چگونه تشخیص دادن، شناسایی و رفع اشکالات هسته ترانسفورماتور

۱.۱ خطرات اشکالات چند نقطه‌ای زمین‌گیری در هسته

در عملکرد عادی، هسته ترانسفورماتور باید فقط در یک نقطه به زمین متصل شود. در طول عملکرد، میدان‌های مغناطیسی جریان‌های متناوب در اطراف سیم‌پیچ‌ها پدیدار می‌شوند. به دلیل القای الکترومغناطیسی، ظرفیت‌های پارازیتی بین سیم‌پیچ‌های فشار بالا و پایین، بین سیم‌پیچ فشار پایین و هسته، و بین هسته و ظرف وجود دارد. سیم‌پیچ‌های برق‌زده از طریق این ظرفیت‌های پارازیتی با هم کوپل می‌شوند که باعث می‌شود هسته نسبت به زمین پتانسیل شناوری داشته باشد. چون فواصل بین هسته (و قطعات فلزی دیگر) و سیم‌پیچ‌ها مساوی نیستند، اختلافات پتانسیلی بین اجزا ایجاد می‌شود. وقتی اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از مقاومت الکتریکی عایق بین آن‌ها بیشتر شود، تخلیه‌های شمعی رخ می‌دهند. این تخلیه‌ها متناوب هستند و به مرور زمان روغن ترانسفورماتور و عایق‌های جامد را تخریب می‌کنند.

۱.۲ دلایل اشکالات زمین‌گیری هسته
دلایل رایج شامل:

• کوتاه‌شدن به دلیل تکنیک‌های ساخت ضعیف یا نقص‌های طراحی در ریسمان‌های زمین‌گیری؛
• زمین‌گیری چند نقطه‌ای به دلیل افزودنی‌ها یا عوامل خارجی؛
• اجسام فلزی خارجی که در داخل ترانسفورماتور در زمان مونتاژ باقی می‌مانند، یا لبه‌های تیز، زنگ‌زدگی و زباله‌های دوخت از فرآیندهای ساخت هسته ضعیف.

۱.۳ انواع اشکالات هسته
انواع رایج اشکالات هسته ترانسفورماتور شامل شش دسته زیر است:

• تماس هسته با ظرف یا ساختارهای فشرده:
  در زمان نصب، پیچ‌های حمل و نقل روی پوشش ظرف ممکن است برگردانده یا خارج نشوند که باعث تماس هسته با ظرف می‌شود. موارد دیگر شامل تماس صفحات فشرده با اعضای هسته، خم شدن صفحات فولاد سیلیکونی و تماس با صفحات فشرده، افت عایق کاغذی بین پایه‌های فشرده و یوک و اجازه تماس با لایه‌ها، یا طول بیش از حد بوش‌های ترمومتری که با فشرده‌ها، یوک یا ستون‌های هسته تماس می‌گیرند.طول بیش از حد مانچ‌های فولادی روی پیچ‌های عبوری که با صفحات فولاد سیلیکونی کوتاه می‌شوند.
• اجسام خارجی در ظرف که باعث کوتاه‌شدن محلی در هسته می‌شوند:رطوبت یا آسیب به عایق هسته:تجمع رسوب و رطوبت در پایین کاهش مقاومت عایق را موجب می‌شود. تخریب یا ورود رطوبت به عایق فشرده، عایق پایه یا عایق جعبه هسته (کارتون یا تخته‌های چوبی) می‌تواند منجر به زمین‌گیری چند نقطه‌ای با مقاومت بالا شود.
• پوشش‌های خوردیده در پمپ‌های غوطه‌ور در روغن:ذرات فلزی وارد ظرف می‌شوند، در پایین ترکیب می‌شوند و تحت نیروهای الکترومغناطیسی پل‌های هادی بین یوک پایین هسته و پایه‌ها یا پایین ظرف ایجاد می‌کنند که باعث زمین‌گیری چند نقطه‌ای می‌شود.
• عملکرد و نگهداری ضعیف، مانند عدم انجام بازرسی‌های برنامه‌ریزی شده.

