Anailís agus Meascán ar Anormalacht Méadacháin 35 kV Tionscadal Trasfhoirmithe Amuigh

1. Inleiding

Frequente PT-uitbranding en smelten van primaire zijde fuses in gecombineerde transformatoren leiden tot onnauwkeurige energiemetermetingen en vormen een ernstig gevaar voor de veilige werking van het elektriciteitsnet. Dit artikel richt zich op herhaalde PT-schade en fusessmeltproblemen bij een 35 kV gecombineerde transformator, onderzoekt de oorzaken van de fouten, stelt oplossingen voor en herstelt de onjuiste elektriciteitshoeveelheid via correctiefactoren. Dit vermindert effectief netverliezen en verminderd dienstrisico's.

1.1 Inleiding tot Gecombineerde Transformatoren

In het elektriciteitsnetwerk zijn gecombineerde transformatoren belangrijke componenten van meet- en beschermingsapparatuur. Samengesteld uit spanningstransformatoren (PT) en stroomtransformatoren, gebruiken ze het spoelverschil tussen primaire en secundaire windingen om grote primaire stromen en hoge spanningen om te zetten in kleine stromen en spanningen die geschikt zijn voor secundaire instrumenten en relaisbescherming. Daarnaast bereiken ze elektrische isolatie tussen de primaire en secundaire zijden om de veiligheid van personeel en apparatuur aan de secundaire zijde te waarborgen.

2. Gevaren van Fouten in Gecombineerde Transformatoren

Als een kernmeetapparaat in het elektriciteitsnetwerk is de PT van een gecombineerde transformator verantwoordelijk voor het omzetten van hoge-spansignalen naar lage-spansignalen voor meet/beschermingsapparatuur. Wanneer de PT beschadigd is of de hoge-spanningsfuse smelt, zijn de gevaren als volgt:

• Verminderde Meetnauwkeurigheid : PT-schade en fusessmelt kan leiden tot fouten in het elektriciteitsmeteringssysteem, wat de meetnauwkeurigheid beïnvloedt en conflicten veroorzaakt tussen energieleveranciers en gebruikers.

• Toegenomen Apparaatuitval : PT-schade kan systeemspanningonevenwicht (te hoog/te laag) veroorzaken, waardoor de systeemstabiliteit wordt verstoord; transformatorfouten kunnen ook abnormale werking van beschermingsapparatuur veroorzaken, waardoor het faalrisico van andere apparatuur toeneemt.

• Persoonlijke Veiligheidsgevaren : Gecombineerde transformatoren zijn hoge-spansapparatuur. Schade kan leiden tot isolatiebreuk en lekken, wat de persoonlijke veiligheid van bedienings- en onderhoudspersoneel bedreigt.

3. Oorzaken van Overspanningsfouten in Gecombineerde Transformatoren

Tijdens de daadwerkelijke werking ervaren gecombineerde transformatoren vaak smelten van hoge-spanningsfusen en PT-uitbranding. De hoofdoorzaken zijn:

• Ferromagnetische Resonantieoverspanning : Ferromagnetische componenten zijn lineair onder de nominale spanning. Tijdens fouten verzadigt de magnetische circuit, en de inductie verandert niet-lineair. Het vormt een oscillatieslus met systeemcapacitance, wat continue ferromagnetische resonantie activeert. De overspanning veroorzaakt frequente smelten/uitbranding van hoge-spanningsfusen van de PT, wat de veiligheid van het net bedreigt.

• Te Zware Secundaire Belasting : Te zware secundaire belasting doet de transformator veel warmte genereren met moeilijke warmteafgifte. De interne windingstemperatuur stijgt te hoog, waardoor uiteindelijk de PT uitbrandt.

• Kortsluiting aan Primaire/Secundaire Zijde : Kortsluitingen aan de primaire/secundaire zijde van de PT genereren grote stromen, waardoor hoge-spanningsfusen smelten en apparatuur uitbrandt.

• Schakelenoverspanning : Onjuiste bediening genereert overspanning, waardoor de hoge-spanningsfuse van de PT smelt.

• Bliksemoverspanning : Directe/inductieve bliksemoverspanning breekt de windingisolatie af, waardoor de apparatuur beschadigd raakt.

