Niebezpieczeństwa wielopunktowych uszkodzeń uziemienia w rdzeniach transformatorów oraz sposoby ich zapobiegania

Ryzyka wielopunktowych uszkodzeń ziemnych w rdzeniach transformatorów

W trakcie normalnej pracy, rdzenie transformatorów nie mogą być zazemione w wielu punktach. Cewki pracującego transformatora są otoczone zmiennym polem magnetycznym. W wyniku indukcji elektromagnetycznej istnieją pojemności rozproszone między cewkami wysokiego i niskiego napięcia, między cewką niskiego napięcia a rdzeniem oraz między rdzeniem a zbiornikiem.

Napędzane cewki sprzęgają się poprzez te pojemności rozproszone, powodując, że rdzeń rozwija potencjał pływający względem ziemi. Ze względu na nierówną odległość między rdzeniem, innymi metalowymi elementami i cewkami, powstają różnice potencjałów między tymi elementami. Gdy różnica potencjałów między dwoma punktami osiągnie poziom wystarczający do przebicia izolacji między nimi, występują przerywane iskrzenia. Te iskrzenia mogą stopniowo degradować olej transformatorowy i stałą izolację w czasie.

Aby wyeliminować ten zjawisko, rdzeń i zbiornik są solidnie połączone, aby utrzymać ten sam potencjał elektryczny. Jeśli jednak rdzeń lub inne elementy metalowe zostaną zazemione w dwóch lub więcej punktach, tworzy się zamknięta pętla między punktami ziemnymi, co powoduje obiegi prądów. To prowadzi do lokalnego przegrzewania, rozkładu oleju izolacyjnego i pogorszenia właściwości izolacji. W skrajnych przypadkach warstwy stali krzemu w rdzeniu mogą zostać spalone, co prowadzi do poważnej awarii głównego transformatora. Dlatego rdzeń głównego transformatora musi być, i może być, zazemiony tylko w jednym punkcie.

Przyczyny uszkodzeń ziemnych rdzenia

Uszkodzenia ziemne rdzenia transformatora obejmują głównie: zwarcia płyt ziemnych ze względu na słabe techniki montażowe lub projektowanie; wielopunktowe ziemienie spowodowane akcesoriami lub zewnętrznymi czynnikami; oraz ziemienie spowodowane metalowymi obcymi przedmiotami (np. ostre krawędzie, rdza, spławy spawalnicze) pozostawionymi w głównym transformatorze lub niedociągnięciami w procesach produkcji rdzenia.

Rodzaje awarii rdzenia

Istnieje sześć typowych rodzajów awarii rdzenia transformatora:

• Kontakt rdzenia z zbiornikiem lub strukturą zaciskową. Podczas montażu, ze względu na przeoczenie, sztyfty transportowe na pokrywie zbiornika nie zostały obrócone lub usunięte, co powoduje kontakt rdzenia ze ścianką zbiornika; ramiona struktury zaciskowej dotykające filara rdzenia; wygięte warstwy stali krzemu dotykające ramion zaciskowych; odpadanie kartonu izolacyjnego między nogami rdzenia a juką, co powoduje kontakt nóg z warstwami; zbyt długi obudowa termometru dotykająca strukturę zaciskową, jukę lub filar rdzenia itp.

• Stalowy rurka śruby rdzenia jest zbyt długa, powodując zwarcie z warstwami stali krzemu.

• Obce przedmioty w zbiorniku powodują lokalne zwarcia w warstwach stali krzemu. Na przykład, w transformatorze o mocy 31500/110 w podstacji w Szansi, odkryto wielopunktowe ziemienie rdzenia, a między zaciskiem a juką znaleziono śrubokręt z plastikową rączką; w innej podstacji, w transformatorze o mocy 60000/220, podczas przeglądu z otwartą pokrywą, znaleziono 120 mm długą miedzianą drut.

• Izolacja rdzenia jest wilgotna lub uszkodzona, np. osad i wilgoć gromadzą się na dnie, obniżając opór izolacyjny; wilgotna lub uszkodzona izolacja zacisków, podkładów nośnych lub izolacji zbiornika (karton lub drewniane bloki), co powoduje wielopunktowe ziemienie rdzenia o wysokim oporze.

• Zniszczenie łożysk pomp olejowych zanurzanych, które pozwala metalicznemu proszkowi wejść do zbiornika i zgromadzić się na dnie. Pod wpływem przyciągania elektromagnetycznego, ten proszek tworzy mostek przewodzący, łącząc dolną jukę z podkładami nośnymi lub dnem zbiornika, powodując wielopunktowe ziemienie.

• Słaba obsługa i konserwacja, bez regularnych przeglądów serwisowych.