35 kV külső kombinált transzformátor mérési anomáliájának elemzése és kezelése

1. Bevezetés

A kombinált transzformátorok gyakori PT-kiégése és főoldali biztosítók megszáradása hibás energia mérést eredményez, és komolyan fenyegeti az áramháló biztonságos működését. Ez a tanulmány a 35 kV kombinált transzformátor PT-kérdéseire és biztosítók megszáradására összpontosít, feltárja a hibák okait, javaslatokat tesz, és korrekciós együtthatókkal helyreállítja a hibásan mért energiamennyiséget. Ez hatékonyan csökkenti a hálóveszteségeket és enyhíti a szolgáltatási kockázatokat.

1.1 A kombinált transzformátorok bevezetése

Az áramellátási rendszerben a kombinált transzformátorok kulcsfontosságú elemek a mérési és védelmi berendezésekben. Feszültségtranszformátorok (PT) és áramerősítők kombinációjából állnak, amelyek a fő- és másodlagos tekercsek közötti tekerési különbséget használják, hogy a nagy főoldali áramokat és feszültségeket a másodlagos mérő- és védelmi berendezésekhez alkalmas kis áramokra és feszültségekre alakítsák. Ugyanakkor elérnek elektrikai izolációt a fő- és másodlagos oldal között, így biztosítva a munkavállalók és a berendezések biztonságát a másodlagos oldalon.

2. A kombinált transzformátor hibáinak veszélyei

A kombinált transzformátor PT-je, mint a rendszer alapvető mérőeszköze, felelős a magasfeszültségi jel lefordításáért mérő/védelmi berendezések számára. Ha a PT sérül vagy a magasfeszültségi biztosító megszárad, a következő veszélyek merülhetnek fel:

• Sérült mérési pontosság : A PT sérülése és a biztosító megszáradása hibákat okozhat az energia mérőrendszerben, ami befolyásolja a mérési pontosságot, és vitát kelt ki az áramellátó vállalatok és a felhasználók között.

• Növekedett eszközhibaelbajlódási arány : A PT sérülése rendszerszintű feszültség-egyenlegzavarokat (túl magas/túl alacsony) okozhat, ami a rendszer stabilitását zavarja; a transzformátor hibái anomáliákat okozhatnak a védelmi berendezésekben, növelve a többi berendezés hibaelbajlódási kockázatát.

• Életveszélyek : A kombinált transzformátorok magasfeszültségi eszközök. A sérülés isolációs romlást és szivárgást okozhat, ami fenyegeti a működtető és karbantartó személyzet élettanteremtését.

3. A kombinált transzformátorok túlfeszültségi hibáinak okai

A valós működés során a kombinált transzformátorok gyakran tapasztalnak magasfeszültségi biztosítók megszáradását és PT-kiégést. Az elsődleges okok a következők:

• Ferromágneses rezonancia túlfeszültség : A ferromágneses elemek lineárisak a megengedett feszültség alatt. Hiba esetén a mágneses kör úszik el, és a tekercs induktanciája nemlineárisan változik. A rendszer kapacitáciával rezonáló hurokot formál, ami folyamatos ferromágneses rezonanciát indít. A túlfeszültség gyakran okozza a PT magasfeszültségi biztosítók megszáradását, ami fenyegeti a háló biztonságát.

• Túlzott másodlagos terhelés : A túlzott másodlagos terhelés sok hőt termel a transzformátorban, ami nehéz hűtésével jár. A belső tekercs hőmérséklete túl magasra emelkedik, végül kiégetve a PT-t.

• Fő- és másodlagos oldali rövidzárlat : A PT fő- vagy másodlagos oldalán lévő rövidzárlatok nagy áramokat generálnak, ami a magasfeszültségi biztosítók megszáradását és a berendezések kiégését okozza.

• Kapcsoló túlfeszültség : Nem megfelelő műveletek túlfeszültséget generálnak, ami a PT magasfeszültségi biztosítók megszáradását okozza.

• Villámú túlfeszültség : A közvetlen vagy indukált villámú túlfeszültség a tekercs izolációját rombolja, sérülésekkel jár.