4. Casusanalyse
4.1 Basisgebruikersinformatie

Op 23 augustus 2021 trad een A-fase PT-uitbrandingsfout op in de gecombineerde transformator van een 35 kV-gebruiker, wat resulteerde in onnauwkeurige energiemetering. In het voorgaande jaar had deze gecombineerde transformator 3 fouten meegemaakt. Voordat januari 2021, werd de gebruiker gevoed door de 35 kV Shazi Substation met normale metering. Na augustus 2021 werd de voeding gewijzigd naar de 35 kV uitgaande lijn van de 110 kV Zhoujiaba Substation (Zhouwan Line #353 en Zhouri Line #354 dubbele circuits). De totale lijnlengte is ongeveer 1,5 km. De 35 kV zijde is aangesloten via een boogdempende spoel. De meetpunten zijn ingesteld op de 2-circuit 35 kV uitgaande lijnen van de 110 kV Zhoujiaba Substation. De primaire bedrading wordt weergegeven in Figuur 1.

4.2 Meetpunten en Fouttijdslijn

Beide meetpunten gebruiken 35 kV gecombineerde transformatoren, met driefase drielintverbinding en V/V verbinding voor spanningstransformatoren. Waaronder:

• 35 kV Zhouri Line #354 (Meetpunt 2): Werkt normaal, geen fouten;

• 35 kV Zhouwan Line #353 (Meetpunt 1): Vervelende fouten.

Fouttijdslijn:

• 23 augustus 2021: Eerste PT-uitbranding, vervangen met producten van Henan Xinyang Hutong Electric Co., Ltd.;

• 4 maart 2022: PT brandt opnieuw uit, vervangen met gecombineerde transformatoren van Jiangxi Gandi Electric Co., Ltd.;

• 13 juni 2022: C-fase hoge-spanningsfuse smelt, spanningsverlies;

• 21 september 2022: A-fase hoge-spanningsfuse smelt, spanningsverlies opnieuw.

4.3 Foutanalyse

Toen de fout optreedt, was de gebruikersbelasting licht, de secundaire bedrading normaal, en er was geen kortsluiting. Na testen:

• De lijnaardingweerstand is in orde, en het behoort tot een niet-effectief aardingssysteem. Aardingfouten kunnen gemakkelijk bliksemstroom verhinderen te ontladen, wat fusessmelt veroorzaakt;

• Er was geen overspanning tijdens bediening en onderhoud, menselijke factoren worden uitgesloten.

Gecombineerd met foutverschijnselen en algemene oorzaken, wordt de hoofdoorzaak vastgesteld als ferromagnetische resonantieoverspanning, met specifieke trigger-scenario's:

• Getriggerd door Aardingfouten: Wanneer er een enkelvoudige fase-aarding optreedt op de lijn, vormen de PT-winding en de lijn-naar-grondcapaciteit een parallelcircuit, wat voldoet aan de voorwaarden voor ferromagnetische resonantie. Een enkelvoudige fase-aarding zorgt ervoor dat de spanning van de andere twee fasen stijgt, de ijzerkern verzadigt snel, en resonantie zorgt voor een plotselinge stroomtoename in de winding, waardoor de hoge-spanningsfuse smelt; langdurige overstroom zal ook de PT doen uitbranden.

• Getriggerd door Onjuiste Bediening: De driefasebelasting van het systeem is in principe gebalanceerd, maar tijdens schakeloperaties zijn de drie fasen niet gesynchroniseerd (openen/sluiten niet gelijktijdig), wat een inrush-stroom in de spanningstransformatorwinding en ijzerkernverzadiging veroorzaakt, wat ferromagnetische resonantieoverspanning activeert.

4.4 Oplossingen

Na de analyse van de foutoorzaken, worden de volgende maatregelen genomen:

• Harmonische Eliminatieapparatuur Installeren: Installeer 1 set harmonische eliminatieapparatuur aan de 35 kV buskant van de substation om de herhaling van ferromagnetische resonantie te onderdrukken.

• Overspanningsbescherming aan Secundaire Zijde: Installeer overspanningsbeschermingsapparatuur aan de secundaire zijde om overspanningen veroorzaakt door milieuomstandigheden te weerstaan en de interne isolatie van de transformator te beschermen.

• Harmonische Detectie en Behandeling: Gebruik een ter plaatse elektriciteitsmeterkalibratiemeter om harmonischen in de secundaire spanning te detecteren. Als er afwijkingen zijn, moedig gebruikers aan om deze te behandelen om voldoening aan GB/T 14549-1993 "Elektriciteitskwaliteit - Harmonischen in Openbare Elektriciteitsnetwerken" te garanderen: totale harmonische vervormingsgraad van 35 kV spanning ≤ 3%, oneven harmonischen ≤ 2,4%, even harmonischen ≤ 1,2%.

Uitvoeringseffect: Na de implementatie van de maatregelen werkt de gecombineerde transformator normaal, zonder PT-uitbranding of fusessmeltfouten.

