Analyse og løsning av anormal flerpunkt jordforbindelse i kjerneverk i strømtransformatorer

Flere punkter for jordforbindelse i transformatorkjerner fører til to store problemer: for det første kan det føre til lokale kortslutningsoveroppvarming i kjernen, og i alvorlige tilfeller kan det føre til lokal forbrenning av kjerne; for det andre kan sirkulerende strømmer generert i den normale kjerne-jordforbindelsesledningen føre til lokal overoppvarming i transformator og potensielt føre til utslippsfeil. Derfor truer flerpunktsjordforbindelsesfeil i krafttransformatorkjerne direkte dagligdriften på understasjoner. Denne artikkelen analyserer en abnormal flerpunktsjordforbindelsesfeil i en krafttransformatorkjerne, og introduserer feilanlyseprosessen og påstedsbehandlingsforanstaltninger.

1. Oversikt over jordforbindelsesfeil

Hovedtransformator nr. 1 på en 220 kV-understasjon er modell SFPSZB-150000/220, produsert den 11. november 1986, og tatt i bruk den 8. august 1988. Den brukte opprinnelig tvungen olje-sirkulasjon luftavkjøling, men ble endret til naturlig sirkulasjon luftavkjøling i 2012. Den 5. mars viste levende testing av kjerne-jordstrøm for hovedtransformator nr. 1 40 mA, noe som var en betydelig avvik fra tidligere testresultater. Undersøkelsen av online overvåking av kjerne-jordforbindelse og strømbegrensingsenhet viste en kjerne-jordstrøm på 41 mA. 

Historiske data indikerte at enheten automatisk aktiveret en 115 Ω strømbegrensende motstand den 27. februar. Etter å ha bestemt at hovedtransformator nr. 1 muligens hadde et problem med flerpunktsjordforbindelse i kjerne, gikk personell gjennom kromatografisk online overvåkingsdata, men fant ingen unormaliteter. Oljetestpersonell samlet prøver fra hovedtransformator nr. 1 om ettermiddagen den 5. mars for olje-kromatografisk analyse, men testdataene viste ingen betydelige endringer, slik som vist i tabell 1 for oppløste gasskromatografiske testresultater. I henhold til innstillinger for online overvåkingsenheten, når jordstrømmen overstiger 100 mA, vil enheten automatisk aktivere en motstand for å begrense jordstrømmen. Basert på dette, ble det fastslått at hovedtransformator nr. 1 har en feil med flerpunktsjordforbindelse i kjerne.

2 Utstyrfeilanalyse

Testdata for jordstrøm i kjernen til hovedtransformator over de siste tre årene vises i tabell 2. Ved sammenligning av historiske testdata viser det seg at målingene av jordstrømmen for transformator nummer 1 har konsekvent holdt seg innenfor normale verdier, og ingen uvanlige tendenser er oppdaget i løste gasser i oljen. Imidlertid har jordstrømmen vist en betydelig økning, og strømbegrensningsenheten har automatisk aktivert begrensningsmotstand.

Basert på en omfattende analyse av disse forholdene, kan det konkluderes med at transformator nummer 1 har en feil med flerpunktjordingen av kjernen. Når flerpunktjordingen oppsto, engasjerte jordingsovervåkingssystemet og strømbegrensningsenheten motstanden umiddelbart ved økningen i strømmen, noe som effektivt begrenset strømmens størrelse. Dermed dukket det ikke opp noen unormaliteter i kromatografianalysen av løste gasser i transformatoroljen.

28. mars, under en rutinekontroll av strømafbryting for transformator nr. 1, bekreftet målinger av kjernens isolasjonsmotstand flerpunktig jordforbindelse. Testpersonell målte kjernens isolasjonsmotstand ved hjelp av 1 000 V spenning, som viste en isolasjonsmotstand på "0". Ved bruk av en multimeter for å måle kjernens jordmotstand, viste det en kontinuitetsstatus på "ledende" med et motstandsverdi på "0". Disse målingene beviste at hovedtransformator nr. 1 hadde flerpunktig jordforbindelse, spesielt metallisk jordforbindelse.

3 Løsningsforanstaltninger

(1) Med i betraktning at jordfeilen muligens var forårsaket av en bløt metallisk kontakt, ble kapasitiv impulsmetoden prøvd for å eliminere feilen: En kapasitor (med en kapasitivitet på 26,94 μF) ble oppladet til 2 500 V og utladd tre ganger til hovedtransformator nr. 1. Etter impulserne ble kjernens isolasjonsmotstand målt for å avgjøre om den var gjenopprettet. Hvis ikke gjenopprettet, ble testspenningen økt til 5 000 V for tre flere impulser. Hvis feilen fortsatt var til stede, ville videre forsøk bli avbrutt.

(2) Hvis kapasitiv impulsmetoden mislyktes i å eliminere jordfeilen, ville en inspeksjon av transformatorhuden gjennomføres når forhold tillot, for å lokalisere jordpunktet direkte og fundamentalt eliminere kjernens flerpunktige jordforbindelse.

(3) Hvis hovedtransformatoren ikke kunne de-energisert umiddelbart for inspeksjon og vedlikehold, kunne en midlertidig foranstaltning være å koble en strømbegrensende motstand i serie med jordlederen nedover. Hovedtransformator nr. 1 var utstyrt med en JY-BTJZ kjern-jordforbindelse online overvåking og strømbegrensende enhet som inneholdt fire motstandinnstillinger (115, 275, 600, og 1 500 Ω), som allerede automatisk hadde slått på 115 Ω motstanden basert på jordstrømstørrelsen. Etter innsetting av utstyr, ble overvåking intensivert med forkortede testsykluser for kjernens jordstrømmålinger og transformatorolje kromatografisk analyse for sporformål.

Den spesifikke feltimplementeringsprosessen var som følger: Først ble den eksterne kjernens jordforbindelse frakoblet, og en DC-høyspenningsgenerator ble brukt for å lade kapasitoren. Etter omtrent 3 minutter med lading, nådde spenningen 2,5 kV. Deretter ble ledningsledningen koblet til kjernens jordleder nedover ved hjelp av en isoleringsstokk for å utlade kapasitoren til transformatorkjernen. Etter en enkelt kapasitiv utlading til hovedtransformator nr. 1s kjerne, ble 60 sekunders kjernens isolasjonsmotstand gjenopprettet til 9,58 GΩ, med en absorpsjonsforhold på 1,54, samsvarer med tidligere testresultater. Jordpunktet ble vellykket eliminert.

Etter at hovedtransformator nr. 1 ble tatt i drift igjen, målte vi kjernens jordstrøm ved hjelp av en kjernens jordstrømtester, som viste 2 mA. Samtidig viste det sanntidsbaserte kjernens jordstrøm overvåkingsenheten også 2 mA, som bekreftet at feilen var eliminert.