4. Esetelemzés
4.1 Alapvető felhasználói információk

2021. augusztus 23-án egy 35 kV felhasználó kombinált transzformátorának A-fázisa PT-kiégési hibát mutatott, ami hibás energia mérést eredményezett. Az előző évben ez a kombinált transzformátor 3 hibát tapasztalt. 2021. január előtt a felhasználó a 35 kV Shazi Átalakítóállomásból kapta az áramot normál mérés mellett. 2021. augusztus után a 35 kV kilépő vonalakra változtatták a szolgáltatást a 110 kV Zhoujiaba Átalakítóállomásból (Zhouwan #353 és Zhouri #354 kettős vonal). A teljes vonalhossz körülbelül 1,5 km. A 35 kV oldal lassító tekercs révén van földbe kapcsolva. A mérési pontok a 110 kV Zhoujiaba Átalakítóállomás 2 környezeti 35 kV kilépő vonalán találhatók. Az elsődleges tárcsa a 1. ábrán látható.

4.2 Mérési pontok és hiba idővonal

Mindkét mérési pont 35 kV kombinált transzformátorokat használ, háromfázis-háromvezetékes kapcsolattal és V/V kapcsolattal a feszültségtranszformátoroknál. Közülük:

• 35 kV Zhouri #354 (Mérési Pont 2): Normál működés, nincsenek hibák;

• 35 kV Zhouwan #353 (Mérési Pont 1): Gyakori hibák.

Hiba idővonal:

• 2021. augusztus 23: Első PT-kiégés, cserélve Henan Xinyang Hutong Elektromos Co., Ltd. termékekkel;

• 2022. március 4: PT-kiégés ismét, cserélve Jiangxi Gandi Elektromos Co., Ltd. kombinált transzformátorokkal;

• 2022. június 13: C-fázis magasfeszültségi biztosító megszárad, feszültségvesztés;

• 2022. szeptember 21: A-fázis magasfeszültségi biztosító megszárad, ismét feszültségvesztés.

4.3 Hibaelemzés

A hiba bekövetkezésekor a felhasználó terhelése alacsony volt, a másodlagos vezetékek normálisak voltak, nincs rövidzárlat. A tesztelés után:

• A vonal földkapcsoló ellenállása megfelelő, és nem hatékonyan földelve van. A földkapcsolási hibák könnyen okozhatják a villámszellemek nem történő kiszáradását, ami a biztosítók megszáradását eredményezi;

• Nincs túlfeszültség a működés és karbantartás során, kizárva az emberi tényezőket.

A hiba jelenségei és a gyakori okok alapján a fő ok a ferromágneses rezonancia túlfeszültség, konkrét kiváltó esetekkel:

• Földkapcsolási hibák által kiváltva: Amikor a vonalon egyfázisú földkapcsolási hiba lép fel, a PT tekercse és a vonal-föld viszkozitás párhuzamos áramkört alkot, amely a ferromágneses rezonancia feltételeit teljesíti. Az egyfázisú földkapcsolási hiba a másik két fázis feszültségének emelkedését okozza, a vasmag gyorsan elszárad, és a rezonancia miatt a tekercs áramának emelkedése a magasfeszültségi biztosítók megszáradását okozza; a hosszú távú túláramlás is kiégeti a PT-t.

• Nem megfelelő műveletek által kiváltva: A rendszer háromfázisú terhelése alapján egyensúlyban van, de a kapcsolási műveletek során a három fázis nem egyszerre (nem egyidejű be- és kikapcsolás), ami árus hullámot okoz a feszültségtranszformátor tekercsében és a vasmag elszáradását, ami ferromágneses rezonancia túlfeszültséget indít.

4.4 Megoldások

A hiba okainak elemzése után a következő intézkedéseket tették:

• Harmonikus eltüntető berendezések telepítése: Telepítettek 1 db harmonikus eltüntető berendezést a 35 kV busz oldalán az átalakítóállomásban, hogy elnyomják a ferromágneses rezonancia ismétlődését.

• Túlfeszültségvédelem a másodlagos oldalon: Túlfeszültségvédelmet telepítettek a másodlagos oldalon, hogy ellenálljanak a környezeti tényezők által okozott túlfeszültségnek, és védjék a transzformátor belső izolációját.

• Harmonikus detektálás és kezelés: Használtak helyszíni energia mérő kalibrátort a másodlagos feszültség harmonikus jelének detektálásához. Ha anomáliák vannak, arra szólították fel a felhasználókat, hogy kezeljék őket, hogy megfeleljenek a GB/T 14549-1993 "Energia minősége - Harmonikus jel a nyilvános hálózatban": A 35 kV feszültség harmonikus torzítási aránya ≤ 3%, a páratlanrendű harmonikus jel ≤ 2,4%, a párosrendű harmonikus jel ≤ 1,2%.

