Які причини виникнення аварій феромагнітних трансформаторів напруги на новоенергетичних електростанціях

Від Фелікса, 15 років у електроенергетичній галузі

Привіт всім, мене звати Фелікс, і я працюю в електроенергетичній галузі уже 15 років.

З початкового участі у традиційному пуску та обслуговуванні підстанцій до теперішнього управління електричними системами багатьох проектів фотоелектрики та вітрової енергетики, одним з найчастіше зустрічаються пристроїв, з якими я маю справу, є Електромагнітний Вольтажний Трансформатор (PT).

Нещодавно оператор зміни на новій енергетичній станції запитав мене:

"У нас є електромагнітний вольтажний трансформатор, який постійно перегрівається, виробляє дивні звуки, і часом навіть спричиняє невірну роботу захисту. Що це може бути?"

Це дуже поширена проблема, особливо на нових енергетичних станціях. Як ключова компонента для вимірювань та захисту, коли PT виходить з ладу, це може призвести до недостовірного вимірювання, повного відключення або навіть пошкодження обладнання.

Сьогодні я хочу поговорити про:

Які є типові вади електромагнітних вольтажних трансформаторів? Чому вони виникають? І як ми можемо їх виявити?

Без складних термінів — просто реальні ситуації, з якими я стикався протягом років. Давайте подивимось, що часто йде не так з цим "старим другом".

1. Що Таке Електромагнітний Вольтажний Трансформатор?

Давайте почнемо з короткого огляду його основних функцій.

Електромагнітний вольтажний трансформатор, також відомий як VT або PT, фактично є понизжувачем, який перетворює високе напругу на стандартне низьке напругу (зазвичай 100В або 110В), яке використовується вимірювальними приладами та реле-захистом.

Його конструкція досить проста: первинна обмотка має багато витків і тонкий дріт, підключений до сторони високої напруги; вторинна обмотка має менше витків і товстіший дріт, підключений до керуючого контуру.

Однак через цю конструктивну особливість, він легко піддається впливу умов роботи, змін завантаження та резонансних явищ.

2. Поширені Вади та Аналіз Причин

На основі моєї 15-річної досвіду роботи, найпоширеніші типи вад включають:

Вада 1: Ненормальний Перегрів або Навіть Дим або Згоріння

Це одна з найбільш небезпечних проблем — вона може призвести до втрата ізоляції або навіть пожежу.

Можливі Причини:

• Короткозамкнення або перегрузка на вторинній стороні (наприклад, паралельне підключення багатьох пристроїв захисту без перевірки їхньої потужності);

• Насичення сердечника (особливо під час ферорезонансу);

• Старіння ізоляції або проникнення вологи;

• Розболтані контакти, що спричиняють високий опір контактів та локальний перегрів.

Реальний Випадок:

Один раз я знайшов PT, який сильно перегрівся на ПВП-станції — інфрачервона термографія показала температуру понад 120°C. Після розбору ми виявили, що ізоляція вторинної обмотки була згоріла. Причиною було відкрите коло, спричинене відключенням вторинного автомату, хоча прилад був все ще підключений до вимірювального пристрою з високим опором.

Поради:

• Ніколи не дозволяйте PT робити вторинну сторону відкритим колом — хоча це не так небезпечно, як для CT, але це все ж може спричинити деформацію напруги та помилки вимірювання;

• Регулярно використовуйте інфрачервону термографію для перевірки температури контактів та корпусу;

• Якщо виявлений ненормальний перегрів, негайно вимкніть прилад для перевірки.

Вада 2: Ферорезонанс, що Спричиняє Коливання Напруги

Це одна з найбільш недооцінених, але небезпечних проблем на нових енергетичних станціях.

Симптоми:

• Нерівномірна трьохфазна напруга;

• Напруга коливається зверху вниз з брудням звуком;

• Неправильна робота захисту або хибні відключення;

• Іноді з'являються хибні сигнали заземлення.

Основна Причина:

• У незаземлених або заземлених системах з дугопідсупротивником, коли ємність між фазою і землею поєднується з індуктивністю запалювання PT під певними умовами, може виникнути ферорезонанс;

• Це часто активується під час переключення вимикачів, раптової втрати напруги або однофазного заземлення.

Реальний Випадок:

На вітровій фермі кожного разу, коли головний трансформатор підключався, PT видав бруднякий звук, а напруга на шині сильно коливалася, навіть викликуючи неправильне переключення аварійного резерву. Після дослідження виявилося, що це було спричинено ферорезонансом. Встановлення демпфуючого резистора в відкритому трикутнику вирішило проблему.

Профілактичні Поради:

• Встановіть антирезонансні пристрої (наприклад, резистори в відкритому трикутнику або мікропроцесорні супротивники);

• Використовуйте антирезонансні PT (наприклад, серія JDZXW);

• Оптимізуйте режим роботи, щоб уникнути довготривалої неповної фазової роботи;

• Під час планового ремонту проводьте тестування намагнічувальної характеристики для оцінки тенденції насичення сердечника.

Вада 3: Низька або Відсутня Вторинна Напруга

Ці проблеми часто впливають на вимірювання та логіку захисту, і іноді вони помилково вважаються відмовами інших пристроїв.

Можливі Причини:

• Перегорів первинний предохранитель (часто після ударів блискавки або перевищення напруги);

• Перегорів вторинний предохранитель або відключився повітряний вимикач;

• Неправильна полярність або встановлення коефіцієнта;

• Міжвиткові короткозамкнення внутрішніх обмоток;

• Окислений або розболтаний контакт.

Реальний Випадок:
На одній ПВ-станції SCADA показала аномально низьку напругу на шині. На місці перевірка виявила, що перегорів первинний предохранитель PT. Після його заміни робота відновилася. Більш детальний аналіз показав, що це було спричинено перехідним процесом від блискавки поблизу.

Кроки Усунення Неисправностей:

• Спочатку перевірте предохранители та вимикачі;

• Виміряйте первинну та вторинну напругу для перевірки їх сумісності;

• Перевірте проводку та полярність;

• При потребі проведіть тест коефіцієнта та ізоляційного опору.

Вада 4: Внутрішнє Розрядження або Злам Ізоляції

Це зазвичай відбувається в вологих або сильно забруднених середовищах, особливо в приморських або високогірних районах.

Симптоми:

• Запах горіння або видимі сліди розрядження на корпусі;

• Тріскучі звуки під час роботи;

• Зниження ізоляційного опору;

• У тяжких випадках, вибух або відключення.

Можливі Причини:

• Проникнення вологи, що призводить до втрата ізоляції;

• Накопичення пилу або забруднення, що зменшує відстань стрілу;

• Довготривалий перегрів або вплив гармонік;

• Виробничі дефекти або пошкодження під час транспортування.

Реальний Випадок:

PT, встановлений біля моря, постійно відключався під час дощового сезону. Перевірка виявила чіткі ознаки внутрішнього розрядження — основною причиною було погане герметизація, що дозволило вологі проникнути всередину.

Захисні Міри:

• Збільшіть ступінь захисту (IP54 або вище);

• Встановіть осушувачі або обігрівачі;

• Регулярне очищення та сушіння;

• Проведіть тест ізоляції та часткового розрядження перед введенн