Koje su uzroke neispravnosti feromagnetskih naponskih transformatora u novim energetskim postrovima

Od Felixa, 15 godina u elektroindustriji

Pozdrav svima, ja sam Felix i već 15 godina radim u elektroindustriji.

Od rane sudjelovanja u tradicionalnom komisioniranju i održavanju podstanih do sadašnjeg upravljanja operacijama električnih sustava za više fotovoltaičnih i vjetroelektrana, jedan od najčešće susretnutih uređaja s kojima se suočavam je Elektromagnetski transformator napona (PT).

Pre nekoliko dana, operator smjene na novom energetskom objektu pitao me:

“Imamo elektromagnetski transformator napona koji stalno pregreva, stvara čudne zvukove i ponekad uzrokuje neispravne radnje zaštite. Što se dešava?”

Ovo je vrlo uobičajen problem, posebno na novim energetskim objektima. Kao ključni element mjerenja i zaštite, kada PT izazove propad, može dovesti sve od netočnog mjerenja do potpunog isključivanja ili čak oštećenja opreme.

Danas ću govoriti o:

Koji su uobičajeni propadi elektromagnetskih transformatora napona? Zašto se događaju? I kako ih riješiti?

Bez složene terminologije — samo situacije koje sam susreo tijekom godina. Pogledajmo što često ne valja sa ovim "starim prijateljem."

1. Što je elektromagnetski transformator napona?

Počnimo brzim pregledom njegove osnovne funkcije.

Elektromagnetski transformator napona, također poznat kao VT ili PT, u suštini je transformator sniženja naponapreoblikuje visok napon u standardni nizak napon (obično 100V ili 110V), koji se koristi za mjernu opremu i relejske sustave zaštite.

Njegova struktura je relativno jednostavna: primarni zavoj ima mnogo zavojnica i tank žicu, spojen na stranu visokog napona; sekundarni zavoj ima manje zavojnice i deblju žicu, spojen na kontrolni krug.

Međutim, zbog ove strukturne karakteristike, lako se može utjecati uslovima rada, promjenama opterećenja i fenomenima rezonancije.

2. Uobičajeni propadi i analiza glavnih uzroka

Na temelju mojih 15 godina iskustva na terenu, najčešći tipovi propada uključuju:

Propad 1: Neobično zagrijavanje ili čak dimljenje/paljenje

To je jedan od najopasnijih problema — može dovesti do degradacije izolacije ili čak požara.

Mogući uzroci:

• Kratko spojenje ili pretjerano opterećenje na sekundarnoj strani (npr. paralelno spojeni uređaji za zaštitu bez provjere kapaciteta);

• Zasićenje jezgra (posebno tijekom ferorezonancije);

• Starenje izolacije ili penetracija vlage;

• Razlučiva kontaktna otpornost zbog luze terminala i lokalno zagrijavanje.

Stvarni slučaj:

Jednom sam pronašao PT koji se jako zagrijavao na fotovoltaičnoj step-up stanici — infracrvena termografija pokazala temperature preko 120°C. Nakon razmontiranja, otkrili smo da je izolacija sekundarnog zavoja progorjela. Uzrok bio je uvjet otvorenog kruga uz povezan high-impedance ampermetar.

Savjeti:

• Nikada ne dopustite da sekundarna strana PT-a radi otvorenom krugu — iako nije toliko opasno kao kod CT-ova, može uzrokovati distorziju napona i greške u mjerenju;

• Redovito koristite infracrvenu termografiju za provjeru temperatura terminala i kućišta;

• Ako se otkrije neobično zagrijavanje, odmah isključite za inspekciju.

Propad 2: Ferorezonanca uzrokuje fluktuacije napona

To je jedan od najzaboravljenijih, ali opasnih problema na novim energetskim objektima.

Simptomi:

• Neizbalansirani trofazni napon;

• Fluktuacije napona uz bučanje;

• Neispravne radnje zaštite ili lažni isključivi;

• Ponekad se javljaju i lažni signali zemljenja.

Glavni uzrok:

• U sustavima bez zemljenja ili s zemljenjem putem duhača, kada se kapacitet linije prema zemlji kombinira s induktivnošću pobude PT-a, može doći do ferorezonancije;

• Često se aktivira tijekom prebacivanja prekidača, iznenadnog gubitka napona ili jednofaznog zemljenja.

Stvarni slučaj:

Na vjetroelektrani, svaki put kad se energirao glavni transformator, PT emitirao je bučanje, a naponi na busu su se divlje fluktuirali, čak i pogrešno aktivirajući rezervni automatski prebacivač. Nakon istraživanja, otkrilo se da je uzrok bio ferorezonanca. Instalacija amortizacijskog otpornika u otvorenom delta rešila je problem.

Predlozi za prevenciju:

• Instalirajte anti-rezonantne uređaje (poput otvorenih delta otpornika ili mikroprocesorskih suzbijaca);

• Koristite anti-rezonantne PT-e (poput serije JDZXW);

• Optimizirajte način rada kako biste izbjegli dugotrajnu nepotpunu fazonu rada;

• Tijekom održavanja, provedite test magnetne krive kako biste procijenili tendenciju zasićenja jezgra.

Propad 3: Nizak ili nema izlaza sekundarnog napona

Ovi problemi često utječu na mjerenje i logiku zaštite, i ponekad se pomiješaju s propadima drugih uređaja.

