Jak wykryć i wyeliminować uszkodzenie uziemienia rdzenia transformatora?

1. Eliminacja uszkodzeń uziemienia wielopunktowego

(1) Tymczasowe metody łagodzenia sytuacji, gdy transformatora nie można wycofać z eksploatacji:

① Jeśli występuje zewnętrzny przewód uziemiający, a prąd zwarciowy jest stosunkowo wysoki, przewód uziemiający można tymczasowo odłączyć. Należy jednak zintensyfikować monitorowanie, aby zapobiec powstaniu w rdzeniu potencjału pływającego, jeśli punkt zwarcia zniknie.

② Jeżeli zwarcie uziemienia wielopunktowego ma charakter przerywany lub niestabilny, można podłączyć szeregowo rezystor suwakowy z roboczym przewodem uziemiającym, aby ograniczyć prąd do wartości poniżej 1 A. Rezystor suwakowy należy wybrać, dzieląc napięcie zmierzone na otwartym roboczym przewodzie uziemiającym przez przepływający przez niego prąd.

③ Do monitorowania szybkości wytwarzania gazu w miejscu uszkodzenia należy zastosować analizę rozpuszczonego gazu (DGA).

④ Po ustaleniu dokładnej lokalizacji usterki na podstawie pomiaru i jeśli nie można jej natychmiast naprawić, normalny pasek uziemiający można przenieść w to samo miejsce, w którym znajduje się punkt usterki. To znacznie zmniejszy prąd krążący.

(2) Dokładne środki konserwacyjne. Gdy monitorowanie wskaże wielopunktowe uszkodzenie uziemienia, transformatory, które można wycofać z eksploatacji, należy natychmiast odłączyć od zasilania, aby można było całkowicie wyeliminować usterkę. W zależności od rodzaju i przyczyny uziemienia wielopunktowego należy podjąć odpowiednie działania konserwacyjne. Jednak w niektórych przypadkach punktu zwarcia nie można znaleźć nawet po odłączeniu zasilania transformatora i podniesieniu rdzenia. W takich sytuacjach na miejscu można zastosować następujące metody w celu dokładnego zlokalizowania punktu uziemienia:

① Metoda DC: Odłączyć taśmę uziemiającą pomiędzy rdzeniem a konstrukcją zaciskową. Przyłóż napięcie stałe 6 V do arkuszy stali krzemowej po obu stronach jarzma. Następnie użyj woltomierza prądu stałego, aby po kolei zmierzyć napięcie pomiędzy sąsiednimi arkuszami stali krzemowej. Gdy napięcie wskazuje zero lub miernik wskazuje odwrotną polaryzację, tę lokalizację można uznać za punkt uziemienia zwarcia.

② Metoda prądu przemiennego: Podłącz uzwojenie niskiego napięcia transformatora do źródła napięcia prądu przemiennego 220–380 V, aby ustalić strumień magnetyczny w rdzeniu. Jeżeli występuje wielopunktowe uszkodzenie uziemienia, miliamperomierz wykrywa prąd (pod warunkiem, że taśma uziemiająca pomiędzy rdzeniem a konstrukcją zaciskową jest odłączona). Zmierz punkt po punkcie na różnych poziomach jarzma rdzenia za pomocą miliamperomierza. Kiedy miliamperomierz wskazuje zero, ta lokalizacja jest punktem uszkodzenia.

2. Nienormalne zjawiska spowodowane uziemieniem wielopunktowym

(1) W rdzeniu generowane są prądy wirowe, co prowadzi do zwiększonych strat żelaza i miejscowego przegrzania rdzenia.

(2) Jeżeli poważne uziemienie wielopunktowe nie zostanie usunięte przez dłuższy czas, ciągła praca spowoduje przegrzanie oleju i uzwojeń, stopniowo powodując starzenie się izolacji papierowo-olejowej. Może to spowodować starzenie się i odpadanie powłoki izolacyjnej pomiędzy warstwami rdzenia, co może skutkować jeszcze większym przegrzaniem rdzenia i potencjalnym jego spaleniem.

(3) Długotrwałe uziemienie wielopunktowe powoduje degradację oleju w transformatorach zanurzonych w oleju, wytwarzając gazy palne i wyzwalając przekaźnik gazowy.

(4) Przegrzanie rdzenia może spowodować zwęglenie drewnianych klocków dystansowych i struktur zaciskających wewnątrz części aktywnej.

(5) Silne uziemienie wielopunktowe może spowodować spalenie przewodu uziemiającego, powodując utratę normalnego jednopunktowego uziemienia transformatora, co prowadzi do katastrofalnych konsekwencji.

(6) Uziemienie wielopunktowe może również powodować zjawiska wyładowań.

3. Powody, dla których rdzeń wymaga uziemienia jednopunktowego podczas normalnej pracy:

Podczas normalnej pracy pomiędzy uzwojeniami pod napięciem a kadzią transformatora istnieje pole elektryczne, w którym znajduje się rdzeń i inne elementy metalowe. Z powodu nierównomiernego rozkładu pojemności i zmiennego natężenia pola, jeśli rdzeń nie zostanie niezawodnie uziemiony, wystąpią zjawiska ładowania i rozładowywania. Może to spowodować uszkodzenie izolacji stałej i zmniejszenie wytrzymałości dielektrycznej oleju; dlatego rdzeń musi mieć niezawodne uziemienie jednopunktowe.

Rdzeń składa się z blach ze stali krzemowej. Aby zminimalizować prądy wirowe, pomiędzy arkuszami występuje pewien poziom rezystancji izolacji (zazwyczaj od kilku omów do kilkudziesięciu omów). Ponieważ pojemność między arkuszami jest niezwykle duża, można ją uznać za ścieżkę przewodzącą w zmiennym polu elektrycznym. Zatem uziemienie rdzenia w jednym punkcie jest wystarczające, aby połączyć potencjał całych ułożonych w stos warstw rdzenia z potencjałem uziemienia.

Jeśli rdzeń lub jego elementy metalowe zostaną uziemione w dwóch lub więcej punktach, pomiędzy punktami uziemienia utworzy się zamknięta pętla. Pętla ta łączy część strumienia magnetycznego, indukując siłę elektromotoryczną (EMF) i tworząc prąd krążący. Prowadzi to do miejscowego przegrzania, a nawet może spalić rdzeń.

Uziemienie jednopunktowe jest jedynym akceptowalnym i normalnym warunkiem uziemienia rdzenia transformatora. Inaczej mówiąc, rdzeń musi być uziemiony i to dokładnie w jednym punkcie.

Awarie rdzenia są spowodowane głównie dwoma czynnikami: złymi technikami konstrukcyjnymi powodującymi zwarcia oraz czynnikami zewnętrznymi lub akcesoriami powodującymi wielopunktowe uziemienie.