Como detectar e eliminar uma falha de aterramento no núcleo do transformador?

1. Eliminação de Falhas de Aterramento Multiponto

(1) Métodos de mitigação temporária quando o transformador não pode ser retirado de serviço:

① Se houver um fio terra externo e a corrente de falha for relativamente alta, o fio terra pode ser desconectado temporariamente. Contudo, o monitoramento deve ser intensificado para evitar que o núcleo desenvolva um potencial flutuante caso o ponto de falha desapareça.

② Se a falha de aterramento multiponto for intermitente ou instável, um resistor de fio deslizante pode ser conectado em série com o fio de aterramento de trabalho para limitar a corrente abaixo de 1 A. O resistor de fio deslizante deve ser selecionado dividindo a tensão medida através do fio de aterramento de trabalho aberto pela corrente que flui através dele.

③ A Análise de Gás Dissolvido (DGA) deve ser usada para monitorar a taxa de geração de gás no ponto de falha.

④ Depois que o local exato da falha for identificado através da medição, se não puder ser reparado imediatamente, a faixa de aterramento do núcleo normal poderá ser realocada para a mesma posição do ponto de falha. Isso reduzirá significativamente a corrente circulante.

(2) Medidas de manutenção completas. Uma vez que o monitoramento indique uma falha de aterramento multiponto, os transformadores que podem ser retirados de serviço devem ser desenergizados imediatamente para que a falha possa ser completamente eliminada. Dependendo do tipo e da causa do aterramento multiponto, devem ser tomadas medidas de manutenção adequadas. Entretanto, em alguns casos, o ponto de falha não pode ser encontrado mesmo após o transformador ser desenergizado e o núcleo ser levantado. Em tais situações, os seguintes métodos podem ser usados ​​no local para localizar com precisão o ponto de aterramento:

① Método DC: Desconecte a tira de aterramento entre o núcleo e a estrutura de fixação. Aplique uma tensão de 6 V DC nas chapas de aço silício em ambos os lados do garfo. Em seguida, use um voltímetro DC para medir a tensão entre chapas de aço silício adjacentes sequencialmente. Quando a tensão indica zero ou o medidor indica polaridade reversa, esse local pode ser considerado o ponto de aterramento da falha.

② Método CA: Conecte o enrolamento de baixa tensão do transformador a uma fonte de tensão CA de 220–380 V para estabelecer o fluxo magnético no núcleo. Se existir uma falha de aterramento multiponto, uma corrente será detectada por um miliamperímetro (desde que a cinta de aterramento entre o núcleo e a estrutura de fixação esteja desconectada). Meça ponto por ponto ao longo dos vários níveis do núcleo usando o miliamperímetro. Quando o miliamperímetro indica zero, esse local é o ponto de falha.

2. Fenômenos Anormais Causados ​​por Aterramento Multiponto

(1) Correntes parasitas são geradas dentro do núcleo, levando ao aumento das perdas de ferro e ao superaquecimento localizado do núcleo.

(2) Se o aterramento multiponto severo permanecer sem solução por um longo período, a operação contínua causará superaquecimento do óleo e dos enrolamentos, envelhecendo gradualmente o isolamento de papel-óleo. Isso pode fazer com que o revestimento de isolamento entre as laminações do núcleo envelheça e descasque, resultando em um superaquecimento ainda maior do núcleo e potencialmente queimando o núcleo.

(3) O aterramento multiponto prolongado degrada o óleo nos transformadores imersos em óleo, gerando gases combustíveis e acionando o relé de gás.

(4) O superaquecimento do núcleo pode causar a carbonização dos blocos espaçadores de madeira e das estruturas de fixação dentro da parte ativa.

(5) O aterramento multiponto severo pode queimar o fio de aterramento, fazendo com que o transformador perca seu aterramento normal de ponto único, levando a consequências catastróficas.

(6) O aterramento multiponto também pode causar fenômenos de descarga.

3. Razões pelas quais o núcleo requer aterramento de ponto único durante a operação normal:

Durante a operação normal, existe um campo elétrico entre os enrolamentos energizados e o tanque do transformador, com o núcleo e outros componentes metálicos situados dentro deste campo. Devido à distribuição desigual da capacitância e às diferentes intensidades de campo, se o núcleo não estiver aterrado de forma confiável, ocorrerão fenômenos de carga e descarga. Isto pode degradar o isolamento sólido e reduzir a rigidez dielétrica do óleo; portanto, o núcleo deve ter um aterramento confiável de ponto único.

O núcleo é composto por chapas de aço silício. Para minimizar as correntes parasitas, existe um certo nível de resistência de isolamento entre as folhas (normalmente variando de alguns ohms a várias dezenas de ohms). Como a capacitância entre folhas é extremamente grande, ela pode ser considerada um caminho condutor em um campo elétrico alternado. Assim, aterrar o núcleo em um único ponto é suficiente para fixar o potencial de todas as laminações do núcleo empilhadas ao potencial de aterramento.

Se o núcleo ou seus componentes metálicos estiverem aterrados em dois ou mais pontos, um circuito fechado será formado entre os pontos de aterramento. Este loop liga uma parte do fluxo magnético, induzindo uma força eletromotriz (EMF) e criando uma corrente circulante. Isso leva ao superaquecimento localizado e pode até queimar o núcleo.

Um aterramento de ponto único é a única condição de aterramento aceitável e normal para um núcleo de transformador. Em outras palavras, o núcleo deve estar aterrado e deve estar aterrado exatamente em um ponto.

As falhas no núcleo são causadas principalmente por dois fatores: técnicas de construção inadequadas, resultando em curtos-circuitos, e fatores externos ou acessórios que causam aterramento multiponto.