Wat zijn de oorzaken van storingen in ferromagnetische spanningstransformatoren in energiecentrales voor hernieuwbare energie?
Door Felix, 15 jaar in de elektriciteitsindustrie
Hallo iedereen, ik ben Felix en ik werk al 15 jaar in de elektriciteitsindustrie.
Van vroegere betrokkenheid bij traditionele substation commissioning en onderhoud tot nu het beheren van elektrische systeemoperaties voor meerdere fotovoltaïsche- en windenergieprojecten, is een van de meest frequente apparaten waarmee ik te maken heb de Elektromagnetische Spanningstransformator (PT).
De andere dag vroeg een dienstdoende operator in een nieuwe energiecentrale mij:
“We hebben een elektromagnetische spanningstransformator die steeds oververhit raakt, vreemde geluiden maakt en soms zelfs beschermingsfouten veroorzaakt. Wat is er aan de hand?”
Dit is een zeer algemeen probleem, vooral in nieuwe energiecentrales. Als een belangrijk meet- en beschermingsonderdeel kan een PT-fout leiden tot onnauwkeurige metingen, volledige uitval of zelfs apparatuurschade.
Vandaag wil ik praten over:
Wat zijn de veelvoorkomende fouten van elektromagnetische spanningstransformatoren? Waarom komen ze voor? En hoe kunnen we ze oplossen?
Geen complexe termen — alleen echte situaties die ik in de loop der jaren ben tegengekomen. Laten we kijken naar wat vaak misgaat met deze "oude vriend".
1. Wat is een elektromagnetische spanningstransformator?
Laten we beginnen met een snel overzicht van de basisfunctie.
Een elektromagnetische spanningstransformator, ook bekend als VT of PT, is in essentie een stroomverminderingstransformator die hoge spanning omzet in een standaard lage spanning (meestal 100V of 110V), die wordt gebruikt door meetinstrumenten en relaisbeschermingssystemen.
Zijn structuur is relatief eenvoudig: de primaire winding heeft veel windingen en dunne draad, verbonden met de hoogspanningszijde; de secundaire winding heeft minder windingen en dikker draad, verbonden met het besturingsschakeling.
Echter, door deze structuurkarakteristiek is hij gemakkelijk beïnvloed door werkomstandigheden, belastingsveranderingen en resonantieverschijnselen.
2. Algemene Fouten en Oorzakenanalyse
Op basis van mijn 15 jaar praktijkervaring zijn de meest voorkomende soorten fouten:
Fout 1: Abnormale Verhitting of Zelfs Roken/Branden
Dit is een van de gevaarlijkste problemen — het kan leiden tot isolatieafbraak of zelfs brand.
Mogelijke Oorzaken:
Secundaire kortsluiting of overbelasting (bijv. meerdere beschermingsapparaten parallel verbonden zonder capaciteitcontrole);
Kernverzadiging (vooral tijdens ferroresonantie);
Isolatieveroudering of vochtinbreng;
Losse aansluitingen die hoge contactweerstanden en lokale verhitting veroorzaken.
Echte Geval:
Eens vond ik een PT die ernstig oververhit was in een PV-stationsversterker — infraroodthermografie toonde temperaturen boven 120°C. Bij ontmanteling bleek dat de secundaire winding isolatie had verbrand. De oorzaak was een open circuittoestand veroorzaakt door een losgekoppelde secundaire schakelaar terwijl nog verbonden met een hoogimpedantie meter.
Tips:
Laat de PT secundair nooit open-circuit lopen — hoewel niet zo gevaarlijk als CT's, kan het nog steeds spanningvervalsing en meetfouten veroorzaken;
Gebruik regelmatig infraroodthermografie om terminal- en behuizingstemperaturen te controleren;
Bij abnormale verhitting, sluit onmiddellijk af voor inspectie.
Fout 2: Ferroresonantie Veroorzaakt Spanningsfluctuaties
Dit is een van de meest genegeerde maar gevaarlijke problemen in nieuwe energiecentrales.
Symptomen:
Ongelijkmatige driefase spanning;
Spanning fluctueert op en neer met bromgeluid;
Beschermingsfouten of vals trips;
Soms verschijnen zelfs valse grondsignalen.
Worteloorzaak:
In ongegronde of bogenbluskoil-gegronde systemen, wanneer lijn-naar-grondcapaciteit zich combineert met PT-opwekking inductie onder bepaalde omstandigheden, kan ferroresonantie optreden;
Het wordt vaak getriggerd tijdens schakelaaroverschakeling, plotselinge spanningsverlies of enkele fase-aarding.
Echte Geval:
In een windpark, elke keer dat de hoofdtransformator werd ingeschakeld, gaf de PT een bromgeluid en fluctueerde de busspanning wild, zelfs de standby-auto-schakelaar werd incorrect getriggerd. Na onderzoek bleek het veroorzaakt door ferroresonantie. Het installeren van een demperweerstand in de open delta loste het probleem op.
Preventieve Suggesties:
Installeer anti-resonantie-apparatuur (zoals open-delta weerstanden of microprocessor gebaseerde dempers);
Gebruik anti-resonante PT's (zoals JDZXW serie);
Optimaliseer bedrijfsmodus om langdurige niet-volle fasebedrijf te voorkomen;
Tijdens storingonderhoud, voer magnetisatiecurve-tests uit om kernverzadigingstendens te beoordelen.
