Анализ и решение на аномалното многоточково заземяване в ядрата на електрическите трансформатори

Съществуването на многоточково заземяване в ядрата на трансформаторите причинява две основни проблема: първо, може да доведе до местно краткосрочно прекомерно затопляне в ядрото и в сериозни случаи, до локално изгаряне на ядрото; второ, циркулиращите токове, генерирали в нормалния проводник за заземяване на ядрото, могат да причинят локално прекомерно затопляне в трансформатора и потенциално да доведат до дефект от тип разряд. Следователно, дефекти от многоточково заземяване в ядрата на електроенергийните трансформатори директно заплашват дейността на електроразпределителните устройства. Тази статия анализира аномалия при многоточково заземяване в ядрото на един електроенергиен трансформатор, представящ процеса на анализ на дефекта и мерките за решаване на място.

1.Преглед на дефекта от заземяване

Главният трансформатор № 1 в електроразпределителна станция с напрежение 220 кВ е модел SFPSZB-150000/220, произвеждан на 11 ноември 1986 г. и введен в употреба на 8 август 1988 г. Първоначално е използвал принудителна циркулация на масло със забързано охлаждане, но е променен на естествена циркулация на маслото със забързано охлаждане през 2012 г. На 5 март при живо тестване на тока за заземяване на ядрото на главния трансформатор № 1 се установи, че е 40 mA, значително отклонение от предходните резултати от тестовете. При проверка на онлайн наблюдението на заземяването на ядрото и устройството за ограничаване на тока се установи, че токът за заземяване на ядрото е 41 mA. 

Историческите записи показват, че устройството автоматично е активирало ограничителен резистор със съпротивление 115 Ω на 27 февруари. След определянето, че главният трансформатор № 1 може да има проблем с многото точки на заземяване, персоналът прегледа данните от онлайн хроматографско наблюдение, но не намери аномалии. Персоналът, отговарящ за пробирането на маслото, взе проби от главния трансформатор № 1 следобед на 5 март за хроматографски анализ, но данните от теста не показаха значителни промени, както е показано в таблица 1 с резултати от хроматографски тестове на разтворени газове. Според настройките на устройството за онлайн наблюдение, когато токът за заземяване надвиши 100 mA, устройството автоматично ще активира резистор, за да ограничи тока за заземяване. На базата на това беше определено, че главният трансформатор № 1 има дефект от многоточково заземяване на ядрото.

2 Анализ на дефектите на оборудването

Резултатите от тестовете на заземващата токова стойност на основния трансформатор за последните три години са показани в таблица 2. Сравнението на историческите тестови данни показва, че измерванията на заземващия тока за първия основен трансформатор са останали постоянно в нормален диапазон, без да бъдат открити аномални тенденции в разтворените газове в маслото. Въпреки това, заземващият ток е показал значително увеличение и устройството за ограничаване на тока автоматично е задействало резистора за ограничаване на тока.

На основата на комплексния анализ на тези условия, може да се определи, че първият основен трансформатор има дефект на многоточково заземяване на ядрото. Обаче, когато се е появило многоточковото заземяване, онлайн мониторингът на заземяването на ядрото и устройството за ограничаване на тока незабавно са задействали резистора в момент на увеличение на тока, ефективно ограничавайки големината на тока. В резултат на това, не са се появили аномалии в хроматографичния анализ на разтворените газове в маслото на трансформатора.

На 28 март, по време на рутинна проверка на прекъсване на тока на трансформатор номер 1, измерванията на съпротивлението на изолацията на ядрото потвърдиха наличието на многоточково заземление. Персоналът измери съпротивлението на изолацията на ядрото с напрежение 1000V, което показа съпротивление на изолацията "0". Използването на мултиметър за измерване на съпротивлението на заземяването на ядрото показа състояние на "проводимост" със стойност на съпротивление "0". Тези измервания доказаха, че ядрото на главния трансформатор номер 1 имаше многоточково заземление, конкретно метално заземление.

3 мерки за решаване

(1) Учитвайки, че дефектът в заземяването може да е причинен от мек контакт от метал, беше опитан методът на импулсиране с кондензатор: Кондензатор (с капацитет 26.94 μF) беше зареден до 2500 V и разтоварен три пъти в главния трансформатор номер 1. След импулсите, съпротивлението на изолацията на ядрото беше измерено, за да се определи дали е възстановено. Ако не беше възстановено, пробното напрежение беше увеличено до 5000 V за още три импулса. Ако дефектът все още продължаваше, допълнителните опити щяха да бъдат прекратени.

(2) Ако методът на импулсиране с кондензатор не успя да устранят дефекта в заземяването, при наличието на подходящи условия, щеше да бъде извършена инспекция на трансформатора с повдигане на капака, за да се установи точката на заземяване и да се устрани фундаментално многоточковото заземление на ядрото.

(3) Ако главният трансформатор не можеше да бъде незабавно изключен за инспекция и поддръжка, можеше да бъде приложена временна мярка, като се свърже ограничител на тока в сериозна връзка с водещия проводник на заземяването. Главният трансформатор номер 1 беше оборудван с устройство за онлайн мониторинг и ограничаване на тока на заземяването на ядрото JY-BTJZ, което съдържа четири настройки на съпротивление (115, 275, 600 и 1500 Ω), което вече автоматично беше активирало 115 Ω съпротивление, основавайки се на величината на тока на заземяването. След включването на оборудването, мониторингът беше интензифициран със съкращени цикли на тестове за измерване на тока на заземяването на ядрото и анализ на хроматографията на трансформаторното масло за следене.

Специфичният процес на полево изпълнение беше следният: Първо, външната връзка на заземяването на ядрото беше откъсната, и беше използван DC генератор на високо напрежение, за да се зареди кондензаторът. След около 3 минути зареждане, напрежението достигна 2.5 kV. След това, използвайки изолирана пръчка, водещият проводник беше свързан с водещия проводник на заземяването, за да се разтовари кондензаторът в ядрото на трансформатора. След единичен разтоварване на кондензатора в ядрото на главния трансформатор номер 1, съпротивлението на изолацията на ядрото се възстанови до 9.58 GΩ, с коефициент на абсорбция 1.54, съвпадащ с предходните резултати от тестовете. Точката на заземяване беше успешно устранена.

След връщането на главния трансформатор номер 1 в експлоатация, измерихме тока на заземяването на ядрото с измервател на тока на заземяването на ядрото, който показа 2 mA. Едновременно, реалното устройство за мониторинг на тока на заземяването на ядрото също показа 2 mA, потвърждавайки, че дефектът беше устранен.