Analys och lösning av ovanliga flerpunktsjordningar i krafttransformatorers järnkärnor

Flera jordningspunkter i transformatorernas kärnor orsakar två stora problem: för det första kan det leda till lokal kortslutning och överhettning i kärnan, och i allvarliga fall kan det orsaka lokal brännskada på kärnan; för det andra kan cirkulerande strömmar som genereras i den normala kärnjordningsledningen orsaka lokal överhettning i transformatorn och potentiellt leda till avlägsnade fel. Därför utgör flerpunktjordningsfel i krafttransformatorers kärnor en direkt hot mot daglig drift i anläggningar. Detta dokument analyserar ett ovanligt flerpunktjordningsproblem i en krafttransformator, introducerar felfanalysprocessen och åtgärder vid plats.

1.Översikt över jordningsfel

Huvudtransformator nummer 1 vid en 220 kV-anläggning är modell SFPSZB-150000/220, tillverkad den 11 november 1986 och kommissionerad den 8 augusti 1988. Den använde ursprungligen tvingad oljecirkulation med luftkylning men konverterades till naturlig cirkulation med luftkylning 2012. Den 5 mars visade livstestning av kärnjordningsströmmen för huvudtransformator nummer 1 40 mA, vilket var en betydande avvikelse från tidigare testresultat. Granskning av det online övervakningssystemet för kärnjordning och ström begränsningsenhet visade en kärnjordningsström på 41 mA. 

Historiska uppgifter visade att enheten automatiskt aktiverade en 115 Ω strömbegränsande resistor den 27 februari. Efter att ha fastställt att huvudtransformator nummer 1 kanske hade ett flerpunktjordningsproblem i kärnan, granskade personalen kromatografiska onlineövervakningsdata men fann inga avvikelser. Oljetester samlade prover från huvudtransformator nummer 1 eftermiddagen den 5 mars för oljekromatografisk analys, men testdatat visade inga betydande förändringar, vilket visas i tabell 1 med resultat från lösta gasers kromatografiska test. Enligt inställningarna för den online övervakningsenheten, när jordningsströmmen överskrider 100 mA, kommer enheten automatiskt att aktivera en resistor för att begränsa jordningsströmmen. Baserat på detta fastställdes att huvudtransformator nummer 1 har ett flerpunktjordningsfel i kärnan.

2 Utrustningsfelanalys

Testdata för jordströmmen i huvardelen av huvomvandlaren under de senaste tre åren visas i tabell 2. Genom att jämföra historiska testdata kan man se att mätningarna av jordström för huvomvandlare nummer 1 har konsekvent varit inom normala gränser, och inga ovanliga trender har observerats i upplösta gaser i oljan. Dock har jordströmmen visat en betydande ökning, och strömbegränsningsanordningen har automatiskt aktiverat strömbegränsningsresistorn.

Baserat på en omfattande analys av dessa förhållanden kan det fastställas att huvomvandlare nummer 1 har ett felfall med flerpunktig jordning. När flerpunktig jordning uppstod, engagerade den online övervakningssystemet för jordning och strömbegränsningsanordningen omedelbart resistorn vid momentet för strömökningen, vilket effektivt begränsade strömförhöjningen. Som ett resultat har inga avvikelse visat sig i gaschromatografisk analys av transformeroljan.

Den 28 mars under en rutinmässig strömavbrottsprovning av transformator nummer 1 bekräftade mätningar av kärnisolationsmotståndet att det fanns multipel punkt anslutning. Provpersonalen mätte kärnisolationsmotståndet med 1 000 V spänning, vilket visade ett isolationsmotstånd på "0". Mätning av kärngroundingsmotstånd med multimeter visade en kontinuitetsstatus av "ledande" med ett motståndsvärde på "0". Dessa mätningar bevisade att huvudtransformator nummer 1:s kärna hade multipel punkt grounding, specifikt metallisk grounding.

3 åtgärdsåtgärder

(1) Eftersom groundningsfel kan ha orsakats av mjuk metallkontakt försökte man eliminera felet med kondensatorimpulsmetoden: En kondensator (med kapacitans på 26,94 μF) laddades till 2 500 V och utlösades tre gånger i huvudtransformator nummer 1. Efter impulserna mättes kärnisolationsmotståndet för att fastställa om det hade återställts. Om inte återställt ökades provspänningen till 5 000 V för ytterligare tre impulser. Om felet fortfarande bestod skulle vidare försök upphöra.

(2) Om kondensatorimpulsmetoden misslyckades med att eliminera groundningsfelet skulle en inspektion av transformatorn genomföras när det var möjligt, för att direkt lokalisera groundningspunkten och grundläggande eliminera kärnans multipel punkt grounding-fel.

(3) Om huvudtransformatorn inte kunde stängas av omedelbart för inspektion och underhåll kunde en tillfällig åtgärd implementeras genom att koppla en strömbegränsande resistor i serie med den nedre groundningsledaren. Huvudtransformator nummer 1 var utrustad med en JY-BTJZ kärngrounding online övervaknings- och strömbegränsande enhet som innehöll fyra resistansinställningar (115, 275, 600 och 1 500 Ω), som automatiskt aktiverat 115 Ω resistorn beroende på groundningsströmmens storlek. Efter kommissionering intensifierades övervakningen med förkortade testcykler för mätning av kärngroundingsström och transformatorolja chromatografisk analys för spårning.

Det specifika fältimplementeringsprocessen var följande: Först kopplades den externa kärngroundingsanslutningen från, och en DC-högspänningsgenerator användes för att ladda kondensatorn. Efter ungefär 3 minuter av laddning nådde spänningen 2,5 kV. Därefter användes en isolerad stav för att koppla ledningslinjen till den nedre groundningsledaren för att släppa kondensatorn i transformatorkärnan. Efter en enda kondensatorutlösning till huvudtransformator nummer 1 kärna återstälde 60-sekunders kärnisolationsmotstånd till 9,58 GΩ, med en absorptionskvot på 1,54, konsekvent med tidigare testresultat. Groundningspunkten blev framgångsrikt elimineras.

Efter att huvudtransformator nummer 1 återupptog service mätte vi kärngroundingsströmmen med en kärngroundingsströmsmätare, vilken visade 2 mA. Samtidigt visade den verkliga tidskärngroundingsströmsövervakningsenheten också 2 mA, vilket bekräftade att felet hade elimineras.