ay bumubuo ng parallel circuit, na sumasang-ayon sa kondisyon para sa ferromagnetic resonance. Ang single - phase grounding ay nagdudulot ng pagtaas ng voltage ng iba pang dalawang phases, ang iron core ay mabilis na natutugunan, at ang resonance ay nagdudulot ng pagtaas ng winding current, na nagputok ng high - voltage fuse; ang long - term overcurrent ay maaari ring magsira ng PT.

• Triggered by Improper Operation: Ang three - phase load ng sistema ay halos balanced, ngunit sa oras ng switching operations, ang tatlong phases ay hindi synchronized (closing/opening not simultaneous), na nagdudulot ng inrush current sa voltage transformer winding at iron core saturation, na nagtrigger ng ferromagnetic resonance overvoltage.

4.4 Solutions

Matapos ang pag-analisa ng mga dahilan ng fault, ang mga sumusunod na hakbang ay ginawa:

• Install Harmonic Elimination Devices: Install 1 set ng harmonic elimination devices sa 35 kV bus side ng substation upang supilin ang recurrence ng ferromagnetic resonance.

• Overvoltage Protection on Secondary Side: Install overvoltage protection devices sa secondary side upang resistin ang overvoltage na dulot ng environmental factors at protektahan ang internal insulation ng transformer.

• Harmonic Detection and Treatment: Gamitin ang on - site electric energy meter calibrator upang detekton ang harmonics sa secondary voltage. Kung may anomaly, urgunin ang users na gamutin ito upang matiyak ang compliance sa GB/T 14549 - 1993 "Power Quality - Harmonics in Public Power Grids": Total harmonic distortion rate ng 35 kV voltage ≤ 3%, odd - order harmonics ≤ 2.4%, even - order harmonics ≤ 1.2%.

Implementation Effect: Matapos ang pag-implement ng mga hakbang, ang combined transformer ay normal na gumagana, walang PT burnout o fuse melting faults.

4.5 Electricity Quantity Reconciliation Calculation

Ang accuracy ng electric energy metering ay may kaugnayan sa economic interests ng parehong power supply at consumption parties. Ang mga fault ay nangangailangan ng electricity quantity reconciliation. Ang papel na ito ay kinukuha ang ika-3 fault bilang halimbawa at gumagamit ng correction coefficient method para sa calculation:

Principle: I-compare ang active power sa oras ng tama na pagsukat at mali na pagsukat upang makakuha ng correction coefficient k, at pagkatapos ay icalculate ang reconciliation electricity quantity \(\Delta W\). Assuming three - phase load balance, ang formula para sa correction coefficient k ay:

(1) Interpretation of Correction Coefficient k

Kapag k > 1, ang active power sa oras ng tama na pagsukat ay mas malaki kaysa sa mali na pagsukat. Ang energy meter ay under - registers electricity sa oras ng fault, at ang customer ay dapat magbigay ng additional electricity quantity. Kapag k = 1, ang energy meter ay tama ang pagsukat. Kapag 0 < k < 1, ang energy meter ay over - registers electricity, at ang electricity quantity ay dapat ibigay sa customer. Kapag k < 0, ang energy meter ay nagre-reverse, at ang customer ay dapat magbigay ng additional electricity quantity.

(2) User - related Metering Parameters

Ang receiving capacity ng user ay 2500 kVA, at ang metering method ay high - supply high - metering (metered by a high - voltage combined metering box). Ang voltage ratio ay 35000 V/100 V, at ang current ratio ay 50 A/5 A. Ang comprehensive metering multiplier ay 3500. Ang energy meter capacity ay 3&times;100 V/3&times;1.5 - 6 A, na may accuracy ng 0.5S.

Ang ika-3 fault ng user ay nangyari noong Hunyo 13, 2022, na may phase C losing voltage. Ang power ay na-restore sa paligid ng 8:00 AM noong Agosto 4, 2022. Ang time - of - use electricity pricing ay ipinapatupad simula noong Hulyo 1, 2022. Ang collected data tulad ng system voltage, power, at power factor ay ipinapakita sa Table 1.

Calculation of Reconciliation Electricity Quantity for the First Stage

Talakayin mula sa Table 1, sa panahon mula Hunyo 13, 2022 hanggang Hunyo 30, 2022, ang voltage ng phase A ay normal, ang average power factor ay 0.82, at ang element angle ay 34&deg;(L). Pagkatapos, ang power factor angle &phi;=4&deg;(L).Assuming na ang load ay balanced, ang correction coefficient ay:

Ang calculation ng reconciliation electricity quantity ay kasunod:

Mula sa Formula (2) at Formula (3), makikita na k > 1, na nangangahulugan na ang electricity ay under - measured, at dapat irecover ang additional electricity quantity na 15,134 kWh.(2) Calculation of Reconciliation Electricity Quantity for the Second Stage.Sa panahon mula Hulyo 1, 2022 hanggang Agosto 4, 2022, ang voltage ng phase A ay normal, ang average power factor ay 0.87, at ang element angle ay 29&deg;(L). Pagkatapos, ang power factor angle &phi;=0&deg;.Assuming na ang load ay balanced, ang correction coefficient ay:

Ang calculation ng reconciliation electricity quantity ay kasunod:

Mula sa Formula (4) at Formula (5), makikita na k > 1, na nangangahulugan na ang electricity ay under - measured, at dapat irecover ang additional electricity quantity na 51,996 kWh.Total reconciliation electricity quantity na dapat irecover:

5. Conclusion

Sa aktwal na operasyon, madalas na nagbaburnout ang combined transformers at nagputok ang high - voltage fuses, na malubhang nagbanta sa seguridad ng grid. Karaniwan, ang mga isyu na ito ay resulta ng resonance overvoltage, kasama ang hindi tamang disenyo/pagpili ng equipment at mismatches sa parameters.

Kapag nag-aanalisa ng mga fault: Una, suriin ang mga defect ng transformer at verify ang capacity ng high - voltage fuse. Pangalawa, install ang proper primary harmonic elimination devices upang labanan ang resonance overvoltage. Matapos ang isang aksidente, tugunan nang mabilis at tama upang maiwasan ang escalation at social impacts. Sa wakas, matuto mula sa karanasan, i-improve ang mga kasanayan sa pag-handle ng mga fault, at matiyak ang seguridad ng grid.