تحلیل و رفع ناهماهنگی چند نقطهای زمینگیری در هسته ترانسفورماتور برق
وجود زمینگذاری چند نقطهای در هسته ترانسفورماتور موجب دو مشکل اصلی میشود: اولاً، میتواند منجر به گرم شدن محلی کوتاهمداری در هسته شود و در شرایط خاص میتواند باعث آسیب سوختنی محلی در هسته شود؛ ثانیاً، جریانهای حلقهای که در سیم زمینگذاری نرمال هسته تولید میشوند میتوانند باعث گرم شدن محلی در ترانسفورماتور شده و ممکن است منجر به خطاهای نوع تخلیه شوند. بنابراین، خطاهای زمینگذاری چند نقطهای در هسته ترانسفورماتورهای قدرت مستقیماً تهدیدی بر عملکرد روزمره زیراستانیونها هستند. این مقاله یک مشکل غیرمعمول زمینگذاری چند نقطهای در هسته یک ترانسفورماتور قدرت را تحلیل میکند و فرآیند تحلیل خطا و اقدامات حل و فصل محلی را معرفی میکند.
1. مروری بر خطا زمینگذاری
ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ در یک زیراستانیون ۲۲۰ kV مدل SFPSZB-150000/220 است که در ۱۱ نوامبر ۱۹۸۶ ساخته شده و در ۸ اوت ۱۹۸۸ به بهرهبرداری رسید. ابتدا از گردش اجباری روغن و خنکسازی هوا استفاده میکرد اما در سال ۲۰۱۲ به گردش طبیعی روغن و خنکسازی هوا تغییر یافت. در ۵ مارس، آزمایش زنده جریان زمینگذاری هسته ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ نشان داد که ۴۰ mA است که اختلاف قابل توجهی با نتایج آزمایشهای قبلی داشت. بررسی دستگاه مراقبت آنلاین و دستگاه محدودکننده جریان زمینگذاری نشان داد که جریان زمینگذاری هسته ۴۱ mA است.
سابقهها نشان داد که دستگاه در ۲۷ فوریه یک مقاومت محدودکننده جریان ۱۱۵ Ω را به صورت خودکار فعال کرده بود. پس از تشخیص احتمال وجود مشکل زمینگذاری چند نقطهای در ترانسفورماتور اصلی شماره ۱، کارشناسان دادههای مراقبت آنلاین کروماتوگرافی را بررسی کردند اما هیچ ناهماهنگی خاصی مشاهده نشد. کارشناسان تست روغن نمونههایی از ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ را در بعد از ظهر ۵ مارس برای آنالیز کروماتوگرافی روغن جمعآوری کردند اما دادههای آزمایشی نشان داد که تغییرات قابل توجهی وجود ندارد، مانند نتایج آزمایش کروماتوگرافی گازهای محلول در جدول ۱. بر اساس تنظیمات دستگاه مراقبت آنلاین، وقتی جریان زمینگذاری از ۱۰۰ mA عبور کند، دستگاه به صورت خودکار یک مقاومت را فعال میکند تا جریان زمینگذاری را محدود کند. بر اساس این، تشخیص داده شد که ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ دارای خطا زمینگذاری چند نقطهای در هسته است.
| گاز | H₂ | CH₄ | C₂H₆ | C₂H₄ | C₂H₂ | CO | CO₂ | مجموع هیدروکربنها |
| مقدار/(μL/L) | 2.92 | 28.51 | 22.63 | 14.10 | 0.00 | 1299.23 | 8715.55 | 65.64 |
2 تحلیل خرابی تجهیزات
دادههای آزمون جریان زمینگذاری هسته ترانسفورماتور اصلی در سه سال گذشته در جدول ۲ نمایش داده شده است. مقایسه دادههای آزمون تاریخی نشان میدهد که اندازهگیریهای جریان زمینگذاری هسته برای ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ به طور مداوم در محدودههای عادی باقی مانده و روند ناهماهنگی در گازهای محلول در روغن مشاهده نشده است. با این حال، جریان زمینگذاری نشان دهنده رشد قابل توجهی بوده و دستگاه محدودکننده جریان به صورت خودکار مقاومت محدودکننده جریان را فعال کرده است.
