Каковы причины отказа ферромагнитных трансформаторов напряжения на станциях новой энергетики
Феликс, 15 лет в электротехнической отрасли
Здравствуйте, меня зовут Феликс, и я работаю в электротехнической отрасли уже 15 лет.
С раннего участия в традиционных пусконаладочных работах и обслуживании подстанций до управления операциями электрических систем на нескольких проектах по солнечной и ветровой энергии, одним из наиболее часто встречающихся устройств, с которыми я сталкиваюсь, является Электромагнитный Напряжения Трансформатор (PT).
Недавно оператор смены на новой энергетической станции спросил меня:
"У нас есть электромагнитный напряжения трансформатор, который постоянно перегревается, издает странные звуки, и иногда даже вызывает сбои защиты. Что происходит?"
Это очень распространенная проблема, особенно на новых энергетических станциях. Как ключевой элемент измерения и защиты, при выходе из строя PT может привести к чему угодно, от неточного учета до полного отключения или даже повреждения оборудования.
Сегодня я хочу поговорить о:
Какие распространенные неисправности у электромагнитных напряжения трансформаторов? Почему они происходят? И как их устранять?
Без сложных терминов — только реальные ситуации, с которыми я столкнулся за эти годы. Давайте посмотрим, что часто идет не так с этим "старым другом".
1. Что такое электромагнитный напряжения трансформатор?
Начнем с краткого обзора его основной функции.
Электромагнитный напряжения трансформатор, также известный как VT или PT, это, по сути, понижающий трансформатор, который преобразует высокое напряжение в стандартное низкое напряжение (обычно 100 В или 110 В), используемое измерительными приборами и системами релейной защиты.
Его структура относительно проста: первичная обмотка имеет много витков и тонкий провод, соединенный с высоковольтной стороной; вторичная обмотка имеет меньше витков и более толстый провод, соединенный с цепью управления.
Однако из-за этой конструктивной особенности он легко подвержен влиянию условий эксплуатации, изменений нагрузки и резонансных явлений.
2. Распространенные неисправности и анализ корневых причин
На основе моего 15-летнего опыта работы в поле, самые распространенные типы неисправностей включают:
Неисправность 1: Аномальный нагрев или даже дым/горение
Это одна из самых опасных проблем — она может привести к деградации изоляции или даже возгоранию.
Возможные причины:
Короткое замыкание или перегрузка на вторичной стороне (например, несколько защитных устройств, подключенных параллельно без проверки мощности);
Насыщение сердечника (особенно при феррорезонансе);
Старение изоляции или попадание влаги;
Разболтанные контакты, вызывающие высокое контактное сопротивление и локальный нагрев.
Реальный случай:
Однажды я обнаружил, что PT сильно перегревается на солнечной подстанции — инфракрасная термография показала температуру выше 120°C. При разборке мы обнаружили, что изоляция вторичной обмотки была прожжена. Причиной стало открытое состояние, вызванное отключенным вторичным выключателем, при этом он все еще был подключен к высокоомному измерительному прибору.
Советы:
Никогда не допускайте, чтобы вторичная сторона PT работала в открытом контуре — хотя это и не так опасно, как для CT, это может вызвать искажение напряжения и ошибки измерения;
Регулярно используйте инфракрасную термографию для проверки температуры контактов и корпуса;
При обнаружении аномального нагрева немедленно отключите оборудование для проверки.
Неисправность 2: Феррорезонанс, вызывающий колебания напряжения
Это одна из самых недооцененных, но опасных проблем на новых энергетических станциях.
Симптомы:
Несбалансированное трехфазное напряжение;
Колебания напряжения вверх и вниз с гудящим звуком;
Ложные срабатывания защиты или аварийные отключения;
Иногда даже появляются ложные сигналы заземления.
Корневая причина:
В системах с незаземленной или заземленной через реактор нейтралью, когда емкость между фазой и землей сочетается с индуктивностью возбуждения PT при определенных условиях, может возникнуть феррорезонанс;
Он часто запускается при переключении выключателей, внезапном исчезновении напряжения или однофазном заземлении.
Реальный случай:
На одной ветроэнергетической станции каждый раз, когда включался главный трансформатор, PT издавал гудящий звук, а напряжение шины колебалось, даже вызывая неправильное срабатывание резервного автоматического переключателя. После расследования оказалось, что это было вызвано феррорезонансом. Установка демпфирующего резистора в открытую дельту решила проблему.
Предложения по предотвращению:
Установите устройства против резонанса (например, резисторы в открытой дельте или микропроцессорные подавители);
Используйте антирезонансные PT (например, серии JDZXW);
Оптимизируйте режим работы, чтобы избежать длительной работы в неполном фазировании;
При плановых отключениях проводите тесты магнитной характеристики, чтобы оценить склонность к насыщению сердечника.
Неисправность 3: Низкое или отсутствующее вторичное напряжение
Эти проблемы часто влияют на измерение и логику защиты, и иногда ошибочно принимаются за неисправности других устройств.
