Mitkä ovat syyt ferromagneettisten jännite muuntimien epäonnistumiseen uusiutuvan energian voimaloissa

Felixilta, 15 vuotta sähköalan ammattilaisena

Hei kaikille, olen Felix, ja olen työskennellyt sähköalalla 15 vuotta.

Aloitin urani perinteisten alijärjestelyjen päättämiseen ja ylläpitoon osallistumisella, ja nyt hallinnoinkin useiden aurinkoenergia- ja tuulivoimahankkeiden sähköjärjestelmien toimintaa. Yksi useimmin kohtaamistani laitteista on sähkömagneettinen jännitekääntö (PT).

Toisen päivän uuden energian tehtaan vuorotyöntekijä kysyi minulta:

“Meillä on sähkömagneettinen jännitekääntö, joka lämpenee jatkuvasti, aiheuttaa outoa melua ja joskus jopa suojausvirheitä. Miten se on mahdollista?”

Tämä on hyvin yleinen ongelma, erityisesti uusissa energiatehtaissa. Kun PT epäonnistuu, se voi johtaa mitättömyyksistä täysiin katkoihin tai jopa laiteruohon.

Tänään haluan puhua seuraavista asioista:

Mitkä ovat sähkömagneettisten jännitekäännösten yleiset vikat? Miksi ne tapahtuvat? Ja miten niitä vianmolehdutaan?

Ei monimutkaisia termejä — vain todellisia tilanteita, joita olen törmännyt vuosien varrella. Katsotaanpa, mikä menee usein pieleen tämän "vanhan ystävän" kanssa.

1. Mikä on sähkömagneettinen jännitekääntö?

Aloitetaan nopealla yleiskatsauksella sen perustoiminnasta.

Sähkömagneettinen jännitekääntö, myös tunnettu nimellä VT tai PT, on perustavanlaatuinen askelalaspaino, joka muuntaa korkean jännitteen standardiseitetuksi pieneksi jännitteeksi (yleensä 100V tai 110V), jota mittoja ja suojajärjestelmiä käytetään.

Rakenne on suhteellisen yksinkertainen: ensimmäinen piiri on monilla kierroksilla ja ohuella vedellä, joka on yhdistetty korkean jännitteen puolelle; toinen piiri on vähemmällä kierroksilla ja paksulla vedellä, joka on yhdistetty ohjauspiiriin.

Tämän rakenteellisen ominaisuuden vuoksi se on helposti vaikutuksen alainen toimintaolosuhteisiin, kuorman muutoksiin ja resonanssi-ilmiöihin.

2. Yleiset vikat ja syynanalyysi

Kymmenen vuoden kenttäkokemuksen pohjalta yleisimpinä vikoissa ovat:

Vika 1: Epätavallinen lämpeneminen tai jopa savuttaminen/palominen

Tämä on yksi vaarallisimmista ongelmista — se voi johtaa eristeyden heikkenemiseen tai jopa paloon.

Mahdolliset syyt:

• Toissijainen lyhyyskierre tai ylilataus (esimerkiksi useat suojalaiteparittain yhdistetty ilman kapasiteettitarkistusta);

• Ytimen saturaatio (erityisesti ferromagnetisessa resonanssissa);

• Eritys ikääntyminen tai kosteuspenetraatio;

• Lepottavat liitännät, jotka aiheuttavat korkean kosketusvastuksen ja paikallista lämpenemistä.

Todellinen tapaus:

Kerran löysin huomattavan lämpenevän PT:n aurinkoenergian tehostusasemassa — infrapunakameran mittaus osoitti lämpötilaksi yli 120°C. Purkautumisen jälkeen havaittiin, että toissijaisen piirin eristys oli palanut läpi. Syynä oli avoin kytkentätila, joka aiheutui toissijaisen katkaisimen irrottamisesta, kun se oli edelleen yhdistetty korkean impedanssin mittariin.

Vinkkejä:

• Älä koskaan salli PT:n toissijaisen piirin toimia avoimena kytkentänä — vaikka ei ole yhtä vaarallista kuin CT:t, se voi silti aiheuttaa jänniteväärennöksiä ja mittausvirheitä;

• Käytä säännöllisesti infrapunakameraa liitännän ja kotelun lämpötilan tarkastukseen;

• Jos havaitset epätavallista lämpenemistä, sulje välittömästi tarkastusta varten.

