Analiza in reševanje nezgodne večtočkovne zemljenosti v jedrih preobrazovalnikov

Večtočkovna zazemljenost v jedru transformatorja povzroča dve glavni problemi: prvič, lahko vodi do lokalnega prekrmelitvenega segrevanja v jedru, pri čemer v težjih primerih lahko pride do lokalne opeklinega poškodovanja jedra; drugič, cirkulirajoči tokovi, ki se ustvarijo v običajnem zazemljitvenem vodniku jedra, lahko povzročijo lokalno segrevanje v transformatorju in potencialno vodijo do razpoložilnih napak. Zato večtočkovne zazemljitvene napake v jedrih električnih transformatorjev neposredno ogrožajo vsakdanje delovanje pretvorovalnih postaj. Ta članek analizira neobičajen primer večtočkovne zazemljitvene napake v jedru električnega transformatorja, predstavlja postopek analize napake in na mesto sprejete rešitvene ukrepe.

1.Pregled zazemljitvene napake

Glavni transformator št. 1 v 220 kV pretvorovalni postaji je model SFPSZB-150000/220, izdelan 11. novembra 1986, in uporabljan od 8. avgusta 1988. Izvirno je uporabljal prisilno cirkulacijo olja s hladilnim zrakom, vendar je leta 2012 prešel na naravno cirkulacijo olja s hladilnim zrakom. 5. marca so živahno preverili tok zazemljitvenega jedra za glavni transformator št. 1, pri čemer je bil merjeni tok 40 mA, kar je značilen odstop od prejšnjih testnih rezultatov. Preverjanje online nadzora zazemljitvenega jedra in naprave za omejevanje toka je pokazalo, da je tok zazemljitvenega jedra 41 mA. 

Zgodovinske zapiske so pokazali, da je naprava samodejno vklopila 115 Ω odpornik za omejevanje toka 27. februarja. Po ugotovitvi, da bi glavni transformator št. 1 lahko imel večtočkovno zazemljitveno napako v jedru, so osebje pregledalo podatke online nadzora kromatografskih profilov, vendar ni zaznalo nobenih nenormalnosti. Tehniki za preverjanje olja so popoldne 5. marca vzeli probe olja iz glavnega transformatorja št. 1 za kromatografsko analizo, vendar so pokazali, da testni podatki niso pokazali značilnih sprememb, kot je prikazano v Tabeli 1 za rezultate kromatografskega testiranja topelih plinov. Glede na nastavitve naprave za online nadzor bo, ko bo tok zazemljitvenega jedra presegel 100 mA, naprava samodejno vklopila odpornik za omejevanje toka. Na tej osnovi je bilo določeno, da ima glavni transformator št. 1 večtočkovno zazemljitveno napako v jedru.

2 Analiza napak opreme

Podatki o testu strujnega toka taloniranja jedra glavnega transformatorja v zadnjih treh letih so prikazani v Tabeli 2. Primerjava zgodovinskih testnih podatkov razkriva, da so meritve strujnega toka taloniranja jedra za glavni transformator št. 1 stalno ostale znotraj normalnih mej, ni pa bilo zaznana nobenih nenormalnih trendov v rastvorjenih plinih v olju. Vendar je bil zaznan bistveni naraštaj strujnega toka in omejevalna naprava je samodejno vklopila omejevalni upor.

Na podlagi celostne analize teh pogojev se lahko določi, da ima glavni transformator št. 1 napako večtočkovnega taloniranja jedra. Ko je prišlo do večtočkovnega taloniranja, je sicer sistem za načrtovan nadzor taloniranja jedra in omejevalna naprava takoj ob naraščanju struje samodejno vklopila upor, s čimer je učinkovito omejila velikost struje. Torej, ni bilo zaznanih nenormalnosti v hromatografski analizi rastvorjenih plinov v transformatorjem olju.

28. marca je med redno preizkušnjo odpiranja napetosti na glavnem transformatorju št. 1 merjenje izolacijske upornosti jedra potrdilo pogoji večtočkovnega zazemljanja. Preizkusni osebje je izmerilo izolacijsko upornost jedra z uporabo 1000V napetosti, pri čemer je bila izolacijska upornost "0". Uporaba multimetra za merjenje upornosti zazemljanja jedra je pokazala stanje "prohodnost" s vrednostjo upornosti "0". Ta meritve so dokazale, da ima glavni transformator št. 1 večtočkovno zazemljenje, konkretno kovinsko zazemljenje.

3 Ukrepi za reševanje

(1) S predpostavko, da bi lahko zazemljitvena napaka nastala zaradi mehkega kovinskega stika, je bil poskušan pristop z impulzom kondenzatorja za odstranitev napake: Kondenzator (s kapacitivnostjo 26,94 μF) je bil nabijen na 2500 V in trikrat razploščen v glavni transformator št. 1. Po impulzih je bila izmerjena izolacijska upornost jedra, da bi se določilo, ali se je oporavila. Če se ni oporavila, je bila preizkusna napetost povečana na 5000 V za dodatne tri impulze. Če bi se napaka še vedno ohranjala, bi bile nadaljnje poskuse prekinjene.

(2) Če metoda impulza kondenzatorja ne bi uspela odstraniti zazemljitvene napake, bi bil ob ugodnih pogojih opravljen pregled z dvigom kapa transformatorja, da bi se neposredno določila točka zazemljanja in temeljito odstranila večtočkovna zazemljitev jedra.

(3) Če glavni transformator ne bi mogel biti takoj odenergiziran za pregled in vzdrževanje, bi se lahko kot začasna ukrepa izvedla vzpostavitev omejevalnega upornika v seriji z navadnim vodilom zazemljanja. Glavni transformator št. 1 je bil opremljen z JY-BTJZ sistemom za spremljanje in omejevanje struje zazemljanja jedra, ki vključuje štiri postavitve upornosti (115, 275, 600 in 1500 Ω), ki je že samodejno vklopila 115 Ω upornik glede na velikost struje zazemljanja. Po komisiji opremo je bilo okrepjeno spremljanje s skrajšanimi cikli preizkusa struje zazemljanja jedra in hromatografske analize olja transformatorja za sledenje.

Specifičen postopek izvedbe na terenu je bil naslednji: Najprej je bilo odstranjeno zunajško zazemljanje jedra, nato pa je bil DC generator visoke napetosti uporabljen za nabiranje kondenzatorja. Po približno 3 minutah nabiranja je napetost dosegle 2,5 kV. Nato je bil s pomočjo izoliranega palice vezan vodil na navadni vodil zazemljanja, da bi se kondenzator razploščil v jedro transformatorja. Po enem razploščanju kondenzatorja v jedro glavnega transformatorja št. 1 se je po 60 sekundah izolacijska upornost jedra oporavila na 9,58 GΩ, s koeficientom absorpcije 1,54, kar je bilo v skladu s prejšnjimi rezultati preizkusa. Točka zazemljanja je bila uspešno odstranjena.

Po vračanju glavnega transformatorja št. 1 v delovanje smo izmerili stran zazemljanja jedra z uporabo testera strani zazemljanja jedra, pri čemer je bila stran 2 mA. Hkrati je tudi naprava za trenutno spremljanje strani zazemljanja jedra prikazala 2 mA, kar je potrdilo, da je bila napaka odstranjena.