Hvad er årsagerne til fejl hos ferromagnetiske spændingstransformatorer i nyenergikraftværker?
Af Felix, 15 år i elektricitetsindustrien
Hej alle, jeg er Felix, og jeg har arbejdet i elektricitetsindustrien i 15 år.
Fra tidlig involvering i traditionel kommissionering og vedligeholdelse af understationer til nu at administrere elektriske systemdrift for flere sol- og vindkraftprojekter, er en af de mest ofte forekomne enheder, jeg støder på, den Elektromagnetiske Spændingstransformator (PT).
For nylig spurgte en skifteoperatør på et nyenergianlæg mig:
“Vi har en elektromagnetisk spændingstransformator, der konstant overophedet, laver mærkelige lyde, og nogle gange forårsager endda beskyttelsesfejl. Hvad er det, der sker?”
Dette er et meget almindeligt problem, især i nyenergianlæg. Som en nøglekomponent i måling og beskyttelse kan en PT-fejl føre til alt fra ukorrekt måling til fuld afbrydelse eller endda udstyrsskade.
I dag vil jeg tale om:
Hvad er de almindelige fejl hos elektromagnetiske spændingstransformatorer? Hvorfor opstår de? Og hvordan løser vi dem?
Ingen komplekse termer — bare reelle situationer, jeg har mødt gennem årene. Lad os se nærmere på, hvad der ofte går galt med denne "gamle ven."
1. Hvad er en elektromagnetisk spændingstransformator?
Lad os starte med en hurtig oversigt over dens grundlæggende funktion.
En elektromagnetisk spændingstransformator, også kendt som VT eller PT, er essentielt en nedskaleringstransformator, der konverterer højspænding til en standard lavspænding (typisk 100V eller 110V), som bruges af måleinstrumenter og relæbeskyttelsessystemer.
Dens struktur er relativt simpel: primærspolen har mange viklinger og tynd tråd, forbundet til højspændingsiden; sekundærspolen har færre viklinger og tykkere tråd, forbundet til kontrolkredsen.
På grund af denne strukturelle karakteristik kan den let blive påvirket af driftsforhold, belastningsændringer og resonansfænomener.
2. Almindelige fejl og rodårsanalyse
Baseret på mine 15 års feltoplevelser, er de mest almindelige fejltyper:
Fejl 1: Ualmindelig opvarmning eller endda røg/brand
Dette er en af de farligste problemer — det kan føre til isoleringsnedbrydning eller endda brand.
Mulige årsager:
Sekundær kortslutning eller overbelastning (f.eks. flere beskyttelsesenheder forbundet parallelt uden kapacitetskontrol);
Kernesætning (især under ferroresonans);
Isoleringsaldring eller fugtindtrængen;
Løse terminaler, der forårsager høj kontaktmodstand og lokal opvarmning.
Reel sag:
Engang fandt jeg en PT, der var dårligt overophedet ved en solcelleanlægs step-up station — infrarød termografi viste temperaturer over 120°C. Ved demontering fandt vi, at sekundærspolens isolation var brændt igennem. Årsagen var en åben kredsituation forårsaget af en afbrudt sekundær bryder, mens den stadig var forbundet til et højimpedansmåler.
Tips:
Tillad aldrig, at PT's sekundær kredsløb køre åben — selvom det ikke er så farligt som CT'er, kan det stadig forårsage spændingsdistortion og målingsfejl;
Brug regelmæssigt infrarød termografi til at kontrollere terminal- og beholdertemperaturer;
Hvis ualmindelig opvarmning opdages, luk ned øjeblikkeligt for inspektion.
Fejl 2: Ferroresonans forårsager spændingsfluktuationer
Dette er en af de mest overseen, men alligevel farlige problemer i nyenergianlæg.
Symptomer:
Ubalanceret trefas spænding;
Spændingen fluktuere op og ned med summen;
Beskyttelsesmisoperationer eller falske afbrydelser;
Nogle gange vises endda falske jordsignaler.
Rodårsag:
I ugrundede eller buklubbegrundede systemer, når linje-jordkapacitance kombineres med PT-opmuntrende induktance under bestemte forhold, kan ferroresonans opstå;
Det aktiveres ofte under brydere switching, pludselig spændingsnedgang eller enfas jording.
Reel sag:
På en vindpark, hver gang hovedtransformatoren blev slået til, udsendte PT'en en summen, og bus spændingen fluktuerede vildt, endda aktiverede den reserve autoswitch forkert. Efter undersøgelse viste det sig at være forårsaget af ferroresonans. Installation af en dampningsresistor i den åbne delta løste problemet.
Forslag til forebyggelse:
Installér anti-resonansenheder (som åbne delta resistorer eller mikroprocessorbaserede suppressorer);
Brug anti-resonant type PT'er (som JDZXW serien);
Optimer driftsmodus for at undgå langvarig ikke-full fase drift;
Under standstill vedligeholdelse, udfør magnetiseringskurve tester for at vurdere kernens sætnings tendens.
Fejl 3: Lav eller ingen sekundær spændingsudgang
Disse problemer påvirker ofte måling og beskyttelseslogik, og bliver nogle gange forvekslet med andre enhedsfejl.