Vika 2: Ferromagnetinen resonanssi aiheuttama jännitevaihtelu

Tämä on yksi yleisimmistä, mutta usein jäädytettyistä ja vaarallisista ongelmista uusissa energiatehtaissa.

Oireet:

• Epätasapainoinen kolmifaseinen jännite;

• Jännite vaihtelee ylös ja alas summeliään äänineen;

• Suojajärjestelmien virheet tai väärät katkaisut;

• Joskus ilmenevät myös väärät maan signaalit.

Perussyy:

• Maanjäristystä tai vastaavia järjestelmissä, kun linjan ja maan välisen kapasiteetin yhdistäminen PT:n magneettisen inductancen kanssa tietyissä olosuhteissa voi aiheuttaa ferromagnetisen resonanssin;

• Se aktivoituu usein katkaisijan kytkennän, jännitteen yhtäaikaisen kadotuksen tai yhden fasin maantulemisen aikana.

Todellinen tapaus:

Tuulivoiman laitoksessa, aina kun päämuuntaja kytkettiin päälle, PT:n lähettämä summelääni ja bus-jännite vaihtelivat voimakkaasti, jopa aiheuttaen varahoidon automaattisen kytkentävirheen. Tutkimuksen jälkeen selvisi, että syy oli ferromagnetinen resonanssi. Avointa deltayhdistelmää rajoittava vastus ratkaisi ongelman.

Ennaltaehkäisyehdotukset:

• Asenna resonanssi-estävät laitteet (kuten avoimet deltayhdistelmät tai mikroprosessoripohjaiset estäjät);

• Käytä resonanssi-estäviä PT-laitteita (kuten JDZXW-sarja);

• Optimoi toimintatapa välttääksesi pitkäaikaisen ei-täydellisen fasetason toiminnan;

• Suorita poisto- ja ylläpitotyön aikana magnetisointikäyrätestit arvioimaan ytimen saturaatiotenttia.

Vika 3: Alhainen tai olematon toissijainen jännite

Nämä ongelmat vaikuttavat usein mittoihin ja suojauslogiikkaan, ja niitä voidaan joskus sekoittaa muiden laitteiden virheisiin.

Mahdolliset syyt:

• Ensimmäisen piirin sähkökytkentä katkennut (usein salaman iskun tai ylikuormituksen jälkeen);

• Toissijaisen piirin sähkökytkentä katkennut tai ilma-aivot katkennut;

• Väärä polariteetti tai suhdeasetus;

• Sisäisten piirien väliset kiertokierrokset;

• Oksidoidut tai lepottavat liitännät.

Todellinen tapaus:
Yhdessä aurinkoenergian laitoksessa SCADA näytti epätavallisen alhaisen bus-jännitteen. Paikan päällä havaittiin, että PT:n ensimmäisen piirin sähkökytkentä oli katkennut. Korvaamalla se palautti normaalin toiminnan. Lisäanalyysi osoitti, että siihen oli johtanut läheisen salaman aiheuttama jännitevuori.

Vianetsintäohjeet:

• Tarkista ensin sähkökytkentät ja katkaisijat;

• Mittaa ensimmäisen ja toissijaisen piirin jännitteet yhteensopivuuden tarkistamiseksi;

• Varmista jäykkyys ja polariteetti;

• Suorita tarvittaessa suhdelaskenta ja eristyssäteilymittaus.

Vika 4: Sisäinen purkautuminen tai eristysromahdus

Tämä tapahtuu yleensä kosteissa tai saasteisissa ympäristöissä, erityisesti rannikolla tai korkeilla alueilla.

Oireet:

• Palo haju tai näkyvät purkautumispisteet kotelussa;

• Krikkelivät äänet toiminnan aikana;

• Vähentyvä eristysresistanssi;

• Vakavissa tapauksissa räjähdys tai katkaisu.

Mahdolliset syyt:

• Kosteuden pääsy aiheuttaa erityksen heikkenemisen;

• Pinnan lika tai pöly kasvattaa krippaamatkaa;

• Pitkäaikainen ylilataus tai harmonialla aiheuttetut vaikutukset;

• Valmistusvirheet tai kuljetusvauriot.

