Analüüs ja käsitsemine 35 kV välikombinatsioonitransformatori mõõtmisvigade korral

1. Sissejuhatus

PT põletumise ja primaarse lülituse sülindide sulamise sagedane esinevus kombinatsioonitransformatorites viib elektriarve mõõtmise ebatäpsuse ja ohustab elektrivõrgu turvalist tööd. See artikkel keskendub 35 kV kombinatsioonitransformatori PT kahjustuste ja lülituse sülindide sagedasele sulamisele, uurib vigade põhjuseid, pakub lahendusi ja taastab ebatäpse elektroenergia suurendamiskordajate abil. See vähendab tõhusalt võrgukahju ja vähendab teenindusriske.

1.1 Kombinatsioonitransformatorite tutvustus

Elektrisüsteemides on kombinatsioonitransformatorid mõõtmise ja kaitseseadmete olulised komponendid. Need koosnevad spingistransformatoritest (PT) ja voogustransformatoritest, mis kasutavad primääri- ja sekundaarkoordi keerete vahele jäävaid keerdet, et suuremad primäärikorrad ja kõrge spingitud muuta väiksemaks korrateks ja spingitud, mis sobivad sekundaarseteks seadmeteks ja relvardega. Samas saavutatakse elektriline eraldus primääri- ja sekundaarpool vahel, tagades töötajate ja varustuse turvalisuse sekundaarpool.

2. Kombinatsioonitransformatorite vigade ohtlikkus

Kui kombinatsioonitransformatori PT on vastutav kõrgepinge signaalide teisendamise eest madalpinge signaalideks mõõtmise/kaitse seadmete jaoks. Kui PT kahjustub või kõrgepinge lülituse sülind sulab, siis ohtlikkused on järgmised:

• Mõõtmise täpsuse nõrgenemine : PT kahjustus ja lülituse sülindide sulamine võivad põhjustada vigu elektriarve mõõtmises, mõjutades mõõtmise täpsust ja tekitades vaidlusi elektritarnijate ja tarbijate vahel.

• Seadmete vigade sageduse kasv : PT kahjustus võib põhjustada süsteemi spingi ebavõrdsust (liiga kõrge/aliiga madal), häirides süsteemi stabiilsust; transformatori vigad võivad põhjustada kaitseseadmete ebatavaliku töö, suurendades muude seadmete vigade riski.

• Isiklikud ohutusuured : Kombinatsioonitransformatorid on kõrgepinge seadmed. Nende kahjustus võib põhjustada isolatsiooni läbimurdu ja lekke, ohustades hooldustöötajate isiklikku ohutust.

3. Kombinatsioonitransformatorite ülepingevigade põhjused

Tegeliku töö käigus kombinatsioonitransformatorites sageli esinevad kõrgepinge lülituse sülindide sulamine ja PT põletumine. Peamised põhjused hõlmavad:

• Ferro-magnetiline resonaantne ülepinge : Ferromagnetilised komponendid on lineaarsed niminaalses spingis. Vigade käigus magnetring satuneb, induktiivsus muutub mittelineaarselt. Formeerides oskilleerumiskontuuri süsteemi kapatsiitsiga, see aktiveerib jätkuv ferromagnetilise resonaansi. Ülepinge põhjustab PT kõrgepinge lülituse sülindide sagedase sulamise, ohustades võrgu turvalisust.

• Ülemäärane sekundaarne laad : Ülemäärane sekundaarlaad põhjustab transformatoril palju soojenemist, mida raske lahutada. Sisemine keeretemperatuur tõuseb liiga kõrgeks, lõpuks põletudes PT.

• Primääri-sekundaarne poolik lühikene : Lühikeste lühikene PT primääri/sekundaarpoolel tekitab suured korrad, põhjustades kõrgepinge lülituse sülindide sulamise ja seadme põletumise.

• Lülitamise ülepinge : Ebatõhus lülitamine tekitab ülepinge, mis põhjustab PT kõrgepinge lülituse sülindide sulamise.

• Märgi ülepinge : Otsest/induktiivset märgi ülepinge põhjustab keerete isolatsiooni läbimurdu, kahjustades seadet.

