Опасности многочисленных точек заземления в сердечниках трансформаторов и методы их предотвращения

Опасности многофазных замыканий на землю в сердечниках трансформаторов

Во время нормальной работы сердечники трансформаторов не должны быть заземлены в нескольких точках. Обмотки работающего трансформатора окружены переменным магнитным полем. В результате электромагнитной индукции существуют паразитные емкости между высоковольтными и низковольтными обмотками, между низковольтной обмоткой и сердечником, а также между сердечником и баком.

Заряженные обмотки соединяются через эти паразитные емкости, вызывая появление плавающего потенциала у сердечника относительно земли. Поскольку расстояния между сердечником, другими металлическими компонентами и обмотками различны, возникают потенциальные разности между этими компонентами. Когда потенциальная разность между двумя точками достигает уровня, достаточного для пробоя изоляции между ними, происходят периодические искровые разряды. Эти разряды могут постепенно ухудшать качество трансформаторного масла и твердой изоляции со временем.

Для устранения этого явления сердечник и бак надежно соединяются, чтобы поддерживать одинаковый электрический потенциал. Однако, если сердечник или другие металлические компоненты заземлены в двух или более точках, формируется замкнутый контур между точками заземления, что приводит к циркуляционным токам. Это вызывает локальное перегревание, разложение изолирующего масла и ухудшение характеристик изоляции. В серьезных случаях листы силиконовой стали сердечника могут выгореть, что приведет к серьезному отказу основного трансформатора. Поэтому сердечник основного трансформатора должен быть, и может быть, заземлен только в одной точке.

Причины замыканий на землю сердечника

Основные причины замыканий на землю сердечника трансформатора включают: короткие замыкания заземляющей пластины из-за некачественных строительных технологий или проектирования; многоточечное заземление, вызванное аксессуарами или внешними факторами; и заземление, вызванное металлическими посторонними предметами (например, заусенцы, ржавчина, сварочные шлаки), оставшимися внутри основного трансформатора, или недостатками в процессах производства сердечника.

Типы отказов сердечника

Существует шесть распространенных типов отказов сердечника трансформатора:

• Контакт сердечника с баком или стяжными конструкциями. Во время установки, из-за недосмотра, фиксирующие позиционные болты на крышке бака не были перевернуты или удалены, что привело к контакту сердечника с корпусом бака; конечности стяжных конструкций касаются колонны сердечника; искривленные листы силиконовой стали касаются конечностей стяжных конструкций; картонная изоляция между опорами сердечника и траверсой отвалилась, что привело к контакту опор с листами; корпус термометра слишком длинный и касается стяжных конструкций, траверсы или колонны сердечника, и т.д.

• Стальная втулка болта сердечника слишком длинная, что вызывает короткое замыкание с листами силиконовой стали.

• Посторонние предметы в баке вызывают локальные короткие замыкания в листах силиконовой стали. Например, в 31500/110 силовом трансформаторе на подстанции в Шаньси было обнаружено многоточечное заземление сердечника, и между зажимом и траверсой был найден отвертка с пластиковой ручкой; на другой подстанции, при осмотре крышки, в 60000/220 силовом трансформаторе была найдена медная проволока длиной 120 мм.

• Изоляция сердечника влажная или повреждена, например, ил и влага накапливаются внизу, снижая сопротивление изоляции; влажная или поврежденная изоляция зажимов, опорных подушек или изоляции бака (картон или деревянные блоки), что приводит к высокосопротивному многоточечному заземлению сердечника.

• Подшипники погружных масляных насосов изнашиваются, позволяя металлической пыли попадать в бак и накапливаться на дне. Под воздействием электромагнитного притяжения эта пыль образует проводящий мост, соединяющий нижнюю траверсу с опорными подушками или дном бака, что вызывает многоточечное заземление.

• Некачественная эксплуатация и обслуживание, без проведения планового технического обслуживания.