Perigos dos fallos de aterramento multi-punto nas carcasas de transformadores e como evitalos

Perigos dos fallos de aterramento múltiplo nos núcleos dos transformadores

Durante a operación normal, os núcleos dos transformadores non deben estar aterrados en múltiples puntos. As bobinas dun transformador en funcionamento están rodeadas por un campo magnético alternativo. Debido á indución electromagnética, existen capacitancias parásitas entre as bobinas de alta tensión e baixa tensión, entre a bobina de baixa tensión e o núcleo, e entre o núcleo e a carcasa.

As bobinas energizadas acoplánse a través destas capacitancias parásitas, provocando que o núcleo desenvolva un potencial flotante respecto ao terra. Dado que as distancias entre o núcleo, outras compoñentes metálicas e as bobinas son desiguais, xorden diferenzas de potencial entre estas compoñentes. Cando a diferenza de potencial entre dous puntos alcanza un nivel suficiente para romper o aislamento entre eles, ocorren descargas eléctricas intermitentes. Estas descargas poden degradar gradualmente o óleo do transformador e o aislamento sólido ao longo do tempo.

Para eliminar este fenómeno, o núcleo e a carcasa deben estar fielmente ligados para manter o mesmo potencial eléctrico. No entanto, se o núcleo ou outras compoñentes metálicas quedan aterradas en dous ou máis puntos, forma-se un circuito pechado entre os puntos de aterramento, causando correntes circulantes. Isto leva a un sobrecalentamento local, a decomposición do óleo aislante e a degradación do rendemento do aislamento. En casos graves, as laminas de silicio do núcleo poden quedar calcinadas, resultando nun fallo grave no transformador principal. Polo tanto, o núcleo do transformador principal debe estar, e só pode estar, aterrado nun único punto.

Causas dos fallos de aterramento do núcleo

Os fallos de aterramento do núcleo do transformador inclúen principalmente: curtos circuitos da placa de aterramento debido a técnicas de construción deficientes ou a un mal deseño; aterramento múltiplo causado por accesorios ou factores externos; e aterramento causado por obxectos estranhos metálicos (como rebordes, ferralla, escoria de soldadura) deixados dentro do transformador principal ou por deficiencias nos procesos de fabricación do núcleo.

Tipos de fallos do núcleo

Hai seis tipos comúns de fallos do núcleo do transformador:

• Contacto do núcleo coa carcasa ou coa estrutura de aperto. Durante a instalación, debido a un descuido, os pinos de posicionamento de transporte na cuberta da carcasa non foron volteados ou retirados, provocando que o núcleo entre en contacto coa carcasa; membros da estrutura de aperto tocando a columna do núcleo; laminas de silicio deformadas tocando os membros de aperto; cartón aislante entre os pés do núcleo e o yugo caído, provocando que os pés toquen as laminas; a vivenda do termómetro é demasiado longa e entra en contacto coa estrutura de aperto, o yugo ou a columna do núcleo, etc.

• O manguito de acero do parafuso do núcleo é demasiado longo, provocando un curto circuito con as laminas de silicio.

• Obxectos estranhos na carcasa causan curtos circuitos locais nas laminas de silicio. Por exemplo, nun transformador de potencia de 31500/110 nunha subestación de Shanxi, descubriuse un aterramento múltiplo do núcleo, e atopouse un destornillador con manco de plástico entre o aperto e o yugo; noutra subestación, nun transformador de potencia de 60000/220, durante unha inspección con levantamento da cuberta, atopouse un fío de cobre de 120 mm de lonxitude.

• O aislamento do núcleo está húmido ou danado, como lodo e humidade acumulada na parte inferior, reducindo a resistencia ao aislamento; aislamento húmido ou danado dos apertos, soportes ou aislamento da carcasa (cartón ou bloques de madeira), resultando en un aterramento múltiplo de alta resistencia do núcleo.

• Os rolos das bombas sumergibles de óleo desgastanse, permitindo que pó metálico entre na carcasa e acumule na parte inferior. Baixo a atracción electromagnética, este pó forma unha ponte conductora que conecta o yugo inferior cos soportes ou a base da carcasa, causando un aterramento múltiplo.

• Mala operación e mantemento, sen realizar manutención programada.