4. Juhtumi analüüs
4.1 Põhiline kasutaja info

23. augustil 2021 ilmnes 35 kV kasutaja kombinatsioonitransformatoris A-faasi PT põletumise vigane, mille tulemuseks oli elektriarve mõõtmise ebatäpsus. Varasemal aastal oli see kombinatsioonitransformator kogenud 3 vigu. Jaanuariks 2021 kasutaja tarniti 35 kV Shazi alamjaamast normaalse mõõtmisega. Pärast augusti 2021 muudeti tarnija 110 kV Zhoujiaba alamjaama 35 kV väljundiliinile (Zhouwan Line #353 ja Zhouri Line #354 kahejoone tarnimine). Liini pikkus kokku umbes 1,5 km. 35 kV poolel on maandatud lõikva joone kaudu. Mõõtmispunktid on seatud 110 kV Zhoujiaba alamjaama 2-joone 35 kV väljundiliinile. Primäärsüsteem on näidatud Joonisel 1.

4.2 Mõõtmispunktid ja vigade ajaskaala

Mõlemad mõõtmispunktid kasutavad 35 kV kombinatsioonitransformatorit, kolmfaasilist kolmjoontelist ühendust ja V/V ühendust spingistransformatorite jaoks. Sealhulgas:

• 35 kV Zhouri Line #354 (Mõõtmispunkt 2): Töötab normaalselt, vigu ei ole;

• 35 kV Zhouwan Line #353 (Mõõtmispunkt 1): Sagedased vigud.

Vigade ajaskaala:

• 23. august 2021: Esimene PT põletumine, asendatud Henan Xinyang Hutong Electric Co., Ltd. toodetega;

• 4. märts 2022: PT põletub uuesti, asendatud Jiangxi Gandi Electric Co., Ltd. kombinatsioonitransformatoritega;

• 13. juuni 2022: C-faasi kõrgepinge lülituse sülind sulab, spingi kadumine;

• 21. september 2022: A-faasi kõrgepinge lülituse sülind sulab, spingi kadumine uuesti.

4.3 Vigade analüüs

Vigu esinemisel oli kasutaja laad väike, sekundaarkoord oli normaalne, lühikeste ei olnud. Testide järel:

• Liini maanduspinge vastab nõuetele, kuulub mitteefektiivsesse maandussüsteemi. Maandusvigad võivad põhjustada märgi voolu ebaõnnestunud väljavoolu, mille tulemuseks on lülituse sülindide sulamine;

• Ebatõhusa töö ja hoolduse käigus ei olnud ülepinget, inimlikud tegurid on välja arvatud.

Kombineerides vigade nähtavaid mõjusid ja tavalisi põhjuseid, peamiseks põhjuseks on määratletud ferromagnetiline resonaantne ülepinge, konkreetsete algatamissituatsioonidega:

• Algatatud maandusvigade poolt: Kui liinil esineb ühefaasiline maandus, siis PT keeret ja liini-maapinnaga kapatsiits moodustavad paralleelne kontuur, rahuldades ferromagnetilise resonaansi tingimusi. Ühefaasiline maandus põhjustab teiste kahe faasi spingi tõusu, raudkere satuneb kiiresti, resonaans tekitab keeretee voolu tõusu, mis põhjustab kõrgepinge lülituse sülindide sulamise; pikendatud ülevoolu põhjustab PT põletumise.

• Algatatud ebatõhusa töö poolt: Süsteemi kolmfaasiline laad on põhiliselt tasakaalus, kuid lülitamise käigus ei ole kolm faasi ühtlustatud (sulgemine/avamine ei toimu samaaegselt), mis põhjustab spingistransformatori keeretee ja raudkerese sissevoolu ning raudkere satub, aktiviseerides ferromagnetilise resonaantse ülepinge.

4.4 Lahendused

Pärast vigade põhjuse analüüsi võetakse järgmised meetmed:

• Harmoonika eemaldamise seadmete paigaldamine: Paigaldatakse 1 komplekt harmoonika eemaldamise seadme 35 kV busi poolt alamjaamas, et takistada ferromagnetilise resonaansi kordumatut esinemist.

• Ülepingekaitse sekundaarpool: Paigaldatakse ülepingekaitse seadmeid sekundaarpool, et vastu võtta ülepinge, mis tekib keskkonnafaktorite tõttu, ja kaitsta transformatori sisemist isolatsiooni.

• Harmoonika tuvastamine ja parandamine: Kasutatakse kohapealset elektriarve kalibreerimisseadet, et tuvastada sekundaarvinge harmoonikad. Kui on anomalii, innustatakse kasutajaid neid parandama, et tagada vastavus GB/T 14549-1993 "Elektri kvaliteet - harmoonikad avalikel elektrivõrkudes": 35 kV spingi harmoonikade üldine värskenduskord ≤ 3%, paaritute harmoonikate ≤ 2,4%, paarisarvuliste harmoonikate ≤ 1,2%.

