Koje su uzroci kvarova feromagnetskih naponskih transformatora u elektrane novih izvora energije

Felix, 15 godina u električnoj industriji

Zdravo svima, ja sam Felix i radim u električnoj industriji već 15 godina.

Od ranih angažmana u komisioniranju i održavanju tradicionalnih transformatornih stanica do sadašnjeg upravljanja operacijama električnih sistema za više fotovoltaičnih i vetroelektrana, jedan od najčešće susrećenih uređaja sa kojim se suočavam je Elektromagnetski transformator napona (PT).

Pre nekoliko dana, šalterist u novoj energetskoj postaji me je pitao:

“Imamo elektromagnetski transformator napona koji stalno pregreva, pravi čudne zvukove, a ponekad čak dovodi do grešaka u zaštiti. Šta se dešava?”

Ovo je vrlo česta problema, posebno u novim energetskim postajama. Kao ključni element za merenje i zaštitu, kada PT izazove problem, može dovesti do svega, od netočnog merenja do potpunog isključivanja ili čak oštećenja opreme.

Danas želim da razgovaram o:

Koji su uobičajeni kvarovi elektromagnetskih transformatora napona? Zašto se dešavaju? I kako ih rešavamo?

Bez složene terminologije — samo situacije koje sam susreo tokom godina. Pogledajmo što često ide po zlu sa ovim "starijim prijateljem."

1. Šta je elektromagnetski transformator napona?

Počnimo sa brzim pregledom njegovih osnovnih funkcija.

Elektromagnetski transformator napona, takođe poznat kao VT ili PT, u suštini jeste snizavni transformator koji pretvara visok napon u standardni niski napon (obično 100V ili 110V), koji se koristi za merne instrumente i sisteme relejne zaštite.

Njegova struktura je relativno jednostavna: primarna sprega ima mnogo navijanja i tanki žicu, povezanu na visokonaponsku stranu; sekundarna sprega ima manje navijanja i deblju žicu, povezanu na kontrolnu vezu.

Međutim, zbog ove strukturne karakteristike, lako se može uticati uslovima rada, promenama opterećenja i rezonantnim pojavinama.

2. Uobičajeni kvarovi i analiza uzroka

Na osnovu mog 15-godišnjeg iskustva u terenu, najčešći tipovi kvarova uključuju:

Kvar 1: Nepravilno zagrevanje ili čak dimljenje/gore

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

Mogući uzroci:

• Kratko spojenje ili preopterećenje na sekundarnoj strani (npr. paralelno povezanih više uređaja za zaštitu bez provere kapaciteta);

• Zasićenje jezgra (posebno tijekom ferorezonancije);

• Starenje izolacije ili unutrašnje vlago;

• Razbijena kontaktne površine koje dovode do visokog otpora kontakta i lokalnog zagrevanja.

Stvarni slučaj:

Jednom sam pronašao PT koji se jako zagrijavao u step-up stanicama PV — infracrvena termografija je pokazala temperature preko 120°C. Nakon rasclanjivanja, otkrili smo da je izolacija sekundarne spregane izgorjela. Uzrok bio je otvoreni krug nastao od odspojenog sekundarnog prekidača dok je još bila povezana sa visokim impedansom mernog instrumenta.

Savjeti:

• Nikada ne dopustite da sekundarna strana PT-a radi u otvorenom krugu — iako nije toliko opasno kao kod CT-ova, može ipak dovesti do distorzije napona i grešaka u merenju;

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

• Ako se otkrije nepravilno zagrevanje, odmah isključite i obavite inspekciju.

Kvar 2: Ferorezonanca koja uzrokuje fluktuacije napona

Ovo je jedan od najzaboravljenijih, ali opasnih problema u novim energetskim postajama.

Simptomi:

• Neizbalansirani trofazni napon;

• Fluktuacije napona uz bučni zvuk;

• Greške u radu zaštite ili lažni isključivanja;

• Ponekad se javljaju i lažni signali zemljišta.

Uzročni faktori:

• U sistemima bez zemljišta ili sa zemljištem kroz duge petlje, kada se kapacitet linije prema zemljištu kombinuje sa induktivitetom pobude PT-a pod određenim uvjetima, može doći do ferorezonance;

• Često se aktivira tijekom prekidnice, iznenadnog gubitka napona ili jednofaznog zemljišta.

Stvarni slučaj:

U jednoj vetroelektrani, svaki put kada je glavni transformator energirao, PT je emitirao bučni zvuk, a naponi su se divno fluktuirali, čak i doveli do pogrešnog automatskog prebacivanja. Nakon istraživanja, otkrilo se da je uzrok bio ferorezonanca. Instalacija demping rezistora u otvorenom delta je riješila problem.

Predlozi za sprečavanje:

• Instalirajte uređaje za supresiju resonancije (poput rezistora u otvorenom delta ili mikroprocesorskih supresora);

• Koristite PT-e protiv resonancije (poput serije JDZXW);

• Optimizirajte način rada kako bi se izbjegao dugotrajni rad bez punog faza;

• Tijekom remonta, obavite testove magnetizacijskih krivulja kako biste procijenili tendenciju ka zasićenju jezgra.

