Come rilevare ed eliminare un guasto alla messa a terra del nucleo del trasformatore?

1. Eliminazione dei guasti di messa a terra multipunto

(1) Metodi di mitigazione temporanei quando il trasformatore non può essere messo fuori servizio:

① Se è presente un filo di terra esterno e la corrente di guasto è relativamente elevata, il filo di terra può essere temporaneamente scollegato. Tuttavia, il monitoraggio deve essere intensificato per evitare che il nucleo sviluppi un potenziale fluttuante se il punto di guasto scompare.

② Se il guasto di messa a terra multipunto è intermittente o instabile, è possibile collegare un resistore a filo scorrevole in serie con il filo di terra funzionante per limitare la corrente a meno di 1 A. Il resistore a filo scorrevole deve essere selezionato dividendo la tensione misurata sul filo di terra funzionante aperto per la corrente che lo attraversa.

③ L'analisi dei gas disciolti (DGA) deve essere utilizzata per monitorare la velocità di generazione del gas nel punto di guasto.

④ Una volta identificata la posizione esatta del guasto attraverso la misurazione, se non può essere riparata immediatamente, la normale fascetta di messa a terra del nucleo può essere riposizionata nella stessa posizione del punto del guasto. Ciò ridurrà significativamente la corrente circolante.

(2) Misure di manutenzione approfondite. Una volta che il monitoraggio indica un guasto di messa a terra multipunto, i trasformatori che possono essere messi fuori servizio devono essere diseccitati tempestivamente in modo che il guasto possa essere completamente eliminato. A seconda del tipo e della causa della messa a terra multipunto, è necessario adottare misure di manutenzione adeguate. Tuttavia, in alcuni casi, il punto di guasto non può essere individuato anche dopo che il trasformatore è stato diseccitato e il nucleo è stato sollevato. In tali situazioni, è possibile utilizzare i seguenti metodi in loco per individuare con precisione il punto di messa a terra:

① Metodo DC: scollegare la fascetta di messa a terra tra il nucleo e la struttura di bloccaggio. Applicare una tensione di 6 V CC alle lamiere di acciaio al silicio su entrambi i lati del giogo. Quindi, utilizzare un voltmetro CC per misurare in sequenza la tensione tra le lamiere di acciaio al silicio adiacenti. Quando la tensione è pari a zero o il contatore indica una polarità inversa, quella posizione può essere considerata il punto di messa a terra del guasto.

② Metodo CA: collegare l'avvolgimento a bassa tensione del trasformatore a una sorgente di tensione CA di 220–380 V per stabilire il flusso magnetico nel nucleo. Se esiste un guasto di messa a terra multipunto, una corrente verrà rilevata da un milliamperometro (a condizione che la cinghia di messa a terra tra il nucleo e la struttura di serraggio sia scollegata). Misurare punto per punto lungo i vari livelli del giogo centrale utilizzando il milliamperometro. Quando il milliamperometro legge zero, quella posizione è il punto di guasto.

2. Fenomeni anomali causati dalla messa a terra multipunto

(1) All'interno del nucleo si generano correnti parassite, che portano ad un aumento delle perdite di ferro e al surriscaldamento localizzato del nucleo.

(2) Se una grave messa a terra multipunto rimane irrisolta per un periodo prolungato, il funzionamento continuo causerà il surriscaldamento dell'olio e degli avvolgimenti, invecchiando gradualmente l'isolamento in carta oleata. Ciò può causare l'invecchiamento e lo sfaldamento del rivestimento isolante tra le laminazioni del nucleo, con conseguente surriscaldamento ancora maggiore del nucleo e potenziale combustione del nucleo.

(3) La messa a terra multipunto prolungata degrada l'olio nei trasformatori immersi in olio, generando gas combustibili e attivando il relè del gas.

(4) Il surriscaldamento del nucleo può causare la carbonizzazione dei blocchi distanziatori in legno e delle strutture di bloccaggio all'interno della parte attiva.

(5) Una messa a terra multipunto severa può bruciare il filo di terra, causando la perdita della normale messa a terra a punto singolo del trasformatore, con conseguenze catastrofiche.

(6) Anche la messa a terra multipunto può provocare fenomeni di scarica.

3. Motivi per cui il nucleo richiede la messa a terra a punto singolo durante il normale funzionamento:

Durante il normale funzionamento, esiste un campo elettrico tra gli avvolgimenti energizzati e la cassa del trasformatore, con il nucleo e gli altri componenti metallici situati all'interno di questo campo. A causa della distribuzione non uniforme della capacità e delle diverse intensità di campo, se il nucleo non è messo a terra in modo affidabile, si verificheranno fenomeni di carica e scarica. Ciò può degradare l'isolamento solido e ridurre la rigidità dielettrica dell'olio; pertanto, il nucleo deve avere una messa a terra affidabile a punto singolo.

Il nucleo è composto da lamiere di acciaio al silicio. Per ridurre al minimo le correnti parassite, è presente un certo livello di resistenza di isolamento tra i fogli (tipicamente compreso tra pochi ohm e diverse decine di ohm). Poiché la capacità tra i fogli è estremamente grande, può essere considerata un percorso conduttivo in un campo elettrico alternato. Pertanto, la messa a terra del nucleo in un singolo punto è sufficiente per fissare il potenziale dell'intero lamierino del nucleo impilato al potenziale di terra.

Se il nucleo o i suoi componenti metallici vengono messi a terra in due o più punti, si formerà un circuito chiuso tra i punti di messa a terra. Questo circuito collega una parte del flusso magnetico, inducendo una forza elettromotrice (EMF) e creando una corrente circolante. Ciò porta a un surriscaldamento localizzato e può persino bruciare il nucleo.

Una terra a punto singolo è l'unica condizione di messa a terra normale e accettabile per il nucleo di un trasformatore. In altre parole, il nucleo deve essere messo a terra e deve essere messo a terra esattamente in un punto.

I guasti al nucleo sono causati principalmente da due fattori: tecniche di costruzione inadeguate che provocano cortocircuiti e fattori esterni o accessori che causano la messa a terra multipunto.