Rakendamise tulemus: Pärast meetmete rakendamist töötab kombinatsioonitransformator normaalselt, PT põletumisi ega lülituse sülindide sulamisi ei ole.

4.5 Elektri koguse ühituse arvutus

Elektriarve mõõtmise täpsus on seotud nii elektritarnijate kui ka tarbijate majanduslike huvides. Vigid nõuavad elektri koguse ühitust. See artikkel võtab näiteks kolmanda vea ja kasutab korrigeerimiskordaja meetodit arvutamiseks:

Põhimõte: Võrrelda õiget mõõtmist ja ebatäpset mõõtmist, et saada korrigeerimiskordaja k, ja siis arvutada ühituse elektri kogus \(\Delta W\). Oletades, et kolmfaasiline laad on tasakaalus, on korrigeerimiskordaja k valem:

(1) Korrigeerimiskordaja k tõlgendus

Kui k > 1, siis õiged mõõtmised on suuremad kui ebatäpsete mõõtmiste. Elektriarve registreerib elektri alla vigu, ja klient peaks tasuma elektri koguse. Kui k = 1, siis elektriarve mõõdab õigesti. Kui 0 < k < 1, siis elektriarve registreerib elektri üle, ja elektri kogus peaks tagastama klientile. Kui k < 0, siis elektriarve pöörab, ja klient peaks tasuma elektri koguse.

(2) Kasutaja seotud mõõtmisparameetrid

Kasutaja vastuvõtuvõime on 2500 kVA, ja mõõtmismeetod on kõrge tarnimine ja kõrge mõõtmine (mõõdetud kõrgepinge kombinatsioonimõõtja kastiga). Spingisuhe on 35000 V/100 V, ja voogisuhe on 50 A/5 A. Kokkuvõtlik mõõtmiskordaja on 3500. Elektriarve võime on 3&times;100 V/3&times;1.5 - 6 A, täpsus 0.5S.

Kasutaja kolmas viga ilmnes 13. juunil 2022, kus C-faasi sping on kadunud. Elekter taastati umbes 8:00 4. augustil 2022. Ajalepingu hindamist rakendati alates 1. juulist 2022. Kogutud andmed, nagu süsteemi sping, võimsus ja võimsuse tegur, on näidatud tabelis 1.

Ühituse elektri koguse arvutamine esimesel etapil

Nagu tabelist 1 näha, perioodil 13. juuni 2022 kuni 30. juuni 2022 on A-faasi sping normaalne, keskmine võimsuse tegur on 0,82, ja elemendi nurk on 34&deg;(L). Siis võimsuse teguri nurk &phi;=4&deg;(L).Oletades, et laad on tasakaalus, on korrigeerimiskordaja:

Ühituse elektri koguse arvutus on järgmine:

Valemist (2) ja Valemist (3) nähtub, et k > 1, mis tähendab, et elekter on mõõdetud alla, ja lisaks tuleb taastada 15 134 kWh elektri kogus.(2) Ühituse elektri koguse arvutus teisel etapil.Perioodil 1. juuli 2022 kuni 4. august 2022 on A-faasi sping normaalne, keskmine võimsuse tegur on 0,87, ja elemendi nurk on 29&deg;(L). Siis võimsuse teguri nurk &phi;=0&deg;.Oletades, et laad on tasakaalus, on korrigeerimiskordaja:

Ühituse elektri koguse arvutus on järgmine:

Valemist (4) ja Valemist (5) nähtub, et k > 1, mis tähendab, et elekter on mõõdetud alla, ja lisaks tuleb taastada 51 996 kWh elektri kogus.Kokku ühituse elektri kogus, mida tuleb taastada:

5. Järeldus

Tegelikus töös põletuvad kombinatsioonitransformatorid ja kõrgepinge lülituse sülindid tihti, ohustades vakvalt võrgu turvalisust. Tavaliselt tulenevad sellised probleemid resonaantsest ülepingest, ebatõhusast seadme disainist/valikust ja parameetrite vastuolulisest sobivusest.

Vigade analüüsimisel: Esiteks kontrollida transformatori defekte ja kontrollida kõrgepinge lülituse sülindide võimet. Teiseks paigaldatakse sobivad primäärharmoonika eemaldamise seadmed, et lahendada resonaantset ülepinget. Pärast õnnetust reageerida kiiresti ja õigesti, et vältida probleemide laienemist ja sotsiaalset mõju. Lõpuks õppida kogemustest, parandada vigade lahendamise oskusi ja tagada võrgu turvalisus.