Аналіз та вирішення аномального багатоточкового заземлення в серцевині електроперетворювача
Існування багатоточкового заземлення в ядрі трансформатора призводить до двох основних проблем: по-перше, це може спричинити локальне короткозамкнення і перегрів у ядрі, а в крайньому випадку - локальні пожежні пошкодження ядра; по-друге, циркуляційні струми, що генеруються в нормальному заземлювальному проводі ядра, можуть призвести до локального перегріву трансформатора і потенційно до виникнення аварійного відключення. Тому багатоточкові заземлювальні вади в ядрі електроенергетичних трансформаторів безпосередньо загрожують повсякденній роботі підстанцій. Ця стаття аналізує незвичайну багатоточкову заземлювальну проблему в ядрі електроенергетичного трансформатора, представляючи процес аналізу вади та заходи з ліквідації на місці.
1. Огляд заземлювальної вади
Основний трансформатор № 1 на підстанції 220 кВ має модель SFPSZB-150000/220, виготовлений 11 листопада 1986 року, і введений в експлуатацію 8 серпня 1988 року. Він початково використовував примусовий масляний циркуль для повітряного охолодження, але був перетворений на природну циркуляцію повітряного охолодження у 2012 році. 5 березня під час живого тестування струму заземлення ядра основного трансформатора № 1 було виявлено 40 мА, що значно відрізняється від результатів попередніх тестів. Перевірка онлайн-моніторингу заземлення ядра та пристрою обмеження струму показала струм заземлення ядра 41 мА.
Історичні записи показали, що пристрій автоматично активував резистор обмеження струму 115 Ω 27 лютого. Після визначення, що основний трансформатор № 1 може мати багатоточкову заземлювальну проблему ядра, персонал оглянув дані хроматографічного онлайн-моніторингу, але не знайшов ніяких аномалій. Персонал, який проводив аналіз масла, зібрав зразки з основного трансформатора № 1 увечері 5 березня для аналізу хроматограми розчинених газів, але тестові дані не показали значних змін, як показано в таблиці 1 з результатами тесту хроматограми розчинених газів. Згідно з налаштуваннями пристрою онлайн-моніторингу, коли струм заземлення перевищує 100 мА, пристрій автоматично активує резистор для обмеження струму заземлення. На основі цього було визначено, що основний трансформатор № 1 має багатоточкову заземлювальну ваду ядра.
| Газ | H₂ | CH₄ | C₂H₆ | C₂H₄ | C₂H₂ | CO | CO₂ | Загальна кількість вуглеводнів |
| Вміст/(μL/L) | 2.92 | 28.51 | 22.63 | 14.10 | 0.00 | 1299.23 | 8715.55 | 65.64 |
2 Аналіз аварій обладнання
Дані випробувань струму заземлення сердечника головного трансформатора за останні три роки наведені у таблиці 2. Порівняння історичних даних випробувань показує, що вимірювання струму заземлення сердечника для першого головного трансформатора постійно залишаються в нормальних межах, а незвичайних тенденцій у розчинених газах в маслі не виявлено. Однак струм заземлення значно збільшився, і пристрій обмеження струму автоматично увімкнув резистор обмеження струму.
На основі комплексного аналізу цих умов можна встановити, що перший головний трансформатор має аварію багатоточкового заземлення сердечника. Однак, коли сталася багатоточкова земля, система онлайн-моніторингу заземлення сердечника та пристрій обмеження струму негайно увімкнули резистор при збільшенні струму, ефективно обмежуючи його величину. В результаті, під час хроматографічного аналізу розчинених газів в маслі трансформатора незвичайність не виявлена.
| Час тестування | Виміряне значення/мА |
Стандартне значення/мА | Висновок |
| Березень 2021 | 2,0 | ≤100 | Відповідає вимогам |
| Березень 2022 | 2,2 | ≤100 | Відповідає вимогам |
| Березень 2023 | 1,9 | ≤100 | Відповідає вимогам |
28 березня під час планового тесту відключення електроенергії трансформатора № 1, вимірювання опору ізоляції сердечника підтвердили наявність багатоточкового заземлення. Персонал провів вимірювання опору ізоляції сердечника за допомогою напруги 1000 В, яке показало опір ізоляції "0". Використовуючи мультиметр для вимірювання опору заземлення сердечника, було встановлено стан "провідний" з опором "0". Ці вимірювання довели, що у головного трансформатора № 1 наявне багатоточкове, а саме металеве, заземлення сердечника.
3 Міри вирішення
(1) враховуючи, що дефект заземлення може бути спричинений м’яким металевим контактом, було спробовано використати метод імпульсів конденсатора для усунення дефекту: конденсатор (ємністю 26,94 мкФ) заряджався до 2500 В і розряджався три рази в головний трансформатор № 1. Після імпульсів вимірювалася опір ізоляції сердечника, щоб визначити, чи відновився він. Якщо не відновився, напруга тесту збільшувалася до 5000 В для ще трьох імпульсів. Якщо дефект продовжився, додаткові спроби були припинені.
(2) Якщо метод імпульсів конденсатора не вдалося використати для усунення дефекту заземлення, коли це буде можливо, буде проведено огляд трансформатора з підйомом купола, щоб прямо визначити точку заземлення і фундаментально усунути дефект багатоточкового заземлення сердечника.
(3) Якщо головний трансформатор не можна негайно відключити для проведення огляду і обслуговування, можна впровадити тимчасову міру, з'єднуючи потужний резистор послідовно з заземлюючим проводом. Головний трансформатор № 1 був оснащений пристроєм JY-BTJZ для онлайн-моніторингу заземлення сердечника та обмеження струму, який містив чотири налаштування опору (115, 275, 600 та 1500 Ом), який автоматично активував резистор 115 Ом залежно від величини струму заземлення. Після запуску обладнання моніторинг був посилено, зкоротивши цикли випробувань для вимірювання струму заземлення сердечника та аналізу хроматограми трансформаторного масла для відстеження.
Конкретний процес реалізації на місці був такий: спочатку було відключено зовнішнє заземлення сердечника, і використовувався генератор високої напруги постійного струму для зарядки конденсатора. Після наближено 3 хвилин зарядки напруга досягла 2,5 кВ. Потім, використовуючи ізольовану паличку, провід був підключений до заземлюючого проводу сердечника, щоб розрядити конденсатор у сердечник трансформатора. Після одного розряду конденсатора у сердечник головного трансформатора № 1, опір ізоляції сердечника через 60 секунд відновився до 9,58 ГОм, з коефіцієнтом поглинання 1,54, що відповідає попереднім результатам випробувань. Точка заземлення була успішно усунута.
Після повернення головного трансформатора № 1 до експлуатації, ми виміряли струм заземлення сердечника за допомогою вимірювача струму заземлення сердечника, який показав 2 мА. Одночасно, пристрій реального часу для моніторингу струму заземлення сердечника також показав 2 мА, що підтвердило, що дефект був усунутий.
