Analiza i rješenje nepravilnog višetockog zemljanja u jezgru transformatora

Postojanje višetockog zemljanja u jezgru transformatora dovodi do dvije glavne probleme: prvo, može dovesti do lokalnog prekornjenja i pregrejavanja u jezgru, a u težim slučajevima, do lokalnog oštećenja izgorijevanjem jezgra; drugo, strujni krugovi generirani u normalnom zemljaju jezgra mogu dovesti do lokalnog pregrejavanja u transformatoru i potencijalno do grešaka tipa iscrpljenja. Stoga, višetocke greške zemljanja u jezgru transformatora direktno prijeti svakodnevnoj operaciji podstanih postaja. Ovaj rad analizira abnormalnu višetocku grešku zemljanja u jezgru transformatora, uvodeći proces analize greške i mjerila za rješavanje na mjestu.

1. Pregled grešaka zemljanja

Glavni transformator broj 1 u 220 kV podstani postaji je model SFPSZB-150000/220, proizveden 11. studenog 1986. godine i uveden u promet 8. kolovoza 1988. godine. Izvorno je koristio prisilnu cirkulaciju ulja s zračnim hlađenjem, ali je 2012. godine pretvoren u prirodnu cirkulaciju ulja s zračnim hlađenjem. 5. ožujka, živi test struje zemljanja jezgra za glavni transformator broj 1 pokazao je 40 mA, što je značajno odstupanje od prethodnih testnih rezultata. Pregled online nadzora i uređaja za ograničavanje struje zemljanja jezgra pokazao je struju zemljanja jezgra od 41 mA. 

Povijesni zapisi su pokazali da je uređaj automatski uključio otpornik za ograničavanje struje od 115 Ω 27. veljače. Nakon utvrđivanja da glavni transformator broj 1 može imati problem višetockog zemljanja jezgra, osoblje je pregledalo podatke online nadzora kromatografije, ali nije pronašlo nijednu nepravilnost. Osoblje za testiranje ulja je 5. ožujka ujutro uzelo uzorke s glavnog transformatora broj 1 za kromatografsku analizu ulja, ali su podaci testa pokazali da nema značajnih promjena, kao što je prikazano u tablici 1 sa rezultatima kromatografskog testa rastvorenih plinova. Prema postavkama uređaja za online nadzor, kada struja zemljanja premaši 100 mA, uređaj će automatski uključiti otpornik za ograničavanje struje zemljanja. Na temelju toga, utvrđeno je da glavni transformator broj 1 ima višetocku grešku zemljanja jezgra.

2 Analiza grešaka opreme

Podaci o strujnom prigušenju jezgre glavnog transformatora u posljednjih tri godine prikazani su u Tablici 2. Usporedba povijesnih testnih podataka pokazuje da su mjerenja strujnog prigušenja jezgre za glavni transformator broj 1 stalno ostajala unutar normalnih granica, a nisu se otkrile nikakve anormalne tendencije u rastvorjenim plinovima u ulju. Međutim, strujno prigušenje je značajno poraslo, a uređaj za ograničavanje struje automatski je aktivirao otpornik za ograničavanje struje.

Na osnovu kompletne analize tih stanja može se zaključiti da glavni transformator broj 1 ima grešku višetockog prigušenja jezgre. Međutim, kada se dogodila višetocka greška, onlajn nadzor i uređaj za ograničavanje struje jezgre odmah su aktivirali otpornik u trenutku porasta struje, efektivno ograničavajući magnitudu struje. Tako nisu bilo anormalnosti u hromatografskoj analizi rastvorjenih plinova u ulju transformatora.

28. ožujka tijekom redovnog testa isključivanja napajanja transformatora broj 1, mjerenje otpora izolacije jezgra potvrdilo je stanje višetockog zemljanja. Održavatelji su mjerili otpor izolacije jezgra pomoću napajanja od 1.000 V, što je pokazalo otpor izolacije "0". Mjerenje otpora zemljanja jezgra pomoću multimetra pokazalo je status provodnosti "provodno" s vrijednosti otpora "0". Ova mjerenja su dokazala da je jezgro glavnog transformatora broj 1 imalo višetocko zemljanje, konkretno metaličko zemljanje.

3 Mjere rješavanja

(1) Uz pretpostavku da se kvar zemljanja može dogoditi zbog mekog metaličkog kontakta, pokušana je metoda impulsa kondenzatora kako bi se eliminirao kvar: Kondenzator (kapacitet 26,94 μF) napunjen je na 2.500 V i tri puta ispušten u glavni transformator broj 1. Nakon impulsa, mjerio se otpor izolacije jezgra kako bi se utvrdilo je li se oporavio. Ako se nije oporavio, napajanje je podignuto na 5.000 V za još tri impulsa. Ako je kvar ipak ostao, daljnji pokušaji bi bili prekinuti.

(2) Ako metoda impulsa kondenzatora ne uspije eliminirati kvar zemljanja, provedena bi se inspekcija otvaranjem kapaka transformatora kada to bude moguće, kako bi se direktno locirao točak zemljanja i temeljito eliminirao kvar višetockog zemljanja jezgra.

(3) Ako se glavni transformator ne može odmah isključiti za inspekciju i održavanje kapaka, mogla bi se implementirati privremena mjera vezivanja ograničitelja struje u seriju s vodom zemljanja. Glavni transformator broj 1 opremljen je uređajem JY-BTJZ za online nadzor zemljanja jezgra i ograničenje struje koji sadrži četiri postavke otpora (115, 275, 600 i 1.500 Ω), te je automatski aktiviran otpor 115 Ω prema veličini struje zemljanja. Nakon komisije opreme, intenzificiran je nadzor skraćivanjem ciklusa mjerenja struje zemljanja jezgra i analize hromatografije transformatornog ulja radi praćenja.

Specifičan proces polaganja na terenu bio je sljedeći: Prvo, odspojena je vanjska veza zemljanja jezgra, a DC generator visokog napajanja koristio se za punjenje kondenzatora. Nakon približno 3 minute punjenja, napajanje doseglo je 2,5 kV. Zatim, koristeći izolirani štap, spojna vodica spajala se s vodom zemljanja jezgra kako bi se kondenzator ispušten u jezgro transformatora. Nakon jednog puštanja kondenzatora u jezgro glavnog transformatora broj 1, otpor izolacije jezgra nakon 60 sekundi se oporavio na 9,58 GΩ, s koeficijentom apsorpcije 1,54, u skladu s prethodnim rezultatima testiranja. Točka zemljanja uspješno je eliminirana.

Nakon vraćanja glavnog transformatora broj 1 u upotrebu, mjerena je struja zemljanja jezgra pomoću tester za struju zemljanja jezgra, što je pokazalo 2 mA. Istodobno, uređaj za stvarnovremeni nadzor struje zemljanja jezgra također je pokazao 2 mA, potvrđujući da je kvar eliminiran.