Kvar 3: Niski ili nema izlaznog napona na sekundarnoj strani

Ovi problemi često utječu na merenje i logiku zaštite, i ponekad se pomešaju sa kvarovima drugih uređaja.

Mogući uzroci:

• Iskopčeno glavno preskrbovalo (često nakon udara munje ili previsokog napona);

• Iskopčeno sekundarno preskrbovalo ili prekidnik zraka;

• Netočno postavljena polaritet ili omjer;

• Kratko spojenje između navijanja unutar sprega;

• Oksidirani ili razbijeni kontakti terminala.

Stvarni slučaj:
U jednoj PV postaji, SCADA je pokazala anormalno niske napone busa. Na-mjesto inspekcija otkrilo se da je glavno preskrbovalo PT-a iskopčeno. Zamjena ga je vratila normalnu operaciju. Daljnja analiza je pokazala da je uzrok bio nadnapon iz blizine udara munje.

Koraci u dijagnostici:

• Prvo provjerite preskrbovala i prekidnike;

• Izmjerite napone na primarnoj i sekundarnoj strani za konzistentnost;

• Provjerite žice i polaritet;

• Obavite test omjera i test otpora izolacije ako je potrebno.

Kvar 4: Unutarnja raspršenje ili rušenje izolacije

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

Simptomi:

• Mirisi goriva ili vidljivi tragovi raspršenja na kućištu;

• Crkotlji zvukovi tijekom rada;

• Smanjeni otpor izolacije;

• U težim slučajevima, eksplozija ili isključivanje.

Mogući uzroci:

• Unutrašnja vlaga koja dovodi do degradacije izolacije;

• Nagomilavanje prljavštine ili prašine koji smanjuju udaljenost kripanja;

• Dugotrajno preopterećenje ili harmonijski efekti;

• Proizvodne defekte ili oštećenje tijekom transporta.

Stvarni slučaj:

PT instaliran blizu obale redovito se isključivao tijekom kišnog razdoblja. Inspekcija je otkrila jasne znakove unutarnjeg raspršenja — uzrok bio je loša zatvorenost koja je dopustila ulazak vlage.

Kontra mere:

• Povećajte stupanj zaštite (IP54 ili više);

• Instalirajte sušilice ili grejalice;

• Redovito čišćenje i sušenje;

• Obavite test izolacije i parcijalnog raspršenja prije komisioniranja.

Kvar 5: Ljudska greška ili greške u žičanju

Ljudska greška ostaje veliki uzrok mnogih incidenta.

Uobičajene greške uključuju:

• Preklapanje izolatora pod sekundarnim opterećenjem;

• Inverzni polaritet koji dovodi do netočnog merenja ili greške u zaštiti;

• Slučajno uklanjanje zemljišta što dovodi do plivajućih potencijala;

• Obavljanje rada pod napajanjem bez pravih sigurnosnih mjera.

Stvarni slučaj:

Novi tehničar je zamijenio sekundarno preskrbovalo PT-a bez odspajanja napajanja, što je dovelo do kratkog spoja — držač preskrbovala se spalio i skoro došlo do ozljede.

Ključni zaključci:

• Jačanje treninga i standardizacija postupaka;

• Jasno označavanje žica kako bi se spriječile greške;

• Primjena postupaka zaključavanja/označavanja kako bi se eliminirao rad pod napajanjem;

• Osiguravanje jednotočne zemljišta svih sekundarnih krugova PT-a.

3. Moji predlozi i sažetak iskustva u terenu

Kao 15-godišnji veteran u električnoj industriji, uvijek govorim:

“Iako mal, elektromagnetski transformator napona igra ključnu ulogu u merenju, brojanju i zaštiti.”

Možda nije toliko vidljiv kao prekidnik ili toliko velik kao transformator, ali kada izazove problem, može pokrenuti lančanu reakciju.

Evo mojih preporuka:

Za dnevnu operaciju i održavanje:

Redovita inspekcija — slušajte za neobične zvukove, mirisite za gore, i merite temperaturu;

• Provjerite preskrbovala, prekidnike i integritet zemljišta;

• Snimite operativne podatke i usporedite s povijesnim trendovima;

• Povećajte frekvenciju inspekcija prije i poslije kisaonskog razdoblja.

Za dijagnostiku kvarova:

• Prioritetno provjerite sekundarne krugove i preskrbovala;

• Koristite multimetere za verifikaciju nivoa napona;

• Obavite test izolacijskog otpora, omjera i karakteristika magnetizacije kad je potrebno;

• Poduzmite odmah akciju za suzbijanje rezonancije ako se sumnja.

Za odabir opreme:

• Razmotrite okružajne faktore (vlaga, visina, solana magla);

• Preferirajte PT-e protiv resonancije;

• Odaberite odgovarajući nominalni kapacitet kako biste izbegli dugotrajno preopterećenje;

• Ostavite prostor za redundanciju kako biste podržali buduću ekspanziju.

4. Zaključni misli

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

Oni djeluju kao "oči" sustava, govoreći nam tačno koliko je "visok" napon.

Nakon 15 godina u polju, 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 — voljao bih podijeliti više praktičnih iskustava i metoda dijagnostike.

Neka svaki PT stabilno radi, čuvajući našu mrežu sigurnom i pametnom!

— Felix