Analyse og løsning af anormale flerpunkt jordforbindelser i krafttransformatorers kerne

Flere punkter jordforbindelse i transformerjern kan forårsage to store problemer: For det første kan det føre til lokale kortslutningsoverophedninger i jernet, og i alvorlige tilfælde kan det forårsage lokale brændeskader på jernet. For det andet kan cirkulerende strømme, der dannes i den normale jordforbindelsesledning, forårsage lokale overophedninger i transformatorerne og potentielt føre til udløsning af fejl. Derfor truer flere punkter jordforbindelse i krafttransformatorer direkte den daglige drift af understationer. Denne artikel analyserer et abnormt problem med flere punkter jordforbindelse i en krafttransformators kerne, introducerer fejanalyseprocessen og løsninger på stedet.

1. Oversigt over jordforbindelsesfejl

Hovedtransformator nr. 1 ved en 220 kV-understation er model SFPSZB-150000/220, produceret den 11. november 1986, og kommissioneret den 8. august 1988. Den brugte oprindeligt tvunget oljecirkulation luftafkøling, men blev konverteret til naturlig cirkulationsluftafkøling i 2012. Den 5. marts viste levende test af jordstrømmen for hovedtransformator nr. 1 40 mA, en betydelig afvigelse fra tidligere testresultater. Eksamen af online-overvågning og strømbegrænsende enhed for jordforbindelsen viste en jordstrøm på 41 mA. 

Historiske optegnelser viste, at enheden automatisk havde aktiveret en 115 Ω strømbegrænsende modstand den 27. februar. Efter at have fastslået, at hovedtransformator nr. 1 muligvis havde et problem med flere punkter jordforbindelse, gennemgik personale chromatografiske online-overvågningsdata, men fandt ingen afvigelser. Oljeprøvetagere indsamlede prøver fra hovedtransformator nr. 1 om eftermiddagen den 5. marts til oljechromatografisk analyse, men testdataene viste ingen betydelige ændringer, som ses i tabel 1 for løst gas chromatografiske testresultater. Ifølge online-overvågningsenhedens indstillinger vil enheden automatisk aktivere en modstand for at begrænse jordstrømmen, når denne overstiger 100 mA. Baseret herpå blev det fastslået, at hovedtransformator nr. 1 har en fejl med flere punkter jordforbindelse i jernet.

2 Udstyrsovervågning og fejlanalyse

Testdata for jordstrøm i kernen af hovedtransformatorerne over de sidste tre år er vist i Tabel 2. Sammenligning med historisk testdata viser, at målinger af jordstrømmen for hovedtransformator nummer 1 konsekvent har været inden for normale grænser, og ingen anormale tendenser er påvist i løst gasser i olie. Dog har jordstrømmen vist en betydelig stigning, og strømbegrænsningsenheden har automatisk aktiveret strømbegrænsningsmodstanden.

På baggrund af en omfattende analyse af disse forhold kan det fastslås, at hovedtransformator nummer 1 har en fejl med flerpunktsgjordning af kernen. Når flerpunktsgjordningen opstod, aktiverede den online overvågnings- og strømbegrænsningsenhed modstanden øjeblikkeligt ved strømstigningen, hvilket effektivt begrænsede strømstørrelsen. Dette resulterede i, at der ikke opstod nogen anormaliteter i gaschromatografisk analyse af transformatorolie.

Den 28. marts under en rutinemæssig strømafbrydelsesprøve af Transformer Nummer 1 bekræftede målinger af kernenens isolationsmodstand den flerpunktige jordforbindelse. Prøvepersonale målte kernenens isolationsmodstand ved hjælp af 1.000V spænding, hvilket viste en isolationsmodstand på "0". Måling af kernenens jordforbindelsesmodstand med en multimeter viste en kontinuitetsstatus på "ledende" med en modstands-værdi på "0". Disse målinger beviste, at hovedtransformator Nummer 1's kerne havde flerpunktig jordforbindelse, specifikt metallisk jordforbindelse.

3 løsningsforanstaltninger

(1) Med overvejelse af, at jordfejlen muligvis skyldtes et blødt metallisk kontakt, blev kapacitiv impulsmetode prøvet for at eliminere fejlen: En kapacitor (med en kapacitans på 26,94 μF) blev opladt til 2.500 V og udløst tre gange ind i hovedtransformator Nummer 1. Efter impulserne blev kernenens isolationsmodstand målt for at fastslå, om den var genoprettet. Hvis ikke genoprettet, blev prøvespændingen øget til 5.000 V for yderligere tre impulser. Hvis fejlen stadig var til stede, ville der ikke blive foretaget flere forsøg.

(2) Hvis kapacitiv impulsmetode ikke lykkedes med at eliminere jordfejlen, ville en inspektion af transformatorhatten blive udført, når det var muligt, for at lokalisere jordpunktet direkte og grundlæggende eliminere kernenens flerpunktige jordforbindelse.

(3) Hvis hovedtransformatoren ikke kunne strømnedladnes umiddelbart til inspektion og vedligeholdelse, kunne en midlertidig foranstaltning være at tilkoble en strømbegrænsende modstand i serie med jordforbindelsen nedad. Hovedtransformator Nummer 1 var udstyret med en JY-BTJZ kjerne-jordforbindelse online-overvågning og strømbegrænsende enhed, der indeholdt fire modstandstillæg (115, 275, 600, og 1.500 Ω), som allerede automatisk havde aktiveret 115 Ω modstand baseret på jordstrømmens størrelse. Efter installation af udstyr blev overvågningen intensiveret med forkortede testcyklusser for måling af kernenens jordforbindelsesstrøm og transformerolies chromatografisk analyse for sporingsformål.

Den konkrete implementeringsproces på stedet var følgende: Først blev den eksterne kernenens jordforbindelse frakoblet, og en DC-højspændingsgenerator blev brugt til at oplade kapacitoren. Efter ca. 3 minutters opladning nåede spændingen 2,5 kV. Derefter blev en isoleret stav brugt til at forbinde ledningen til kernenens nedadgående forbindelse for at udløse kapacitoren ind i transformatorkernen. Efter en enkelt kapacitiv udløsning til hovedtransformator Nummer 1's kerne, genopstod 60 sekunders kernenens isolationsmodstand til 9,58 GΩ, med en absorptionsforhold på 1,54, i overensstemmelse med tidligere prøveresultater. Jordpunktet blev succesfuldt elimineret.

Efter at hovedtransformator Nummer 1 var sat i drift igen, målte vi kernenens jordforbindelsesstrøm ved hjælp af en kernenens jordforbindelsesstrøm-prøveapparat, hvilket viste 2 mA. Samtidig viste den reelle tids kernenens jordforbindelsesstrøm overvågningsenhed også 2 mA, hvilket bekræftede, at fejlen var blevet elimineret.