Analīze un Apstrāde 35 kV Ārējā Kopkompresora Transformatora Mērīšanas Anomāliju

1. Ievads

Bieži sastopami PT izkārtošanās un primārās puses šķērselku izblīvotne kombinētajos transformatoros rada neprecīzu enerģijas skaitītāju mērījumu un nopietni apdraud elektrotīkla drošo darbību. Šajā rakstā tiek apspriestas atkārtotas PT bojājumi un šķērselku izblīvotnes problēmas 35 kV kombinētajā transformatorā, tiks izmeklētas defektu cēloņi, piedāvātas risinājumu priekšlikumi un pareizināta nepareizā elektroenerģijas daudzuma atgriešana ar labojumu koeficientiem. Tas efektīvi samazina tīkla zaudējumus un mazina servisa riskus.

1.1 Kombinēto transformatoru ievads

Enerģijas sistēmā kombinētie transformatori ir galvenie mērīšanas un aizsardzības ierīču komponenti. Sastāv no sprieguma transformatoriem (PT) un strāvas transformatoriem, izmantojot spīgu starpniecību starp primāro un sekundāro spīgu, lai konvertētu lielas primārās puses strāvas un augstus spriegumus par mazām strāvām un spriegumiem, kas piemēroti sekundārām instrumentām un releja aizsardzībai. Tāpat tie nodrošina elektrisku izolāciju starp primāro un sekundāro pusi, lai nodrošinātu personāla un aprīkojuma drošību sekundārajā pusē.

2. Kombinēto transformatoru defektu bīstamība

Kā galvenais enerģijas mērīšanas ierīce enerģijas sistēmā, kombinētā transformatora PT ir atbildīgs par augsta sprieguma signālu konvertēšanu par zema sprieguma signālu mērīšanas/aizsardzības ierīcēm. Kad PT tiek bojāts vai augstsprieguma šķērselks izblīvots, bīstamība ir šāda:

• Mērīšanas precizitātes saistība : PT bojājums un šķērselku izblīvotne var izraisīt kļūdas elektrības enerģijas mērīšanas sistēmā, ietekmējot mērīšanas precizitāti un izraisot strīdus starp elektroenerģijas piegādātājiem un lietotājiem.

• Aprīkojuma defektu līmeņa paaugstināšanās : PT bojājums var izraisīt sistēmas sprieguma nesaskaņotību (pārāk augsts/pārāk zems), traucējot sistēmas stabilitātei; transformatora defekts var izraisīt aizsardzības ierīču neveiksmīgu darbību, palielinot citu aprīkojuma defektu risku.

• Persонаlas drošības risks : Kombinētie transformatori ir augstsprieguma aprīkojumi. Bojājums var izraisīt izolācijas sabrukumu un izplūdi, apdraudot operatīvo un uzturēšanas personāla drošību.

3. Pārsprieguma defektu cēloņi kombinētajos transformatoros

Reālajā darbībā kombinētie transformatori bieži sastopami ar augstsprieguma šķērselku izblīvotni un PT izkārtošanos. Galvenie cēloņi ietver:

• Feromagnētiskā rezonansa pārspriegums : Feromagnētiskie komponenti ir lineāri nominālajā spriegumā. Defektu gadījumā magnētiskā ceļa saturošanās, un indukcija mainās nenelineāri. Formējot oscilācijas kontūru ar sistēmas kapacitāciju, tas izraisīs nemierīgu feromagnētisko rezonansi. Pārspriegums izraisa biežas PT augstsprieguma šķērselku izblīvotnes, apdraudot tīkla drošību.

• Pārāk liela sekundārā slodze : Pārāk liela sekundārā slodze izraisa transformatora ļoti lielu siltumu, kas grūti izsirdzina. Iekšējā spīgu temperatūra pārāk augstā, beidzot iznīcinot PT.

• Primārā - sekundārā puse šķērselku : Primārā/sekundārā puse šķērselku izraisa lielas strāvas, izraisojot augstsprieguma šķērselku izblīvotni un aprīkojuma iznīcināšanu.

• Ieslēgšanas pārspriegums : Nepareiza darbība izraisa pārspriegumu, izraisojot PT augstsprieguma šķērselku izblīvotni.

• Liekas pārspriegums : Tiešais/induktīvs liekas pārspriegums izraisa spīgu izolācijas sabrukumu, iznīcinot aprīkojumu.

4. Gadījuma analīze
4.1 Pamata lietotāja informācija

2021. gada 23. augustā A-fāzes PT bojājums notika 35 kV lietotāja kombinētajā transformatorā, radošs neprecīzu enerģijas mērījumu. Pagājušajā gadā šis kombinētais transformators pieredzēja 3 defektus. Līdz 2021. gada janvārim lietotājs tika piegādāts no 35 kV Shazi apgaismojuma stacijas ar normālu mērīšanu. Pēc 2021. gada augusta piegāde tika mainīta uz 35 kV izlidošanas līniju no 110 kV Zhoujiaba apgaismojuma stacijas (Zhouwan līnija #353 un Zhouri līnija #354 divu līniju piegāde). Kopējā līnijas garums ir aptuveni 1,5 km. 35 kV puse ir uzsāknēta ar plamekšķērselku. Mērīšanas punkti ir iestatīti divu līniju 35 kV izlidošanas līnijās no 110 kV Zhoujiaba apgaismojuma stacijas. Primārā virziena shēma redzama Attēlā 1.

