Wie erkennt und beseitigt man einen Erdungsfehler im Transformatorkern?

1. Beseitigung von Mehrpunkt-Erdungsfehlern

(1) Vorübergehende Abhilfemaßnahmen, wenn der Transformator nicht außer Betrieb genommen werden kann:

① Wenn ein externes Erdungskabel vorhanden ist und der Fehlerstrom relativ hoch ist, kann das Erdungskabel vorübergehend getrennt werden. Allerdings muss die Überwachung intensiviert werden, um zu verhindern, dass der Kern beim Verschwinden der Fehlerstelle ein schwebendes Potenzial entwickelt.

② Wenn der Mehrpunkt-Erdungsfehler intermittierend oder instabil ist, kann ein Schiebewiderstand in Reihe mit dem Arbeitserdungskabel geschaltet werden, um den Strom auf unter 1 A zu begrenzen. Der Schiebewiderstand sollte ausgewählt werden, indem die über dem offenen Arbeitserdungskabel gemessene Spannung durch den durch ihn fließenden Strom geteilt wird.

③ Die Analyse gelöster Gase (DGA) muss verwendet werden, um die Gaserzeugungsrate am Fehlerpunkt zu überwachen.

④ Sobald der genaue Fehlerort durch Messung identifiziert wurde und dieser nicht sofort repariert werden kann, kann das normale Kernerdungsband an die gleiche Position wie der Fehlerpunkt verlegt werden. Dadurch wird der Umlaufstrom deutlich reduziert.

(2) Gründliche Wartungsmaßnahmen. Sobald die Überwachung einen Mehrpunkt-Erdungsfehler anzeigt, sollten außer Betrieb genommene Transformatoren umgehend abgeschaltet werden, damit der Fehler vollständig behoben werden kann. Je nach Art und Ursache der Mehrpunkterdung sind entsprechende Wartungsmaßnahmen zu ergreifen. In manchen Fällen kann die Fehlerstelle jedoch auch nach dem Abschalten des Transformators und dem Anheben des Kerns nicht gefunden werden. In solchen Situationen können vor Ort folgende Methoden eingesetzt werden, um den Erdungspunkt genau zu lokalisieren:

① DC-Methode: Trennen Sie das Erdungsband zwischen dem Kern und der Klemmstruktur. Legen Sie eine 6-V-Gleichspannung an die Siliziumstahlbleche auf beiden Seiten des Jochs an. Verwenden Sie dann ein Gleichstromvoltmeter, um nacheinander die Spannung zwischen benachbarten Siliziumstahlblechen zu messen. Wenn die Spannung Null anzeigt oder das Messgerät eine umgekehrte Polarität anzeigt, kann diese Stelle als Fehlererdungspunkt betrachtet werden.

② Wechselstrommethode: Schließen Sie die Niederspannungswicklung des Transformators an eine Wechselspannungsquelle von 220–380 V an, um einen magnetischen Fluss im Kern herzustellen. Wenn ein Mehrpunkt-Erdungsfehler vorliegt, wird ein Strom von einem Milliamperemeter erfasst (vorausgesetzt, das Erdungsband zwischen dem Kern und der Klemmstruktur ist getrennt). Messen Sie mit dem Milliamperemeter Punkt für Punkt entlang der verschiedenen Ebenen des Kernjochs. Wenn das Milliamperemeter Null anzeigt, ist diese Stelle die Fehlerstelle.

2. Abnormale Phänomene, die durch Mehrpunkterdung verursacht werden

(1) Im Kern werden Wirbelströme erzeugt, die zu erhöhten Eisenverlusten und einer lokalen Überhitzung des Kerns führen.

(2) Bleibt eine schwere Mehrpunkterdung über einen längeren Zeitraum bestehen, führt der Dauerbetrieb zu einer Überhitzung des Öls und der Wicklungen, wodurch die Öl-Papier-Isolierung allmählich altert. Dies kann dazu führen, dass die Isolierbeschichtung zwischen den Kernlamellen altert und abblättert, was zu einer noch stärkeren Überhitzung des Kerns und möglicherweise zum Durchbrennen des Kerns führt.

(3) Eine längere Erdung an mehreren Punkten verschlechtert das Öl in Öltransformatoren, wodurch brennbare Gase entstehen und das Gasrelais auslöst.

(4) Eine Überhitzung des Kerns kann zur Karbonisierung von hölzernen Abstandsblöcken und Klemmstrukturen im Inneren des Aktivteils führen.

(5) Bei einer starken Mehrpunkterdung kann das Erdungskabel durchbrennen, wodurch der Transformator seine normale Einzelpunkterdung verliert, was katastrophale Folgen hat.

(6) Auch eine Mehrpunkterdung kann zu Entladungserscheinungen führen.

3. Gründe, warum der Kern im Normalbetrieb eine Einzelpunkterdung erfordert:

Im Normalbetrieb herrscht zwischen den unter Spannung stehenden Wicklungen und dem Transformatorkessel ein elektrisches Feld, in dem sich der Kern und andere metallische Komponenten befinden. Aufgrund ungleichmäßiger Kapazitätsverteilung und unterschiedlicher Feldstärken kommt es bei nicht sicherer Erdung des Kerns zu Lade- und Entladephänomenen. Dies kann die Feststoffisolierung beeinträchtigen und die Durchschlagsfestigkeit des Öls verringern; Daher muss der Kern über eine zuverlässige Einzelpunkterdung verfügen.

Der Kern besteht aus Siliziumstahlblechen. Um Wirbelströme zu minimieren, besteht zwischen den Blechen ein gewisser Isolationswiderstand (typischerweise im Bereich von einigen Ohm bis zu mehreren zehn Ohm). Da die Kapazität zwischen den Blättern extrem groß ist, kann sie als leitender Pfad in einem elektrischen Wechselfeld betrachtet werden. Somit reicht die Erdung des Kerns an einem einzigen Punkt aus, um das Potenzial der gesamten gestapelten Kernbleche auf Erdpotenzial zu legen.

Wenn der Kern oder seine metallischen Komponenten an zwei oder mehr Punkten geerdet sind, entsteht zwischen den Erdungspunkten ein geschlossener Kreis. Diese Schleife verbindet einen Teil des magnetischen Flusses, induziert eine elektromotorische Kraft (EMF) und erzeugt einen zirkulierenden Strom. Dies führt zu örtlicher Überhitzung und kann sogar zum Durchbrennen des Kerns führen.

Eine Einzelpunkterdung ist die einzig akzeptable und normale Erdungsbedingung für einen Transformatorkern. Mit anderen Worten: Der Kern muss geerdet sein, und zwar an genau einem Punkt.

Kernfehler werden hauptsächlich durch zwei Faktoren verursacht: schlechte Konstruktionstechniken, die zu Kurzschlüssen führen, und externe Faktoren oder Zubehör, die eine Mehrpunkterdung verursachen.