Kateri so vzroki za odpoved feromagnetnih napetostnih transformatorjev v elektrarnah novih virov energije

Felix, 15 let v električnem sektorju

Zdravo vsem, sem Felix in delam v električnem sektorju že 15 let.

Od zgodnjega sodelovanja pri komisiji in vzdrževanju tradicionalnih podnaprtnih postaj do zdajšnjega upravljanja operacij električnih sistemov za več projekti fotovoltaik in vetrenih elektrarn, eno najpogostejših naprav, s katerimi se ukvarjam, je elektromagnetski pretvornik napetosti (PT).

Pred nekaj dnevi me operator na novonastali energijski postaji vprašal:

“Imamo elektromagnetski pretvornik napetosti, ki se neprestano pregreva, izdaja čudne zvoke in ponekrat celo povzroča težave pri zaščitni opremi. Kaj se dogaja?”

To je zelo pogosta težava, še posebej na novonastalih energijskih postajah. Kot ključna komponenta za merjenje in zaščito, lahko morebiten okvar PT-ja povzroči od netočnega merjenja do popolne izklopitve ali celo poškodbe opreme.

Danes bi rad razpravljal o tem:

Kaj so pogoste težave elektromagnetskih pretvornikov napetosti? Zakaj se zgodijo? In kako jih rešujemo?

Brez kompleksnih terminologij — le realne situacije, s katerimi sem se soočil skozi leta. Poglejmo, kaj pogosto pride narobe s tem „starim prijateljem“.

1. Kaj je elektromagnetski pretvornik napetosti?

Naj začnemo s kratkim pregledom njegove osnovne funkcije.

Elektromagnetski pretvornik napetosti, tudi VT ali PT, je bistveno spustni pretvornik, ki visoko napetost pretvori v standardno nizko napetost (običajno 100V ali 110V), ki jo uporabljajo meritveni instrumenti in sistemi za relacijsko zaščito.

Njegova struktura je relativno preprosta: primarna navojka ima veliko ovitev in tanko žico, povezano s strani visoke napetosti; sekundarna navojka ima manj ovitev in debeljo žico, povezano s kontrolnim obročem.

Vendar zaradi teh strukturnih značilnosti je lahko lažje vplivu stanja delovanja, sprememb obremenitve in rezonančnih pojavov.

2. Pogosti okvari in analiza glavnih vzrokov

Na podlagi mojih 15 let izkušenj na terenu so najpogostejši tipi okvar:

Okvar 1: Neobičajno segrevanje ali celo dimenje/gorenenje

To je eden najbolj nevarnih problemov — lahko vodi do degradacije izolacije ali celo požara.

Možni vzroki:

• Sekundarni krati ali pretisk (npr. več zaščitnih naprav, povezanih vzporedno brez preverjanja kapacitete);

• Nasičenost jedra (posebno med ferorezonanco);

• Staranje izolacije ali vtiranje vlage;

• Razlučeni terminali, ki povzročajo visok kontaktin odpornost in lokalno segrevanje.

Primer v praksi:

Enkrat sem na postaji za povišanje napetosti fotovoltaik sistema našel PT, ki se zelo segreval — infrardeča termografska slika je pokazala temperature nad 120°C. Po razmontaži smo ugotovili, da je bila sekundarna navojka izgorela. Vzrok je bil odprt obročni preklopnik, medtem ko je bil še vedno povezan z merilnikom visokega upora.

Namigi:

• Nikoli dopustite, da sekundarni obroč PT-ja dela brez zaprtja — čeprav ni tako nevarno kot pri CT-ju, lahko še vedno povzroči distorzijo napetosti in napake merjenja;

• Redno uporabljajte infrardečo termografijo za preverjanje temperatur terminalov in omare;

• Če ugotovite neobičajno segrevanje, takoj ustavite delovanje za preverjanje.

Okvar 2: Ferorezonanca, ki povzroča nihanje napetosti

To je eden najbolj zanemarjenih, a nevarnih problemov na novonastalih energijskih postajah.

Simptomi:

• Neuravnotežena tri-fazna napetost;

• Napetost se spreminja navzgor in navzdol s brumčanjem;

• Nesporazumeni delovanji zaščite ali lažni izklopi;

• Ponekrat se pojavijo tudi lažni signali zemljevanja.

Glavni vzrok:

• V sistemih brez zemljevanja ali z zemljevanjem z dušilkom, ko se kapacitancna spojnica z zemljo kombinira z induktivnostjo vpogojitve PT-ja pod določenimi pogoji, lahko nastane ferorezonanca;

• Nastane pogosto med preklopanjem preklopnikov, nenadnimi izgubami napetosti ali enofaznim zemljevanjem.

Primer v praksi:

Na eni vetreni elektrarni je vsakič, ko je bil glavni transformator napajan, PT izdal brumčanje, napetost na busu pa se nenadno spreminjala, kar je celo nesporazumno aktiviralo rezervni avtomatski preklopnik. Po raziskavi je izkazalo, da je bil vzrok ferorezonanca. Namestitev dušilca v odprtem delta je rešila problem.

Predlogi za preprečevanje:

• Namestite naprave za preprečevanje resonanc (npr. dušilci v odprtem delta ali mikroprocesorski dušilci);

• Uporabljajte PT-je, odvisne od resonanc (npr. serija JDZXW);

• Optimizirajte način delovanja, da se izognejo dolgoročnemu delovanju brez polnega faza;

• Med vzdrževalnimi deli izvedite testi magnetizacijske krivulje, da ocenite tendenco do nasičenosti jedra.

Okvar 3: Nizka ali nobena sekundarna izhodna napetost

Ti problemi pogosto vplivajo na meritveno in zaščitno logiko in so ponekrat zamenjani z okvari drugih naprav.