۲.۱ روش‌های آزمون اشکالات هسته

• اگر مقاومت ۲۰۰-۴۰۰ اهم باشد: زمین‌گذاری با مقاومت بالا وجود دارد؛ ترانسفورماتور نیاز به تعمیر دارد.
• اگر مقاومت >۱,۰۰۰ اهم باشد: جریان زمین‌گذاری کوچک است و حذف آن دشوار است؛ واحد می‌تواند با نظارت آنلاین دوره‌ای (آمپرمتر کلیپ یا DGA) ادامه عملکرد داشته باشد.
• اگر مقاومت ۱-۲ اهم باشد: زمین‌گذاری فلزی تأیید شده است؛ اقدام صحیح فوری الزامی است.

۲.۲ روش‌های درمان چند نقطه زمین‌گذاری

• برای ترانسفورماتورهایی با سیم‌های زمینی هسته خارجی، می‌توان مقاومتی را به صورت سری در مدار زمینی قرار داد تا جریان خطا محدود شود—این فقط یک اقدام موقتی اضطراری است.
• اگر خطا توسط اشیاء خارجی فلزی ایجاد شده باشد، بررسی با بلند کردن پوشش معمولاً مشکل را شناسایی می‌کند.
• برای خطاها ناشی از بُرها یا پودر فلزی انباشته، روش‌های مؤثر شامل ضربه پالس خازن، قوس الکتریکی AC یا تکنیک‌های ضربه جریان بالا می‌باشد.

• هسته باید صاف باشد، با پوشش عایقی کامل، لایه‌های لوله‌ای محکم و بدون بلند شدن یا موج در لبه‌ها. سطوح باید بدون باقیمانده روغن و آلودگی‌ها باشند؛ بدون خوردگی میان لایه‌ها یا پل‌های میان آن‌ها؛ شکاف‌های اتصال باید با مشخصات مطابقت داشته باشند.
• هسته باید عایق خوبی از گیره‌های بالا/پایین، آهن‌های مربعی، صفحات فشار و صفحات پایه حفظ کند.
• باید شکاف یکنواخت و قابل مشاهده‌ای بین صفحات فشار فولادی و هسته وجود داشته باشد. صفحات فشار عایق باید کامل باشند—بدون ترک یا خسارت—و به درستی تنیده شده باشند.
• صفحات فشار فولادی نباید حلقه بسته‌ای تشکیل دهند و باید دقیقاً یک نقطه زمینی داشته باشند.
• پس از قطع ارتباط بین گیره بالا و هسته، و بین صفحه فشار فولادی و گیره بالا، مقاومت عایق بین هسته/گیره‌ها و هسته/صفحات فشار را اندازه‌گیری کنید. نتایج نباید تغییر قابل توجهی نسبت به داده‌های تاریخی نشان دهند.
• پیچ‌ها باید محکم باشند؛ پیچ‌های فشار مثبت/منفی و مهره‌های قفل کننده روی گیره‌ها باید محکم باشند، با تماس خوب با واشرهای عایق و بدون نشانه خروج یا سوختن. پیچ‌های منفی باید فاصله کافی از گیره بالا داشته باشند.
• پیچ‌های عبوری باید محکم باشند، با مقاومت عایقی مطابق با نتایج آزمون‌های تاریخی.
• راه‌های روغن باید بدون مانع باشند؛ فاصله‌گذارهای راه‌های روغن باید به طور مرتب مرتب شده باشند، بدون افتادن یا مسدود کردن جریان.
• هسته باید فقط یک نقطه زمینی داشته باشد. ریسمان زمینی باید از برنز بنفش با ضخامت 0.5 میلی‌متر و عرض ≥30 میلی‌متر باشد و به 3–4 لایه هسته وارد شود. برای ترانسفورماتورهای بزرگ، عمق وارد شدن باید ≥80 میلی‌متر باشد. بخش‌های ظاهری باید عایق شوند تا جلوی خوردگی هسته گرفته شود.
• ساختار زمینی باید مکانیکی محکم، خوب عایق شده، بدون حلقه و بدون تماس با هسته باشد.
• عایق باید سالم باشد و زمینی قابل اعتماد باشد.