Peligros de los fallos de conexión a tierra en múltiples puntos en los núcleos de transformadores y cómo prevenirlos

Peligros de los fallos de conexión a tierra en múltiples puntos en el núcleo de los transformadores

Durante la operación normal, el núcleo del transformador no debe estar conectado a tierra en múltiples puntos. Los devanados de un transformador en funcionamiento están rodeados por un campo magnético alternante. Debido a la inducción electromagnética, existen capacitancias parásitas entre los devanados de alta y baja tensión, entre el devanado de baja tensión y el núcleo, y entre el núcleo y el tanque.

Los devanados energizados se acoplan a través de estas capacitancias parásitas, lo que hace que el núcleo desarrolle un potencial flotante en relación con la tierra. Dado que las distancias entre el núcleo, otros componentes metálicos y los devanados no son iguales, surgen diferencias de potencial entre estos componentes. Cuando la diferencia de potencial entre dos puntos alcanza un nivel suficiente para romper la aislación entre ellos, ocurren descargas de chispas intermitentes. Estas descargas pueden degradar gradualmente el aceite del transformador y el aislamiento sólido con el tiempo.

Para eliminar este fenómeno, el núcleo y el tanque se unen de manera confiable para mantener el mismo potencial eléctrico. Sin embargo, si el núcleo u otros componentes metálicos se conectan a tierra en dos o más puntos, se forma un bucle cerrado entre los puntos de conexión a tierra, causando corrientes circulantes. Esto lleva a un calentamiento localizado, la descomposición del aceite aislante y la degradación del rendimiento del aislamiento. En casos graves, las láminas de acero silicio del núcleo pueden quemarse, resultando en un fallo grave del transformador principal. Por lo tanto, el núcleo del transformador principal debe estar, y solo puede estar, conectado a tierra en un solo punto.

Causas de los fallos de conexión a tierra del núcleo

Los fallos de conexión a tierra del núcleo del transformador incluyen principalmente: cortocircuitos de la placa de conexión a tierra debido a técnicas de construcción deficientes o diseño; conexión a tierra en múltiples puntos causada por accesorios o factores externos; y conexión a tierra causada por objetos metálicos extraños (como rebabas, óxido, escoria de soldadura) dejados dentro del transformador principal o por deficiencias en los procesos de fabricación del núcleo.

Tipos de fallos del núcleo

Existen seis tipos comunes de fallos del núcleo de los transformadores:

• El núcleo en contacto con el tanque o la estructura de sujeción. Durante la instalación, debido a una omisión, los pernos de posicionamiento de transporte en la tapa del tanque no se voltearon o se retiraron, lo que hizo que el núcleo entrara en contacto con la carcasa del tanque; las extremidades de la estructura de sujeción tocan la columna del núcleo; las láminas de acero silicio dobladas tocan las extremidades de sujeción; el cartón aislante entre los pies del núcleo y el yugo se cae, haciendo que los pies entren en contacto con las láminas; la carcasa del termómetro es demasiado larga y entra en contacto con la estructura de sujeción, el yugo o la columna del núcleo, etc.

• La manga de acero del perno del núcleo es demasiado larga, causando un cortocircuito con las láminas de acero silicio.

• Objetos extraños en el tanque causan cortocircuitos locales en las láminas de acero silicio. Por ejemplo, en un transformador de potencia de 31500/110 en una subestación de Shanxi, se descubrió una conexión a tierra en múltiples puntos del núcleo, y se encontró un destornillador con mango de plástico entre la abrazadera y el yugo; en otra subestación, se descubrió, durante una inspección con levantamiento de tapa, un cable de cobre de 120 mm de largo en un transformador de potencia de 60000/220.

• El aislamiento del núcleo está húmedo o dañado, como lodo y humedad acumulados en la parte inferior, reduciendo la resistencia aislante; aislamiento húmedo o dañado de las abrazaderas, soportes o aislamiento del tanque (cartón o bloques de madera), resultando en una conexión a tierra de alta resistencia en múltiples puntos del núcleo.

• Los rodamientos de las bombas sumergibles de aceite se desgastan, permitiendo que el polvo metálico entre en el tanque y se acumule en la parte inferior. Bajo la atracción electromagnética, este polvo forma un puente conductor que conecta el yugo inferior con los soportes o el fondo del tanque, causando una conexión a tierra en múltiples puntos.

• Operación y mantenimiento inadecuados, sin realizar mantenimientos programados.