Perigos de Falhas de Aterramento Múltiplo em Núcleos de Transformadores e Como Preveni-los

Riscos de Falhas de Aterramento Múltiplo em Núcleos de Transformadores

Durante a operação normal, os núcleos dos transformadores não devem ser aterrados em múltiplos pontos. As bobinas de um transformador em operação são cercadas por um campo magnético alternado. Devido à indução eletromagnética, existem capacitâncias parasitas entre as bobinas de alta e baixa tensão, entre a bobina de baixa tensão e o núcleo, e entre o núcleo e o tanque.

As bobinas energizadas se acoplam através dessas capacitâncias parasitas, fazendo com que o núcleo desenvolva um potencial flutuante em relação ao solo. Como as distâncias entre o núcleo, outros componentes metálicos e as bobinas são desiguais, surgem diferenças de potencial entre esses componentes. Quando a diferença de potencial entre dois pontos atinge um nível suficiente para romper a isolamento entre eles, ocorrem descargas elétricas intermitentes. Essas descargas podem, ao longo do tempo, degradar gradualmente o óleo do transformador e o isolamento sólido.

Para eliminar esse fenômeno, o núcleo e o tanque são confiavelmente ligados para manter o mesmo potencial elétrico. No entanto, se o núcleo ou outros componentes metálicos forem aterrados em dois ou mais pontos, forma-se um circuito fechado entre os pontos de aterramento, causando correntes circulantes. Isso leva ao superaquecimento local, decomposição do óleo isolante e degradação do desempenho do isolamento. Em casos graves, as lâminas de aço silício do núcleo podem ser queimadas, resultando em uma falha grave no transformador principal. Portanto, o núcleo do transformador principal deve, e só pode, ser aterrado em um único ponto.

Causas de Falhas de Aterramento do Núcleo

As falhas de aterramento do núcleo do transformador incluem principalmente: curtos-circuitos da placa de aterramento devido a técnicas de construção inadequadas ou design; aterramento múltiplo causado por acessórios ou fatores externos; e aterramento causado por objetos estranhos metálicos (como arames, ferrugem, escória de solda) deixados dentro do transformador principal ou por deficiências nos processos de fabricação do núcleo.

Tipos de Falhas do Núcleo

Existem seis tipos comuns de falhas do núcleo de transformadores:

• Núcleo em contato com o tanque ou estrutura de fixação. Durante a instalação, devido a negligência, os pinos de posicionamento de transporte na tampa do tanque não foram virados ou removidos, fazendo com que o núcleo entre em contato com a casca do tanque; membros da estrutura de fixação tocando a coluna do núcleo; lâminas de aço silício deformadas tocando os membros de fixação; cartolina isolante entre os pés do núcleo e a árvore caindo, fazendo com que os pés entrem em contato com as lâminas; alojamento do termômetro sendo muito longo e entrando em contato com a estrutura de fixação, árvore ou coluna do núcleo, etc.

• O bujão de aço do parafuso do núcleo é muito longo, causando um curto-circuito com as lâminas de aço silício.

• Objetos estranhos no tanque causam curtos-circuitos locais nas lâminas de aço silício. Por exemplo, em um transformador de energia 31500/110 em uma subestação de Shanxi, foi descoberto um aterramento múltiplo do núcleo, e uma chave de fenda com cabo de plástico foi encontrada entre a morsa e a árvore; em outra subestação, um transformador de energia 60000/220 foi encontrado, durante uma inspeção de abertura da tampa, com um fio de cobre de 120 mm de comprimento.

• O isolamento do núcleo está úmido ou danificado, como lama e umidade acumuladas na parte inferior, reduzindo a resistência de isolamento; isolamento úmido ou danificado de morsas, apoios ou isolamento do tanque (cartolina ou blocos de madeira), resultando em aterramento múltiplo de alta resistência do núcleo.

• Os rolamentos das bombas de óleo submersas desgastam-se, permitindo que pó metálico entre no tanque e se acumule na parte inferior. Sob a atração eletromagnética, este pó forma uma ponte condutora conectando a árvore inferior aos apoios ou fundo do tanque, causando aterramento múltiplo.

• Operação e manutenção inadequadas, sem manutenção programada realizada.