¿Cómo detectar y eliminar una falla a tierra en el núcleo de un transformador?

1. Eliminación de fallas de puesta a tierra multipunto

(1) Métodos de mitigación temporal cuando el transformador no se puede sacar de servicio:

① Si hay un cable de tierra externo y la corriente de falla es relativamente alta, el cable de tierra se puede desconectar temporalmente. Sin embargo, se debe intensificar la vigilancia para evitar que el núcleo desarrolle un potencial flotante si el punto de falla desaparece.

② Si la falla de conexión a tierra multipunto es intermitente o inestable, se puede conectar una resistencia de cable deslizante en serie con el cable de tierra de trabajo para limitar la corriente a menos de 1 A. La resistencia de cable deslizante debe seleccionarse dividiendo el voltaje medido a través del cable de tierra de trabajo abierto por la corriente que fluye a través de él.

③ Se debe utilizar el análisis de gas disuelto (DGA) para monitorear la tasa de generación de gas en el punto de falla.

④ Una vez que se identifica la ubicación exacta de la falla mediante la medición, si no se puede reparar de inmediato, la correa de conexión a tierra del núcleo normal se puede reubicar en la misma posición que el punto de falla. Esto reducirá significativamente la corriente circulante.

(2) Medidas de mantenimiento exhaustivas. Una vez que el monitoreo indica una falla de conexión a tierra multipunto, los transformadores que puedan retirarse de servicio deben desenergizarse de inmediato para que la falla pueda eliminarse por completo. Dependiendo del tipo y causa de la puesta a tierra multipunto, se deben tomar las medidas de mantenimiento adecuadas. Sin embargo, en algunos casos, el punto de falla no se puede encontrar incluso después de desenergizar el transformador y levantar el núcleo. En tales situaciones, se pueden utilizar los siguientes métodos en el sitio para localizar con precisión el punto de conexión a tierra:

① Método CC: desconecte la correa de conexión a tierra entre el núcleo y la estructura de sujeción. Aplique un voltaje de 6 V CC a través de las láminas de acero al silicio en ambos lados del yugo. Luego, use un voltímetro de CC para medir secuencialmente el voltaje entre láminas de acero al silicio adyacentes. Cuando el voltaje indica cero o el medidor indica una polaridad inversa, esa ubicación puede considerarse el punto de conexión a tierra de falla.

② Método de CA: conecte el devanado de bajo voltaje del transformador a una fuente de voltaje de CA de 220 a 380 V para establecer un flujo magnético en el núcleo. Si existe una falla de conexión a tierra multipunto, un miliamperímetro detectará una corriente (siempre que la correa de conexión a tierra entre el núcleo y la estructura de sujeción esté desconectada). Mida punto por punto a lo largo de los distintos niveles del yugo central utilizando el miliamperímetro. Cuando el miliamperímetro indica cero, esa ubicación es el punto de falla.

2. Fenómenos anormales causados ​​por la conexión a tierra de múltiples puntos

(1) Se generan corrientes parásitas dentro del núcleo, lo que provoca mayores pérdidas de hierro y un sobrecalentamiento localizado del núcleo.

(2) Si la conexión a tierra multipunto grave permanece sin resolver durante un período prolongado, el funcionamiento continuo provocará que el aceite y los devanados se sobrecalienten, envejeciendo gradualmente el aislamiento de papel de aceite. Esto puede hacer que el revestimiento aislante entre las laminaciones del núcleo envejezca y se desprenda, lo que resulta en un sobrecalentamiento aún mayor del núcleo y potencialmente quema el núcleo.

(3) La conexión a tierra multipunto prolongada degrada el aceite en los transformadores sumergidos en aceite, generando gases combustibles y activando el relé de gas.

(4) El sobrecalentamiento del núcleo puede provocar la carbonización de los bloques espaciadores de madera y las estructuras de sujeción dentro de la parte activa.

(5) Una conexión a tierra severa en múltiples puntos puede quemar el cable de conexión a tierra, lo que hace que el transformador pierda su conexión a tierra normal de un solo punto, lo que lleva a consecuencias catastróficas.

(6) La conexión a tierra multipunto también puede provocar fenómenos de descarga.

3. Razones por las que el núcleo requiere conexión a tierra en un solo punto durante el funcionamiento normal:

Durante el funcionamiento normal, existe un campo eléctrico entre los devanados energizados y el tanque del transformador, con el núcleo y otros componentes metálicos situados dentro de este campo. Debido a la distribución desigual de la capacitancia y a las diferentes intensidades de campo, si el núcleo no está conectado a tierra de manera confiable, se producirán fenómenos de carga y descarga. Esto puede degradar el aislamiento sólido y reducir la rigidez dieléctrica del aceite; por lo tanto, el núcleo debe tener un punto único de conexión a tierra confiable.

El núcleo está compuesto por láminas de acero al silicio. Para minimizar las corrientes parásitas, existe un cierto nivel de resistencia de aislamiento entre las láminas (que normalmente oscila entre unos pocos ohmios y varias decenas de ohmios). Debido a que la capacitancia entre láminas es extremadamente grande, se puede considerar una ruta conductora en un campo eléctrico alterno. Por tanto, poner a tierra el núcleo en un único punto es suficiente para fijar el potencial de todas las laminaciones del núcleo apiladas al potencial de tierra.

Si el núcleo o sus componentes metálicos están puestos a tierra en dos o más puntos, se formará un circuito cerrado entre los puntos de puesta a tierra. Este bucle vincula una parte del flujo magnético, induciendo una fuerza electromotriz (EMF) y creando una corriente circulante. Esto provoca un sobrecalentamiento localizado e incluso puede quemar el núcleo.

Una conexión a tierra de un solo punto es la única condición de conexión a tierra normal y aceptable para el núcleo de un transformador. En otras palabras, el núcleo debe estar conectado a tierra y debe estar conectado a tierra exactamente en un punto.

Las fallas centrales son causadas principalmente por dos factores: técnicas de construcción deficientes que provocan cortocircuitos y factores o accesorios externos que provocan conexiones a tierra multipunto.