4.2 Mērīšanas punkti un defektu hronoloģija

Abiem mērīšanas punktiem tiek izmantoti 35 kV kombinētie transformatori, ar trīsfāzes trīs vadiņu savienojumu un V/V savienojumu sprieguma transformatoriem. No tiem:

• 35 kV Zhouri līnija #354 (Mērīšanas punkts 2): Darbojas normāli, bez defektu;

• 35 kV Zhouwan līnija #353 (Mērīšanas punkts 1): Bieži sastopami defekti.

Defektu hronoloģija:

• 2021. gada 23. augusts: Pirmā PT bojājums, aizvietots ar Henan Xinyang Hutong Electric Co., Ltd. produktiem;

• 2022. gada 4. marts: PT vēlreiz iznīcināts, aizvietots ar Jiangxi Gandi Electric Co., Ltd. kombinētajiem transformatoriem;

• 2022. gada 13. jūnijs: C-fāzes augstsprieguma šķērselks izblīvots, sprieguma zuda;

• 2022. gada 21. septembris: A-fāzes augstsprieguma šķērselks izblīvots, sprieguma zuda vēlreiz.

4.3 Defektu analīze

Defektu gadījumā lietotāja slodze bija vieglā, sekundārā virziena vadība bija normāla, un nebija šķērselku. Pēc testēšanas:

• Līnijas uzsāknēšanas reostors atbilst, un tas ir neatbilstošs uzsāknēšanas sistēmas. Uzsāknēšanas defekti var viegli izraisīt liekas strāvas neizlaidi, izraisojot šķērselku izblīvotni;

• Darbībā un uzturēšanā nebija pārsprieguma, izslēdzot cilvēka faktoru.

Apvienojot defektu paradumus un bieži sastopamus cēloņus, galvenais cēlonis tika noteikts kā feromagnētiska rezonansa pārspriegums, ar specifiskiem aktivizācijas scenārijiem:

• Aktivizēts ar uzsāknēšanas defektiem: Ja vienfāzes uzsāknēšana notiek līnijā, PT spīgas un līnijas pret uzsāknēšanu kapacitācija veido paralēlu kontūru, atbilstot feromagnētiskās rezonanses nosacījumiem. Vienfāzes uzsāknēšana izraisa citu divu fāžu sprieguma paaugstināšanos, dzelzs kodols ātri satura, un rezonanse izraisa spīgu strāvas salīdzinošu pieaugumu, izblīvodot augstsprieguma šķērselku; ilgstoša pārāk liela strāva arī iznīcinās PT.

• Aktivizēts ar nepareizu darbību: Sistēmas trīsfāzes slodze ir gandrīz līdzsvarota, bet pārslēgšanas darbībā trīs fāzes nav sinhronizētas (ieslēgšana/atslēgšana nav vienlaicīga), izraisojot impulsa strāvu sprieguma transformatora spīgā un dzelzs kodola saturošanos, izraisojot feromagnētisko rezonansa pārspriegumu.

4.4 Risinājumi

Analizējot defektu cēloņus, tiek veiktas šādas pasākumu:

• Harmonisku eliminācijas ierīču instalēšana: Instalēt 1 komplektu harmonisku eliminācijas ierīcu uz 35 kV busa pusi apgaismojuma stacijā, lai novērstu feromagnētiskās rezonanses atkārtošanos.

• Sekundārā puse pārsprieguma aizsardzība: Instalēt pārsprieguma aizsardzības ierīces sekundārā puse, lai pretojas pārspriegumam, izraisītam vides faktoriem, un aizsargā transformatora iekšējo izolāciju.

• Harmonisku detektēšana un attīrīšana: Izmantot vietējo elektrības enerģijas mērītāju kalibrētāju, lai detektētu sekundāros sprieguma harmoniskos. Ja ir kļūdas, mudināt lietotājus tos attīrīt, lai nodrošinātu atbilstību GB/T 14549 - 1993 "Elektrotīkla kvalitāte - Harmoniski sabiedriskajos elektrotīklos": kopējais harmonisku deformācijas koeficients 35 kV sprieguma ≤ 3%, nepāra harmoniski ≤ 2,4%, para harmoniski ≤ 1,2%.

Izpildes efekts: Pēc pasākumu ieviešanas, kombinētais transformators darbojas normāli, bez PT bojājumiem vai šķērselku izblīvotnēm.