Возможные причины:
Перегорание первичного предохранителя (часто после ударов молнии или перенапряжений);
Перегорание вторичного предохранителя или срабатывание автоматического выключателя;
Неправильная полярность или коэффициент трансформации;
Межвитковые замыкания во внутренних обмотках;
Окисленные или ослабленные контактные соединения.
Реальный случай:
На одной солнечной станции SCADA показывала аномально низкое напряжение шины. На месте осмотра выяснилось, что перегорел первичный предохранитель PT. Замена его восстановила нормальную работу. Дальнейший анализ показал, что это было вызвано скачком напряжения от близкой молнии.
Шаги по устранению неисправностей:
Сначала проверьте предохранители и выключатели;
Измерьте первичное и вторичное напряжение на соответствие;
Проверьте подключение и полярность;
При необходимости проведите тест коэффициента трансформации и сопротивления изоляции.
Неисправность 4: Внутренний разряд или пробой изоляции
Это обычно происходит в условиях высокой влажности или загрязнения, особенно в прибрежных или горных районах.
Симптомы:
Запах горения или видимые следы разряда на корпусе;
Треск при работе;
Снижение сопротивления изоляции;
В тяжелых случаях взрыв или отключение.
Возможные причины:
Проникновение влаги, вызывающее деградацию изоляции;
Накопление грязи или пыли, уменьшающее расстояние ползучести;
Долгосрочная перегрузка или воздействие гармоник;
Производственные дефекты или повреждения при транспортировке.
Реальный случай:
PT, установленный в прибрежной зоне, многократно отключался во время дождливого сезона. Осмотр выявил явные признаки внутреннего разряда — корневая причина была плохой герметизацией, позволяющей влаге проникать внутрь.
Меры противодействия:
Повысьте степень защиты (IP54 или выше);
Установите осушители или тепловые пушки;
Регулярно чистите и сушите;
Проводите испытания изоляции и частичных разрядов перед вводом в эксплуатацию.
Неисправность 5: Человеческая ошибка или ошибки в подключении
Человеческие ошибки остаются основной причиной многих инцидентов.
Распространенные ошибки включают:
Переключение разъединителей под вторичной нагрузкой;
Обратная полярность, вызывающая неправильное измерение или ошибочное срабатывание защиты;
Аварийное удаление заземляющих проводов, приводящее к плавающим потенциалам;
Выполнение живых работ без надлежащих мер безопасности.
Реальный случай:
Новый техник заменил вторичный предохранитель PT, не отключив питание, что привело к короткому замыканию — держатель предохранителя сгорел и почти привел к травме.
Основные выводы:
Усиливайте обучение и стандартизируйте процедуры;
Четко маркируйте провода, чтобы избежать ошибок;
Применяйте процедуры блокировки и маркировки, чтобы исключить живые работы;
Обеспечьте одноточечное заземление всех вторичных цепей PT.
3. Мои предложения и обобщение опыта работы
Как 15-летний ветеран в электротехнической отрасли, я всегда говорю:
"Хотя маленький, электромагнитный напряжения трансформатор играет критическую роль в измерении, учете и защите."
Он может быть не таким заметным, как выключатель, или таким большим, как трансформатор, но при его отказе может произойти цепная реакция.
Поэтому вот мои рекомендации:
Для ежедневной эксплуатации и обслуживания:
Регулярные осмотры — слушайте необычные звуки, чувствуйте запах горения и измеряйте температуру;
Проверяйте предохранители, выключатели и целостность заземления;
Записывайте эксплуатационные данные и сравнивайте с историческими трендами;
Увеличьте частоту осмотров перед и после грозового сезона.
Для диагностики неисправностей:
Приоритетно проверяйте вторичные цепи и предохранители;
Используйте мультиметры для проверки уровней напряжения;
Проводите испытания сопротивления изоляции, коэффициента трансформации и магнитной характеристики при необходимости;
Немедленно принимайте меры для подавления резонанса, если он подозревается.
При выборе оборудования:
Учитывайте факторы окружающей среды (влажность, высота, солевой туман);
Отдавайте предпочтение антирезонансным PT;
Выбирайте подходящую номинальную мощность, чтобы избежать длительной перегрузки;
Оставляйте место для резервирования, чтобы поддерживать будущее расширение.
4. Заключительные мысли
Хотя структурно прост, электромагнитный напряжения трансформатор играет важную роль на новых энергетических станциях.
Он действует как "глаза" системы питания, точно показывая, насколько "высоко" напряжение.
После 15 лет работы в поле, я твердо верю:
"Детали определяют успех или неудачу. Безопасность превыше всего."
Если вы сталкиваетесь с трудными проблемами PT на месте, не стесняйтесь обращаться — я рад поделиться своим практическим опытом и методами устранения неисправностей.
Пусть каждый PT работает стабильно, обеспечивая безопасность и интеллектуальность нашей сети!
— Феликс