Hatás a megoldások bevezetése után: A kombinált transzformátor normálisan működik, nincs PT-kiégés vagy biztosító megszáradás.

4.5 Energia mennyiségének szinkronizálása

Az energia mérési pontosság mindkét fél gazdasági érdekeit érinti. A hibák esetén szükséges az energia mennyiségének szinkronizálása. Ez a tanulmány a harmadik hiba példáján bemutatja a korrekciós együttható módszerét:

Elv: Összehasonlítja a helyes és hibás mérés közötti aktív teljesítményt, hogy meghatározza a korrekciós együtthatót k, majd kiszámítja a szinkronizálandó energia mennyiségét \(\Delta W\). Feltevés szerint a háromfázisú terhelés egyensúlyban van, a korrekciós együttható k képlete:

(1) A korrekciós együttható k értelmezése

Ha k > 1, a helyes mérés során a aktív teljesítmény nagyobb, mint a hibás mérés során. Az energia mérő hiba esetén alul regisztrálja az energiamennyiséget, és a felhasználónak kell pótolnia. Ha k = 1, az energia mérő helyesen méri. Ha 0 < k < 1, az energia mérő túlregisztrálja az energiamennyiséget, és a felhasználónak vissza kell fizetnie. Ha k < 0, az energia mérő fordított irányban működik, és a felhasználónak kell pótolnia az energiamennyiséget.

(2) Felhasználó-specifikus mérési paraméterek

A felhasználó fogadási kapacitása 2500 kVA, a mérési mód magas ellátás-magasan mérve (magasfeszültségi kombinált mérődoboz). A feszültségarány 35000 V/100 V, az áramarány 50 A/5 A. A teljes mérési szorzó 3500. Az energia mérő kapacitása 3&times;100 V/3&times;1.5 - 6 A, a pontossága 0,5S.

A felhasználó harmadik hibája 2022. június 13-án történt, a C-fázis elvesztette a feszültségét. Az áram 2022. augusztus 4-én, körülbelül 8:00-kor visszaállt. 2022. július 1-je óta időszakos energia díjakat alkalmaznak. A rendszer feszültsége, teljesítménye és teljesítménytényezője a 1. táblázatban látható adatok.

Az első szakasz energia mennyiségének szinkronizálása

A 1. táblázatból látható, hogy 2022. június 13-ától 2022. június 30-ig a C-fázis feszültsége normális volt, az átlagos teljesítménytényező 0,82, a részelem szöge 34&deg;(L). A teljesítménytényező szöge &phi;=4&deg;(L).Feltevés szerint a terhelés egyensúlyban van, a korrekciós együttható:

Az energia mennyiség szinkronizálásának számítása a következő:

A (2) és (3) képletből látható, hogy k > 1, ami azt jelenti, hogy az energia alul van mérve, és 15 134 kWh energia mennyiségét kell pótolni.(2) A második szakasz energia mennyiségének szinkronizálása.2022. július 1-je és 2022. augusztus 4-e között a C-fázis feszültsége normális volt, az átlagos teljesítménytényező 0,87, a részelem szöge 29&deg;(L). A teljesítménytényező szöge &phi;=0&deg;.Feltevés szerint a terhelés egyensúlyban van, a korrekciós együttható:

Az energia mennyiség szinkronizálásának számítása a következő:

A (4) és (5) képletből látható, hogy k > 1, ami azt jelenti, hogy az energia alul van mérve, és 51 996 kWh energia mennyiségét kell pótolni.Összesen pótolandó energia mennyiség:

5. Összefoglalás

A valós működés során a kombinált transzformátorok gyakran kiégnak, és a magasfeszültségi biztosítók megszáradnak, ami komolyan fenyegeti a háló biztonságát. Ilyen problémák általában rezonancia túlfeszültség, valamint helytelen berendezékdizájn, kiválasztás és paraméter illesztés miatt merülnek fel.

A hiba elemzésekor: Először, ellenőrizze a transzformátor hibáit, és ellenőrizze a magasfeszültségi biztosítók kapacitását. Másodszor, telepítse a megfelelő elsődleges harmonikus eltüntető berendezéseket a rezonancia túlfeszültség kezelésére. Baleset után gyorsan reagáljon és helyesen kezelje, hogy elkerülje a baleset további fokozódását és a társadalmi hatásokat. Végül tanuljon a tapasztalatokból, fejlessze a hibakezelési készségeit, és biztosítsa a háló biztonságát.