Možni vzroki:

• Primarni varniški prekinitelj je prežgan (običajno po udarcu svetlobe ali prekomerni napetosti);

• Sekundarni varniški prekinitelj je prežgan ali je preklopilo plinsko stikalo;

• Napačna polariteta ali postavitev razmerja;

• Krati med ovitvi notranjih navojnic;

• Oksidirani ali razlučeni terminali.

Primer v praksi:
Na eni fotovoltaik postaji je SCADA pokazala nenormalno nizko napetost na busu. Na mestu je bilo ugotovljeno, da je bil prežgan primarni varniški prekinitelj PT-ja. Zamenjava ga je ponovno vrnila v normalno delovanje. Nadaljnja analiza je pokazala, da je bil vzrok udarcu svetlobe v bližini.

Koraki za iskanje okvar:

• Najprej preverite varniške prekinitelje in preklopnike;

• Merite primarno in sekundarno napetost za enakost;

• Preverite povezave in polariteto;

• Izvedite test razmerja in test upornosti izolacije, če je potrebno.

Okvar 4: Notranje razbodilo ali porušitev izolacije

To se običajno zgodi v vlagenem ali zelo onesnaženem okolju, še posebej v obalnih ali visokohriških območjih.

Simptomi:

• Vonj po gorenju ali vidni znaki razbodila na omari;

• Trskanje med delovanjem;

• Zmanjšana upornost izolacije;

• V težjih primerih eksplozija ali izklop.

Možni vzroki:

• Vtiranje vlage, ki povzroča degradacijo izolacije;

• Nagromadanje prahu ali prahu, ki zmanjšuje razdaljo za tek;

• Dolgoročno pretiskanje ali harmonični učinki;

• Proizvodni defekti ali poškodbe med prevozom.

Primer v praksi:

PT, nameščen blizu obale, se je v dežurnem obdobju ponavljajoče izklopljal. Preverjanje je razkrilo jasne znake notranjega razbodila — glavni vzrok je bila slaba zategnitev, ki je omogočila vtiranje vlage.

Protidejstva:

• Povečajte stopnjo zaščite (IP54 ali višje);

• Namestite sušilke ali toplotne elemente;

• Redno čistite in sušite;

• Izvedite teste izolacije in delnih razbodil pred komisijo.

Okvar 5: Človeški napaki ali povezovalni napaki

Človeški napaki ostajajo glavni vzrok mnogih incidentov.

Pogosti napaki vključujejo:

• Preklopanje izolatorjev pod sekundarnim obremenitvijo;

• Obrnjeni polaritet, ki povzroča napačno merjenje ali napačno sodbo zaščite;

• Slučajno odstranitev zemljevanja, ki vodi do plavajočih potencialov;

• Izvajanje živega dela brez ustreznih varnostnih ukrepov.

Primer v praksi:

Novi tehnik je zamenjal sekundarni varniški prekinitelj PT-ja brez odstranitve napajanja, kar je povzročilo preklop — držalo varniškega prekinitelja se je izgorelo in skoraj povzročilo poškodbo.

Ključni ugotovitve:

• Opozorite na usposabljanje in standardizirajte postopke;

• Jasno označite povezave, da se preprečijo napaki;

• Uveljavite postopke zaklenitve in označevanja, da se izključi živo delo;

• Zagotovite enotočkovno zemljevanje vseh sekundarnih obročev PT-ja.

3. Moji predlogi in zaključki iz izkušenj na terenu

Kot 15-letni veterani v električnem sektorju, vedno govorim:

“Čeprav majhen, igra elektromagnetski pretvornik napetosti ključno vlogo pri merjenju, meritvi in zaščiti.”

Morda ni tako opazen kot preklopnik ali tako velik kot transformator, vendar, ko se pokvari, lahko sproži verigo reakcij.

Torej tu so moji predlogi:

Za dnevno delovanje in vzdrževanje:

Redna preverjanja — poslušajte za nenavadne zvoke, vonjte za gorenje in merite temperaturu;

• Preverite varniške prekinitelje, preklopnike in integriteto zemljevanja;

• Zabeležite operativne podatke in jih primerjajte z zgodovinskimi trendi;

• Povečajte frekvenco preverjanja pred in po obdobju grmljavic.

Za diagnosticiranje okvar:

• Prednostno preverite sekundarne obroče in varniške prekinitelje;

• Uporabite multimeterje za preverjanje ravni napetosti;

• Izvedite teste upornosti izolacije, razmerja in karakteristike magnetizacije, kadar je potrebno;

• Takoj ukrepajte za utišanje resonanc, če je sum.

Za izbiro opreme:

• Razmislite o okoljskih faktorjih (vlaga, nadmorska višina, solna mlaka);

• Prednostno uporabljajte PT-je, odvisne od resonanc;

• Izberite ustrezno imenovano zmogljivost, da se izognete dolgoročnemu pretiskanju;

• Ostavite prostor za redundantnost, da podprete prihodnje razširjanje.

4. Zaključek

Čeprav strukturno preprosti, igrajo elektromagnetski pretvorniki napetosti ključno vlogo na novonastalih energijskih postajah.

Delujejo kot „oke“ električnega sistema, ki nam povedo, kako „visoka“ je napetost.

Po 15 letih na terenu trdno verjamem:

“Podrobnosti določajo uspeh ali neuspeh. Varnost je pred vsem.”

Če se soočate s težkimi problemi PT-ja na mestu, se svobodno obrnite — veselo delim več praktičnih izkušenj in metod za iskanje okvar.

Naj vsak PT deluje stabilno in hkrati ohranja naš sistem varen in pameten!

— Felix