4.5 Elektriciteitsaantal Reconciliatieberekening

De nauwkeurigheid van elektriciteitsmetering is gerelateerd aan de economische belangen van zowel de elektriciteitsleverancier als de consument. Fouten vereisen elektriciteitsaantalreconciliatie. Dit artikel neemt de derde fout als voorbeeld en gebruikt de correctiefactor-methode voor de berekening:

Principe: Vergelijk de actieve vermogen tijdens juiste en onjuiste metering om de correctiefactor k te verkrijgen, en bereken vervolgens de reconciliatie-elektriciteitsaantal \(\Delta W\). Bij aanname van een driefasebelastingbalans, is de formule voor de correctiefactor k als volgt:

(1) Uitleg van Correctiefactor k

Wanneer k > 1, is het actieve vermogen tijdens juiste metering groter dan tijdens onjuiste metering. De energiemeter registreert tijdens de fout minder elektriciteit, en de klant moet de elektriciteitsaantal aanvullen. Wanneer k = 1, meet de energiemeter correct. Wanneer 0 < k < 1, registreert de energiemeter meer elektriciteit, en de elektriciteitsaantal moet worden terugbetaald aan de klant. Wanneer k < 0, draait de energiemeter om, en de klant moet de elektriciteitsaantal aanvullen.

(2) Gebruiker-gerelateerde Meteringparameters

De ontvangende capaciteit van de gebruiker is 2500 kVA, en de meteringmethode is hoge-spanning hoge-metering (gemeten door een hoge-spanning gecombineerde meteringbox). De spanningratio is 35000 V/100 V, en de stroomratio is 50 A/5 A. De integrale meteringmultiplier is 3500. De energiemetercapaciteit is 3&times;100 V/3&times;1.5 - 6 A, met een nauwkeurigheid van 0.5S.

De derde fout van de gebruiker trad op op 13 juni 2022, met fase C die spanning verloor. De stroom werd hersteld rond 8:00 uur op 4 augustus 2022. Tijdsgebonden elektriciteitsprijzen werden sinds 1 juli 2022 ingevoerd. De verzamelde gegevens zoals systeemspanning, vermogen, en cosinus phi zijn weergegeven in Tabel 1.

Berekening van Reconciliatie-elektriciteitsaantal voor het Eerste Stadium

Zoals te zien in Tabel 1, tijdens de periode van 13 juni 2022 tot 30 juni 2022, is de spanning van fase A normaal, de gemiddelde cosinus phi is 0,82, en het elementhoek is 34&deg;(L). Dan is de cosinus phi hoek &phi;=4&deg;(L).Aanname dat de belasting gebalanceerd is, is de correctiefactor:

De berekening van de reconciliatie-elektriciteitsaantal is als volgt:

Van Formule (2) en Formule (3) kan men zien dat k > 1, wat betekent dat de elektriciteit onder-geregistreerd is, en een extra elektriciteitsaantal van 15.134 kWh moet worden aangevuld.(2) Berekening van Reconciliatie-elektriciteitsaantal voor het Tweede Stadium.Tijdens de periode van 1 juli 2022 tot 4 augustus 2022, is de spanning van fase A normaal, de gemiddelde cosinus phi is 0,87, en het elementhoek is 29&deg;(L). Dan is de cosinus phi hoek &phi;=0&deg;.Aanname dat de belasting gebalanceerd is, is de correctiefactor:

De berekening van de reconciliatie-elektriciteitsaantal is als volgt:

Van Formule (4) en Formule (5) kan men zien dat k > 1, wat betekent dat de elektriciteit onder-geregistreerd is, en een extra elektriciteitsaantal van 51.996 kWh moet worden aangevuld.Totaal reconciliatie-elektriciteitsaantal dat moet worden aangevuld:

5. Conclusie

In de daadwerkelijke werking ontbranden gecombineerde transformatoren vaak en smelten hoge-spanningsfusen, wat het net ernstig in gevaar brengt. Meestal resulteert dit soort problemen uit resonantieoverspanning, samen met onjuiste apparaatontwerp/keuze en parametermismatch.

Bij foutanalyse: Controleer eerst op transformatordefecten en controleer de capaciteit van de hoge-spanningsfuse. Ten tweede, installeer gepaste primaire harmonische eliminatieapparatuur om resonantieoverspanning te bestrijden. Na een ongeluk, reageer snel en handel correct om escalatie en sociale impact te voorkomen. Tenslotte, leer van ervaring, verbeter de foutafhandelingsvaardigheden en zorg voor de veiligheid van het net.