Jak posoudit detekovat a řešit poruchy v jádře transformátoru

1.1 Rizika vícenásobných zemných spojení v jádře

Během normálního provozu musí být jádro transformátoru zazemleno pouze v jednom bodě. Během provozu okolo cívek existují střídavé magnetické pole. Díky elektromagnetické indukci existují parazitní kapacity mezi vysokonapěťovými a níkonapěťovými cívkami, mezi níkonapěťovou cívkou a jádrem a mezi jádrem a nádrží. Zásnuté cívky se propojují prostřednictvím těchto parazitních kapacit, což způsobuje, že jádro vyvíjí plovoucí potenciál vzhledem k zemi. Protože vzdálenosti mezi jádrem (a jinými kovovými částmi) a cívkami nejsou stejné, vznikají mezi komponenty rozdíly potenciálu. Když rozdíl potenciálu mezi dvěma body překročí dielektrickou průběžnost izolace mezi nimi, dochází k jiskrovým výbojkům. Tyto výboje jsou přerušované a s časem degradují jak transformátorový olej, tak pevnou izolaci.

1.2 Příčiny poruch zemných spojení v jádře
Běžné příčiny zahrnují:

• Krátké spojení způsobené špatnými konstrukčními technikami nebo chybami v návrhu zemných pásků;
• Vícenásobné zemné spojení způsobené příslušenstvím nebo externími faktory;
• Kovové cizí objekty zanechané uvnitř transformátoru během montáže, nebo ostnaté hrany, koroze a svářecí šlakové produkty způsobené špatnými výrobními procesy jádra.

1.3 Typy poruch v jádře
Běžné typy poruch v jádře transformátoru zahrnují následujících šest kategorií:

• Jádro kontaktující nádrž nebo stlačovací struktury:
  Během instalace mohou být transportní šrouby na víku nádrže neotočeny nebo neodstraněny, což způsobí, že jádro dotýká nádrže. Jiné případy zahrnují, když stlačovací desky končetin dotýkají končetin jádra, pokřivené listy z křemičité oceli dotýkají stlačovacích desek, padlé papírové izolace mezi spodními stlačovacími nohama a ramenem umožňují kontakt s lamináty, nebo příliš dlouhé teploměrné hrdlo kontaktuje stlačovací desky, ramena nebo sloupce jádra.Příliš dlouhé ocelové rukávy na skrzjádrové šrouby krátí k laminátům z křemičité oceli.
• Cizí objekty v nádrži způsobující lokální krátké spojení v jádře:Například 31,500/110 kV elektrický transformátor v podstanici v Šansi byl nalezen s rukojetí šroubového klíče uvězněnou mezi stlačovací deskou a ramenem během zvedání víka. Další 60,000/220 kV transformátor obsahoval 120 mm měděný drát.
• Zvlhčení nebo poškození izolace jádra:Nakupující se bahno a vlhkost na dně snižují odpor izolace. Poškození nebo proniknutí vlhkosti do izolace stlačovacích desek, podložkové izolace nebo izolace jádrové schránky (papírové nebo dřevěné bloky) může vést k vysokoodpornému vícenásobnému zemnému spojení.
• Opotřebované ložisko v olejovém čerpadle:Kovové částice vstupují do nádrže, usazují se na dně a pod vlivem elektromagnetických sil vytvářejí vodičové mosty mezi spodním ramenem jádra a podložkovými nohami nebo dnem nádrže, což způsobuje vícenásobné zemné spojení.
• Špatná provozní a údržbová praxe, jako například nedodržování plánovaných kontrol.

2.1 Metody testování poruch v jádře

• Pokud je odpor 200–400 Ω: existuje vysokoodporové zazemlení; transformátor vyžaduje opravu.
• Pokud je odpor >1,000 Ω: průvod smykového proudu je malý a obtížně eliminovatelný; jednotka může pokračovat v provozu s periodickým online monitorováním (příhradový ampermetr nebo DGA).
• Pokud je odpor 1–2 Ω: je potvrzeno kovové zazemlení; okamžité nápravné opatření je povinné.

2.2 Metody léčby vícebodového zazemlení

• U transformátorů s vnějšími uzemňovacími vodiči jádra lze do uzemňovacího obvodu sériově zařadit rezistor za účelem omezení poruchového proudu – jedná se pouze o nouzové dočasné opatření.
• Je-li porucha způsobena kovovými cizími předměty, obvykle ji odhalí prohlídka po zvednutí krytu.
• U poruch způsobených ostřími hranami nebo nahromaděným kovovým prachem patří mezi účinné metody odstraňování impulsní vybíjení kondenzátoru, střídavý oblouk nebo techniky impulsního proudu vysoké intenzity.

• Jádro musí být rovné, s nepoškozeným izolačním povlakem, pevně naskládanými plechy a bez zvednutí („zvedání“) nebo vlnitosti na okrajích. Povrchy musí být zbaveny olejových zbytků a nečistot; nesmí docházet k meziplotnovým zkratům ani mostování; mezery v spojích musí odpovídat specifikacím.
• Jádro musí zachovávat dobré izolační oddělení od horních a dolních svorek, čtvercových želez, tlakových desek a základních desek.
• Mezi ocelovými tlakovými deskami a jádrem musí být rovnoměrná a viditelná mezera. Izolační tlakové desky musí být nepoškozené – bez trhlin nebo poškození – a správně utažené.
• Ocelové tlakové desky nesmí tvořit uzavřenou smyčku a musí mít přesně jeden uzemňovací bod.
• Po odpojení spojky mezi horní svorkou a jádrem a mezi ocelovou tlakovou deskou a horní svorkou změřte izolační odpor mezi jádrem a svorkami a mezi jádrem a tlakovými deskami. Výsledky by neměly vykazovat výraznou změnu ve srovnání s historickými údaji.
• Šrouby musí být utažené; kladné i záporné tlakové šrouby a zajišťovací matice na svorkách musí být pevně utažené, mít dobrý kontakt s izolačními podložkami a nesmí ukazovat známky výboje nebo spálení. Záporné šrouby musí zachovávat dostatečnou vzdálenost od horní svorky.
• Šrouby procházející jádrem musí být utažené, přičemž izolační odpor musí odpovídat historickým výsledkům zkoušek.
• Olejové kanály musí být volné; rozestupy olejových kanálů musí být řádně uspořádány, nesmí vypadnout ani blokovat tok.
• Jádro musí mít pouze jeden uzemňovací bod. Uzemňovací pásek musí být vyroben z fialové mědi, tlustý 0,5 mm a široký ≥30 mm, a musí být vsunut do 3–4 plechů jádra. U velkých transformátorů musí být hloubka vsunutí ≥80 mm. Vystavené části musí být izolovány, aby nedošlo ke zkratu jádra.
• Uzemňovací konstrukce musí být mechanicky pevná, dobře izolovaná, nesmí tvořit smyčku a nesmí být v kontaktu s jádrem.
• Izolace musí být neporušená a uzemnění spolehlivé.