Fout 3: Lage of Geen Secundaire Spanningsuitgang
Deze problemen beïnvloeden vaak de meting en beschermingslogica, en worden soms verward met andere apparaatfouten.
Mogelijke Oorzaken:
Primaire zekering gesprongen (vaak na blikseminslagen of overspanningen);
Secundaire zekering gesprongen of luchtswitch getript;
Verkeerde polariteit of verhouding instelling;
Inter-winding kortsluiting in interne windingen;
Goxideerde of losse terminalverbindingen.
Echte Geval:
In één PV-station toonde SCADA abnormaal lage busspanning. Ter plaatse inspectie toonde dat de primaire PT-zekering gesprongen was. Het vervangen ervan herstelde normaal functioneren. Verdere analyse toonde dat het veroorzaakt werd door een spanningspiek door nabije bliksem.
Probleemoplossingsstappen:
Controleer eerst zekeringen en schakelaars;
Meet primaire en secundaire spanningen voor consistentie;
Controleer bedrading en polariteit;
Voer indien nodig verhoudingstest en isolatieweerstandtest uit.
Fout 4: Interne Ontlading of Isolatiebreuk
Dit komt meestal voor in vochtige of zwaar besmette omgevingen, vooral in kust- of hooggelegen gebieden.
Symptomen:
Brandlucht of zichtbare ontladingsmarkeringen op behuizing;
Knisperende geluiden tijdens bedrijf;
Verlaagde isolatieweerstand;
In ernstige gevallen, explosie of tripping.
Mogelijke Oorzaken:
Vochtintrusie die leidt tot isolatieafbraak;
Oppervlaktevuil of stofophoping die de kruipweg verminderen;
Langdurige overbelasting of harmonische effecten;
Productiefouten of transportbeschadigingen.
Echte Geval:
Een PT geïnstalleerd in de buurt van de kust tripte herhaaldelijk tijdens de regenseizoen. Inspectie toonde duidelijke tekenen van interne ontlading — de worteloorzaak was slechte afsluiting waardoor vocht binnendrong.
Tegenmaatregelen:
Verhoog beschermingsgraad (IP54 of hoger);
Installeer ontvochtingsapparatuur of ruimteverwarmers;
Regelmatige reiniging en droging;
Voer isolatie- en partiële ontladingstests uit voordat in gebruik genomen.
Fout 5: Menselijke Fouten of Bedradingfouten
Menselijke fouten blijven een belangrijke oorzaak van veel incidenten.
Gewone Fouten Inclusief:
Schakelen van isolatoren onder secundaire belasting;
Omgekeerde polariteit die leidt tot onjuiste meting of beschermingsmisrekening;
Per ongeluk verwijderen van aardingdraden die leidt tot zwevende potentiaal;
Uitvoeren van live werk zonder adequate veiligheidsmaatregelen.
Echte Geval:
Een nieuwe technicus verving een PT secundaire zekering zonder de stroom te onderbreken, wat leidde tot een kortsluiting — de zekeringhouder verbrandde en bijna letsel veroorzaakte.
Belangrijkste Leerpunten:
Versterk training en standaardiseer procedures;
Duidelijk label bedrading om fouten te voorkomen;
Handhaaf lockout/tagout procedures om live werk te elimineren;
Zorg voor een-punt aarding van alle PT secundaire circuits.
3. Mijn Suggesties en Veldervaring Samenvatting
Als 15-jarig veteraan in het elektrisch vak, zeg ik altijd:
“Hoewel klein, speelt de elektromagnetische spanningstransformator een cruciale rol in meting, metering en bescherming.”
Het mag niet zo opvallend zijn als een schakelaar of zo groot als een transformator, maar bij falen kan het een kettingreactie veroorzaken.
Hier zijn mijn suggesties:
Voor Dagelijkse Operatie & Onderhoud:
Regelmatige inspecties — luister naar ongewone geluiden, ruik naar brand, en meet temperatuur;
Controleer zekeringen, schakelaars en aardingintegriteit;
Neem operatiegegevens op en vergelijk met historische trends;
Verhoog inspectiefrequentie voor en na onweerseizoenen.
Voor Foutdiagnose:
Prioriteer controles op secundaire circuits en zekeringen;
Gebruik multimeters om spanningniveaus te verifiëren;
Voer isolatieweerstand, verhouding en magnetiseringskenmerktests uit indien nodig;
Neem onmiddellijke actie om resonantie te onderdrukken indien vermoed.
Voor Apparatuurselectie:
Overweeg milieufactoren (vochtigheid, hoogte, zoutmist);
Geef de voorkeur aan anti-resonante PT's;
Kies geschikte nominale capaciteit om langdurige overbelasting te voorkomen;
Houd rekening met redundantie voor toekomstige uitbreiding.
4. Concluderende Gedachten
Hoewel structuurtechnisch eenvoudig, spelen elektromagnetische spanningstransformatoren een cruciale rol in nieuwe energiekrachtcentrales.
Ze fungeren als de "ogen" van het energiestelsel, die ons precies vertellen hoe "hoog" de spanning is.
Na 15 jaar in het veld, geloof ik ferm:
“Details bepalen succes of mislukking. Veiligheid gaat boven alles.”
Als je last hebt van moeilijke PT-problemen ter plaatse, aarzel dan niet om contact op te nemen — ik deel graag meer praktijkervaringen en probleemoplossingsmethoden.
Moge elke PT stabiel functioneren, onze netwerken veilig en intelligent houden!
— Felix