Todellinen tapaus:

PT, joka oli asennettu rannikon lähelle, katkesi toistuvasti sadon aikana. Tarkastuksessa havaittiin selvät sisäisen purkautumisen merkit — juuri syy oli huonossa tiiviössä, joka salli kosteuden pääsyn.

Vastatoimet:

• Lisää suojaluokka (IP54 tai korkeampi);

• Asenna kosteudenpoisto- tai lämmityslaitteita;

• Säännöllinen puhdistus ja kuivatus;

• Suorita eristys- ja osittainen purkautumistestit ennen komissionointia.

Vika 5: Ihmisvirheet tai kytkentävirheet

Ihmisen virheet ovat edelleen monien tapahtumien tärkeä syy.

Yleisiä virheitä ovat:

• Isolaattorien kytkeminen toissijaisen piirin kuormituksen aikana;

• Väärä polariteetti, joka aiheuttaa väärän mittauksen tai suojausvirhetulkinnan;

• Maanjohtojen poisto, joka aiheuttaa levittävät potentiaalit;

• Elävän työn suorittaminen ilman asianmukaisia turvatoimia.

Todellinen tapaus:

Uusi teknikko vaihtoi PT:n toissijaisen sähkökytkentän ilman, että katkaisi virtaa, mikä aiheutti lyhytsähkökytkentän — sähkökytkentäpäällystys palasi ja lähes aiheutti loukkaantumisen.

Avainsanat:

• Vahvista koulutus ja standardoi menettelyt;

• Merkitse kytkentät selkeästi virheiden välttämiseksi;

• Tee lukitus/tunnistusmenettelyt elävän työn poistamiseksi;

• Varmista, että kaikki PT:n toissijaiset piirit ovat yhden pisteen maanjäristyksen.

3. Ehdotukseni ja kenttäkokemuksen yhteenveto

Kuin 15 vuoden veteranisähköalan ammattilainen, sanon aina:

“Vaikka pieni, sähkömagneettinen jännitekääntö on kriittinen rooli mittauksessa, mittoissa ja suojauksessa.”

Se ei ole yhtä huomattava kuin sähkökatkaisija tai yhtä iso kuin muunnin, mutta kun se epäonnistuu, se voi aiheuttaa ketjureaktion.

Joten tässä ovat ehdotukseni:

Arkipäivän toimintaan ja ylläpitoon:

Säännölliset tarkastukset — kuuntele epätavallisia ääniä, hajaa palamista ja mittaa lämpötilaa;

• Tarkista sähkökytkentät, katkaisijat ja maanjäristyksen eheyys;

• Kirjaa toimintatiedot ja vertaa historiallisia trendejä;

• Lisää tarkastusten taajuus ennen ja jälkeen ukkoskuukausien aikana.

Vianmolehdusta varten:

• Priorisoitujen tarkastusten toissijaiset piirit ja sähkökytkentät;

• Käytä multimeterejä jännitetasojen vahvistamiseksi;

• Suorita tarvittaessa eristysresistanssi, suhde- ja magnetisointiominaisuustestit;

• Ota välittömät toimet ressonanssin tukahduttamiseksi, jos sitä epäillään.

Laitteiden valintaan:

• Ottaa huomioon ympäristötekijät (kosteus, korkeus, suolahuurre);

• Suositellaan resonanssi-estäviä PT:itä;

• Valitse sopiva nimikappalekapasiteetti välttääksesi pitkäaikaisen ylilatauksen;

• Jätä tilaa päällekkäisyydelle tulevaisuuden laajentamisen tukemiseksi.

4. Loppusanat

Vaikka rakenteeltaan yksinkertaisia, sähkömagneettiset jännitekäännöt ovat olennainen rooli uusissa energiatehtaissa.

Ne toimivat kuin "silmät" sähköjärjestelmälle, kertoen meille tarkasti, kuinka "korkea" jännite on.

Kymmenen vuoden kenttäkokemuksen jälkeen uskon vahvasti:

“Yksityiskohdat määräävät onnistumisen tai epäonnistumisen. Turvallisuus on tärkeämpää kuin kaikki muu.”

Jos törmäät haastaviin PT-ongelmiin paikan päällä, ota yhteyttä — olen iloinen voidessani jakaa lisää käytännön kokemuksia ja vianmolehdusmenetelmiä.

Toivottavasti jokainen PT toimii vakaiden, pitäen verkon turvalliseksi ja älykkääksi!

— Felix