با توجه به تحلیل جامع این شرایط، میتوان نتیجه گرفت که ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ دارای خرابی زمینگذاری چند نقطهای هسته است. با این حال، هنگامی که زمینگذاری چند نقطهای رخ داد، نظارت آنلاین زمینگذاری هسته و دستگاه محدودکننده جریان به صورت فوری مقاومت را در لحظه افزایش جریان فعال کرد و به طور موثر جریان را محدود کرد. به عنوان نتیجه، هیچ ناهماهنگی در تجزیه کروماتوگرافی گازهای محلول در روغن ترانسفورماتور مشاهده نشد.
| زمان آزمون | مقدار اندازهگیری شده/میلیآمپر |
مقدار استاندارد/میلیآمپر | نتیجه |
| مارس 2021 | 2.0 | ≤100 | معتبر |
| مارس 2022 | 2.2 | ≤100 | معتبر |
| مارس 2023 | 1.9 | ≤100 | معتبر |
در تاریخ ۲۸ مارس، در طی آزمون قطع برق روتین ترانسفورماتور شماره ۱، اندازهگیری مقاومت عایقی هسته تأیید کرد که وضعیت زمینگذاری چند نقطهای وجود دارد. کارشناسان با استفاده از ولتاژ ۱۰۰۰ وات مقاومت عایقی هسته را اندازه گرفتند که نشان داد مقاومت عایقی "صفر" است. با استفاده از مولتیمتر مقاومت زمینگذاری هسته اندازهگیری شد و حالت پیوستگی "رسانا" با مقاومت "صفر" مشاهده شد. این اندازهگیریها ثابت کردند که هسته ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ دارای زمینگذاری چند نقطهای و به طور خاص زمینگذاری فلزی است.
۳ روش حل
(۱) با توجه به اینکه خطای زمینگذاری ممکن است به دلیل تماس نرم فلزی باشد، روش ضربه کاپاسیتور برای حذف خطا امتحان شد: یک کاپاسیتور (با ظرفیت ۲۶.۹۴ میکروفاراد) به ۲۵۰۰ ولت شارژ شد و سه بار به ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ تخلیه شد. پس از ضربات، مقاومت عایقی هسته اندازهگیری شد تا مشخص شود آیا بازگشته است یا خیر. اگر بازگشته نبود، ولتاژ آزمون به ۵۰۰۰ ولت افزایش یافت و سه ضربه دیگر انجام شد. اگر خطا همچنان پابرجا بود، تلاشهای بیشتر متوقف شد.
(۲) اگر روش ضربه کاپاسیتور نتوانست خطا را حذف کند، در صورت امکان، بازرسی با بلند کردن غلاف ترانسفورماتور انجام شد تا محل زمینگذاری مستقیماً شناسایی شود و خطا از ریشه حذف گردد.
(۳) اگر ترانسفورماتور اصلی نتوانست بلافاصله از برق خارج شود برای بازرسی و تعمیر، یک روش موقتی شامل اتصال مقاومت محدودکننده جریان به سیم زمینگذاری انجام شد. ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ با دستگاه نظارت آنلاین و محدودکننده جریان JY-BTJZ مجهز شده بود که شامل چهار تنظیم مقاومت (۱۱۵، ۲۷۵، ۶۰۰ و ۱۵۰۰ اهم) بود که ۱۱۵ اهم بر اساس مقدار جریان زمینگذاری به طور خودکار فعال شده بود. پس از راهاندازی تجهیزات، نظارت شدت یافته و دورههای آزمون برای اندازهگیری جریان زمینگذاری هسته و تجزیه کروماتوگرافی روغن ترانسفورماتور کوتاه شد.
فرآیند عملیات میدانی به شرح زیر بود: ابتدا اتصال زمینگذاری خارجی هسته قطع شد و از یک ژنراتور ولتاژ مستقیم برای شارژ کاپاسیتور استفاده شد. پس از حدود ۳ دقیقه شارژ، ولتاژ به ۲.۵ کیلووات رسید. سپس با استفاده از یک چوب عایقی، سیم رسانا به سیم زمینگذاری هسته متصل شد تا کاپاسیتور به هسته ترانسفورماتور تخلیه شود. پس از یک تخلیه کاپاسیتور به هسته ترانسفورماتور اصلی شماره ۱، مقاومت عایقی هسته در ۶۰ ثانیه به ۹.۵۸ گیگااهم بازگشت و نسبت جذب ۱.۵۴ بود که با نتایج آزمونهای قبلی مطابقت داشت. نقطه زمینگذاری با موفقیت حذف شد.
پس از بازگشت ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ به خدمت، جریان زمینگذاری هسته با استفاده از دستگاه تست جریان زمینگذاری هسته اندازهگیری شد که ۲ میلیآمپر نشان داد. همزمان دستگاه نظارت زنده جریان زمینگذاری هسته نیز ۲ میلیآمپر نشان داد که تأیید کرد خطا حذف شده است.