4.5 Elektroenerģijas daudzuma atgriešanas aprēķins

Elektroenerģijas mērīšanas precizitāte ir saistīta ar gan elektroenerģijas piegādātāju, gan patērētāju ekonomiskajām interesēm. Defekti prasa elektroenerģijas daudzuma atgriešanu. Šajā rakstā tiek izmantots trešais defekts kā piemērs un izmanto labojumu koeficienta metodi aprēķināšanai:

Princips: Salīdzināt aktīvo jaudu pareizā mērīšanā un nepareizā mērīšanā, lai iegūtu labojumu koeficientu k, un pēc tam aprēķināt atgriešanas elektroenerģijas daudzumu \(\Delta W\). Pieņemot, ka trīsfāzes slodze ir līdzsvarota, labojumu koeficienta k formulas ir:

(1) Labojuma koeficienta k interpretācija

Ja k > 1, aktīvā jauda pareizā mērīšanā ir lielāka par nepareizā mērīšanā. Enerģijas mērītājs nepareizi reģistrē elektroenerģijas daudzumu defektu laikā, un klientam jāatkompensē elektroenerģijas daudzums. Ja k = 1, enerģijas mērītājs mēra pareizi. Ja 0 < k < 1, enerģijas mērītājs pārmēra elektroenerģijas daudzumu, un elektroenerģijas daudzums jāatmaksā klientam. Ja k < 0, enerģijas mērītājs darbojas otrādāk, un klientam jāatkompensē elektroenerģijas daudzums.

(2) Lietotāja saistītās mērīšanas parametri

Lietotāja pieņemšanas jauda ir 2500 kVA, un mērīšanas metode ir augsts piegāde augsts mērījums (mērīts ar augsta sprieguma kombinēto mērīšanas kastu). Sprieguma attiecība ir 35000 V/100 V, un strāvas attiecība ir 50 A/5 A. Kopējais mērīšanas reizinātājs ir 3500. Enerģijas mērītāja jauda ir 3&times;100 V/3&times;1.5 - 6 A, ar precizitāti 0.5S.

Lietotāja trešais defekts notika 2022. gada 13. jūnijā, kad fāze C zaudēja spriegumu. Elektroenerģija tika atjaunota aptuveni 2022. gada 4. augusta pulksten 8:00. Laika segmenta elektroenerģijas cena tika ieviesta no 2022. gada 1. jūlija. Sagatavotie dati, piemēram, sistēmas spriegums, jauda un jaudas faktors, ir redzami Tabulā 1.

Pirmais posms atgriešanas elektroenerģijas daudzuma aprēķināšana

No Tabulā 1 redzams, ka periodā no 2022. gada 13. jūnija līdz 2022. gada 30. jūnijam A-fāzes spriegums ir normāls, vidējais jaudas faktors ir 0,82, un elementa leņķis ir 34&deg;(L). Tad jaudas faktora leņķis φ=4°(L). Pieņemot, ka slodze ir līdzsvarota, labojuma koeficients ir:

Atgriešanas elektroenerģijas daudzuma aprēķināšana ir šāda:

No Formulām (2) un (3) redzams, ka k > 1, nozīmē, ka elektroenerģija ir nepareizi mērīta, un jāatkompensē papildu elektroenerģijas daudzums 15 134 kWh.(2) Otrais posms atgriešanas elektroenerģijas daudzuma aprēķināšana.Periodā no 2022. gada 1. jūlija līdz 2022. gada 4. augusta A-fāzes spriegums ir normāls, vidējais jaudas faktors ir 0,87, un elementa leņķis ir 29&deg;(L). Tad jaudas faktora leņķis φ=0°. Pieņemot, ka slodze ir līdzsvarota, labojuma koeficients ir:

Atgriešanas elektroenerģijas daudzuma aprēķināšana ir šāda:

No Formulām (4) un (5) redzams, ka k > 1, nozīmē, ka elektroenerģija ir nepareizi mērīta, un jāatkompensē papildu elektroenerģijas daudzums 51 996 kWh.Kopējais atgriešanas elektroenerģijas daudzums, kas jāatkompensē:

5. Secinājumi

Reālajā darbībā kombinētie transformatori bieži iznīcinās un augstsprieguma šķērselki izblīvās, nopietni apdraudot tīkla drošību. Parasti šādas problēmas rodas dēļ rezonansa pārsprieguma, kā arī nepareizas aprīkojuma dizaina/izvēles un parametru nesaskanības.

Defektu analīzē: Pirmkārt, pārbaudiet transformatora defektus un pārbaudiet augstsprieguma šķērselku jaudu. Otrkārt, instalējiet pareizas primārās harmoniskas eliminācijas ierīces, lai risinātu rezonansa pārspriegumu. Pēc negadījuma ātri reaģējiet un pareizi rīkojieties, lai novērstu situācijas pasliktināšanos un sociālo ietekmi. Visbeidzot, mācieties no pieredzes, uzlabojiet defektu risināšanas prasmes un nodrošiniet tīkla drošību.