Mogući uzroci:

• Ispaljena primarna šipka (često nakon udara bljesnave ili previsokog napona);

• Ispaljena sekundarna šipka ili prekidnik zraka;

• Netočna polaritet ili omjer postavka;

• Kratični spoj unutar zavojnika;

• Oksidirani ili luze terminali.

Stvarni slučaj:
Na jednoj fotovoltaičnoj stanciji, SCADA pokazala je neobično nizak napon na busu. Na mjestu provjera otkrila je da je ispaljena primarna šipka PT-a. Nakon zamjene, normalna operacija je obnovljena. Daljnja analiza pokazala je da je uzrok bio naponski talas iz bliskosti bljesnave.

Koraci u dijagnostici:

• Prvo provjerite šipke i prekidnike;

• Izmjerite primarne i sekundarne napone za konzistentnost;

• Provjerite vezu i polaritet;

• Ako je potrebno, provedite test omjera i test otpora izolacije.

Propad 4: Interni razlaganje ili propad izolacije

To se obično događa u vlažnim ili teško zagađenim okruženjima, posebno u obalnim ili visokoplaninskim područjima.

Simptomi:

• Mirisi paljenja ili vidljivi tragovi razlaganja na kućištu;

• Crkaljast zvuk tijekom rada;

• Smanjen otpor izolacije;

• U teškim slučajevima, eksplozija ili isključivanje.

Mogući uzroci:

• Penetracija vlage koja uzrokuje degeneraciju izolacije;

• Nagomilavanje prljavišta ili prašine koji smanjuju raspon kreepanja;

• Dugotrajno preopterećenje ili harmonijski efekti;

• Proizvodne defekte ili oštećenja tijekom transporta.

Stvarni slučaj:

PT instaliran blizu obale redovito isključivao se tijekom kišnog doba. Inspekcija otkrila je jasne tragove internog razlaganja — glavni uzrok bio je loša sigurnosna zapruga koja je dopustila penetraciju vlage.

Kontrauređaji:

• Povećajte stupanj zaštite (IP54 ili više);

• Instalirajte osušivače ili grejalice;

• Redovito čišćenje i sušenje;

• Prije komisioniranja, provedite test izolacije i parcijalnog razlaganja.

Propad 5: Ljudska greška ili greška u vezama

Ljudska greška ostaje veliki uzrok mnogih incidenta.

Uobičajene greške uključuju:

• Prebacivanje izolatora pod sekundarnim opterećenjem;

• Obrnuti polaritet koji uzrokuje netočno mjerenje ili pogrešnu ocjenu zaštite;

• Slučajno uklanjanje zemljenih žica što dovodi do plivajućih potencijala;

• Rad na živo bez odgovarajućih sigurnosnih mera.

Stvarni slučaj:

Novi tehničar zamijenio sekundarnu šipku PT-a bez odspajanja struje, što je uzrokovalo kratko spojenje — držač šipki progorio i skoro došlo do ozljede.

Ključni zaključci:

• Jačajte obuku i standardizirajte procedure;

• Jasno označite vezu kako biste spriječili greške;

• Provedite postupke zaključavanja i označavanja kako biste eliminirali rad na živo;

• Osigurajte jednotočno zemljenje svih sekundarnih krugova PT-a.

3. Moji savjeti i sažetak iskustva na terenu

Kao veteran sa 15 godina iskustva u elektrotehnici, uvijek kažem:

“Iako mali, elektromagnetski transformator napona igra ključnu ulogu u mjerenju, merenju i zaštiti.”

Možda nije toliko vidljiv kao prekidač ili toliko velik kao transformator, ali kada propadne, može pokrenuti lanac reakcija.

Evo mojih preporuka:

Za svakodnevnu operaciju i održavanje:

Redovita inspekcija — slušajte neobične zvukove, mirište paljenje i mjerite temperaturu;

• Provjerite šipke, prekidnike i integritet zemljenja;

• Snimite operativne podatke i usporedite s povijesnim trendovima;

• Povećajte frekvenciju inspekcija prije i poslije sezone grmljavina.

Za dijagnostiku propada:

• Prioritetno provjerite sekundarne krugove i šipke;

• Koristite multimetere za verifikaciju nivoa napona;

• Kada je potrebno, provedite test izolacijskog otpora, omjera i magnetskih karakteristika;

• Poduzmite odmah akciju za suzbijanje rezonancije ako se sumnja na nju.

Za odabir opreme:

• Razmotrite faktore okruženja (vlaga, nadmorska visina, solani magle);

• Preferirajte anti-rezonantne PT-e;

• Odaberite odgovarajuću nominalnu snagu kako biste izbjegli dugotrajno preopterećenje;

• Ostavite prostor za redundanciju kako biste podržali buduću ekspanziju.

4. Zaključci

Iako strukturno jednostavni, elektromagnetski transformatori napona igraju vitalnu ulogu u novim energetskim elektranama.

Oni djeluju kao "oci" elektrosustava, govoreći nam točno koliko je napon "visok."

Nakon 15 godina na terenu, tvrdo vjerujem:

“Detalji odlučuju o uspjehu ili neuspjehu. Sigurnost je iznad svega.”

Ako se suočavate s teškim problemima PT-a na mjestu, slobodno se obratite — rado ću podijeliti više praktičnih iskustava i metoda rješavanja problema.

Neka svaki PT stabilno radi, čuvajući našu mrežu sigurnu i pametnu!

— Felix