Mulige årsager:
Primær sikring sprunget (ofte efter lynnedslag eller overspændingshændelser);
Sekundær sikring sprunget eller luftbryder sprunget;
Forkert polaritet eller forhold indstilling;
Inter-viklings kortslutninger i interne spoler;
Oxiderede eller løse terminalforbindelser.
Reel sag:
På et solcelleanlæg viste SCADA abnormt lav bus spænding. På stedet inspection viste, at PT'ens primær sikring var sprunget. Ved at erstatte den blev normal drift genoprettet. Yderligere analyse viste, at det skyldtes en spændingsstød fra nærliggende lynnedslag.
Fejlfindingstrin:
Kontroller først sikringer og brydere;
Mål primær og sekundær spændinger for ensartethed;
Verificer forbindelse og polaritet;
Udfør forholdstest og isolationsmodstandstest, hvis nødvendigt.
Fejl 4: Intern udslip eller isoleringsnedbrydning
Dette sker typisk i fugtige eller tungt forurenet miljøer, især i kyst- eller højlandsområder.
Symptomer:
Brandlugt eller synlige udslipsmærker på beholderen;
Knasende lyde under drift;
Reduceret isolationsmodstand;
I alvorlige tilfælde, eksplosion eller afbrydelse.
Mulige årsager:
Fugtindtrængen forårsager isoleringsnedbrydning;
Overflade smuds eller støvakkumulation reducerer krybspændingsafstand;
Langvarig overbelastning eller harmoniske effekter;
Produktionsfejl eller transportskader.
Reel sag:
En PT installeret nær kysten sprang gentagne gange under regntiden. Inspection viste klare tegn på intern udslip — rodsneden var dårlig tæthed, der tillod fugt at indtrænge.
Modforanstaltninger:
Øg beskyttelsesgrad (IP54 eller højere);
Installér avfugtninger eller rumvarmere;
Regelmæssig rengøring og tørring;
Foretag isolations- og partielle udslipstests før kommissionering.
Fejl 5: Menneskesynder eller forbindelsesfejl
Menneskesynder er fortsat en hovedårsag til mange hændelser.
Almindelige fejl inkluderer:
Skifter isolatorer under sekundær belastning;
Omvendt polaritet forårsager forkert måling eller beskyttelsesfejl;
Tilfældig fjernelse af jordleder, hvilket fører til flydende potentielle;
Udføre live arbejde uden passende sikkerhedsforanstaltninger.
Reel sag:
En ny tekniker erstattede en PT sekundær sikring uden at afkoble strømmen, hvilket forårsagede en kortslutning — sikringsholderen brændte ud og nærmede sig næsten skade.
Nøglepunkter:
Styrk uddannelse og standardiser procedurer;
Klar mærkning af forbindelser for at undgå fejl;
Gennemfør låsning/mærkning-procedurer for at eliminere live arbejde;
Sørg for ét-punkt jordforbindelse af alle PT sekundære kredsløb.
3. Mine forslag og resumé af feltoplevelser
Som en 15-årig veteran i elektricitetsbranchen siger jeg altid:
“Selvom lille, spiller den elektromagnetiske spændingstransformator en vigtig rolle i måling, måling og beskyttelse.”
Den er måske ikke så bemærkelsesværdig som en kredsløbsbryder eller så stor som en transformator, men når den mislykkes, kan den udløse en kædereaktion.
Så her er mine anbefalinger:
Til daglig drift & vedligeholdelse:
Regelmæssige inspektioner — lyt efter ualmindelige lyde, lugt efter brand, og mål temperatur;
Kontroller sikringer, brydere og jord integritet;
Registrer driftsdata og sammenlign med historiske tendenser;
Øg inspektionsfrekvensen før og efter tordenperioder.
Til fejldiagnose:
Prioriter checks på sekundære kredsløb og sikringer;
Brug multimeter til at verificere spændingsniveauer;
Foretag isolationsmodstand, forhold og magnetiseringskarakteristika tests, når det er nødvendigt;
Tag umiddelbart skridt til at dæmpe resonans, hvis mistanke opstår.
Til udstyrsvælgelse:
Overvej miljøfaktorer (fugt, højde, salttåge);
Foretræk anti-resonant PT'er;
Vælg passende nominel kapacitet for at undgå langvarig overbelastning;
Lad plads til redundans for at understøtte fremtidig udvidelse.
4. Sluttanker
Selvom strukturelt enkel, spiller elektromagnetiske spændingstransformatorer en vital rolle i nyenergi kraftanlæg.
De fungerer som "øjne" i kraftsystemet, der fortæller os præcis, hvor "højt" spændingen er.
Efter 15 år i feltet, tror jeg fast:
“Detaljer bestemmer succes eller fiasko. Sikkerhed kommer før alt andet.”
Hvis du står over for knivsede PT-problemer på stedet, tøv ikke med at kontakte mig — jeg er glad for at dele flere praktiske erfaringer og fejlfindingsmetoder.
Må hver PT operere stabil, og holde vores netværk sikkert og intelligent!
— Felix
