Як виявити та усунути замикання на заземлення сердечника трансформатора?

1. Усунення багатоточкових замикань на заземлення

(1) Тимчасові методи пом’якшення, коли трансформатор не можна вивести з експлуатації:

① Якщо є зовнішній дріт заземлення, а струм пошкодження є відносно високим, дріт заземлення можна тимчасово від’єднати. Однак слід інтенсифікувати моніторинг, щоб запобігти розвитку плаваючого потенціалу в активній зоні, якщо точка розлому зникне.

② Якщо багатоточкове замикання на заземлення є періодичним або нестабільним, ковзний резистор можна підключити послідовно до робочого дроту заземлення, щоб обмежити струм нижче 1 А. Посувний резистор слід вибрати шляхом ділення напруги, виміряної на відкритому робочому дроті заземлення, на струм, що протікає через нього.

③ Аналіз розчинених газів (DGA) необхідно використовувати для моніторингу швидкості утворення газу в точці несправності.

④ Після визначення точного місця несправності за допомогою вимірювання, якщо її неможливо негайно відремонтувати, звичайну стрічку заземлення жили можна перемістити в те саме місце, що й точка несправності. Це істотно знизить циркуляційний струм.

(2) Ретельні заходи з технічного обслуговування. Як тільки моніторинг вказує на багатоточкове замикання заземлення, трансформатори, які можна вивести з експлуатації, слід негайно знеструмити, щоб можна було повністю усунути несправність. Залежно від типу та причини багатоточкового заземлення слід вжити відповідних заходів з технічного обслуговування. Однак у деяких випадках точку несправності неможливо знайти навіть після знеструмлення трансформатора та підйому сердечника. У таких ситуаціях для точного визначення місця заземлення на місці можна використати такі методи:

① Метод постійного струму: від’єднайте заземлюючий ремінь між сердечником і затискною конструкцією. Подайте напругу 6 В постійного струму на листи кремнієвої сталі з обох боків ярма. Потім за допомогою вольтметра постійного струму послідовно виміряйте напругу між сусідніми листами кремнієвої сталі. Коли напруга показує нуль або лічильник вказує на зворотну полярність, це місце можна вважати точкою заземлення.

② Спосіб змінного струму: підключіть обмотку низької напруги трансформатора до джерела напруги змінного струму 220–380 В для встановлення магнітного потоку в осерді. Якщо існує багатоточкове замикання на заземлення, струм буде виявлено міліамперметром (за умови, що стрічка заземлення між жилою та затискною конструкцією від’єднана). Виміряйте точку за точкою вздовж різних рівнів сердечника за допомогою міліамперметра. Коли міліамперметр показує нуль, це місце є місцем несправності.

2. Аномальні явища, викликані багатоточковим заземленням

(1) Вихрові струми генеруються в сердечнику, що призводить до збільшення втрат заліза та локального перегріву сердечника.

(2) Якщо серйозне багатоточкове заземлення залишається невирішеним протягом тривалого періоду, безперервна робота спричинить перегрів масла та обмоток, поступово старіючи масляно-паперову ізоляцію. Це може призвести до старіння та відшарування ізоляційного покриття між шарами серцевини, що призведе до ще більшого перегріву серцевини та потенційного вигоряння серцевини.

(3) Тривале багатоточкове заземлення погіршує якість масла в масляних трансформаторах, утворюючи горючі гази та спрацьовуючи газове реле.

(4) Перегрів серцевини може спричинити карбонізацію дерев’яних розпірних блоків і затискних конструкцій всередині активної частини.

(5) Жорстке багатоточкове заземлення може перегоріти дріт заземлення, в результаті чого трансформатор втратить своє звичайне одноточкове заземлення, що призведе до катастрофічних наслідків.

(6) Багатоточкове заземлення також може спричинити явища розряду.

3. Причини, чому сердечник потребує одноточкового заземлення під час нормальної роботи:

Під час нормальної роботи існує електричне поле між обмотками під напругою та баком трансформатора, причому сердечник та інші металеві компоненти знаходяться в цьому полі. Через нерівномірний розподіл ємності та різну напруженість поля, якщо серцевина не заземлена надійно, відбуватимуться явища заряджання та розряджання. Це може погіршити тверду ізоляцію та знизити діелектричну міцність масла; отже, сердечник повинен мати надійне одноточкове заземлення.

Серцевина складається з листів кремнієвої сталі. Щоб мінімізувати вихрові струми, існує певний рівень опору ізоляції між листами (зазвичай коливається від кількох Ом до кількох десятків Ом). Оскільки міжпластова ємність надзвичайно велика, її можна вважати провідним шляхом у змінному електричному полі. Таким чином, заземлення сердечника в одній точці є достатнім, щоб затиснути потенціал усіх складених шарів сердечника до потенціалу заземлення.

Якщо сердечник або його металеві компоненти заземлені в двох або більше точках, між точками заземлення утвориться замкнутий контур. Ця петля з’єднує частину магнітного потоку, викликаючи електрорушійну силу (ЕРС) і створюючи циркулюючий струм. Це призводить до локального перегріву і може навіть перегоріти ядро.

Одноточкове заземлення є єдиною прийнятною та нормальною умовою заземлення для сердечника трансформатора. Іншими словами, сердечник повинен бути заземлений, і він повинен бути заземлений точно в одній точці.

Несправності сердечника в основному викликані двома факторами: погані технології будівництва, що призводять до коротких замикань, і зовнішні фактори або аксесуари, що викликають багатоточкове заземлення.