چگونه می‌توان خطاهاي هسته ترانسفورماتور را تشخيص داد و رفع كرد

۱.۱ خطرات خطاهای زمین‌گیری چند نقطه‌ای در هسته

در عملکرد معمول، هسته ترانسفورماتور باید تنها در یک نقطه به زمین متصل شود. در حین عملکرد، میدان‌های مغناطیسی متناوب اطراف پیچه‌ها قرار دارند. به دلیل القای الکترومغناطیسی، ظرفیت‌های فرعی بین پیچه‌های فشار بالا و پایین، بین پیچه پایین و هسته، و بین هسته و بدنه وجود دارد. پیچه‌های سیم‌پیچ که با جریان الکتریکی شارژ شده‌اند از طریق این ظرفیت‌های فرعی با هسته کوپل می‌شوند و باعث می‌شوند هسته نسبت به زمین پتانسیل شناوری داشته باشد. چون فواصل بین هسته (و دیگر قطعات فلزی) و پیچه‌ها مساوی نیستند، اختلافات پتانسیلی بین قطعات پدید می‌آید. وقتی اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از مقاومت دی الکتریک بین آنها بیشتر شود، رهاش‌های اسپارکی رخ می‌دهند. این رهاش‌ها متناوب هستند و در طول زمان به تجزیه روغن ترانسفورماتور و عایق‌های جامد منجر می‌شوند.

۱.۲ علل خطاهای زمین‌گیری هسته
علل معمول شامل:

• شورت‌های ناشی از تکنیک‌های ساخت ضعیف یا نقص طراحی در ریبان‌های زمین‌گیری؛
• زمین‌گیری چند نقطه‌ای ناشی از افزودنی‌ها یا عوامل خارجی؛
• اجسام فلزی خارجی که در زمان مونتاژ داخل ترانسفورماتور مانده‌اند یا لبه‌های تیز، زنگ زده و ذرات لحیم‌کاری ناشی از فرآیندهای ساخت ضعیف هسته.

۱.۳ انواع خطاها در هسته
انواع معمول خطاها در هسته ترانسفورماتور شامل شش دسته زیر است:

• تماس هسته با بدنه یا سازه‌های فشرده:
  در زمان نصب، پیچ‌های حمل و نقل روی غشا بدنه ممکن است برداشته یا معکوس نشوند و باعث تماس هسته با بدنه شوند. موارد دیگر شامل تماس صفحات فشرده با اعضای هسته، خمیدگی صفحات فولاد سیلیسیوم با صفحات فشرده، سقوط عایق کاغذی بین پایه‌های فشرده و دسته‌بندی و اجازه تماس با لایه‌ها یا بوش‌های دمایی طولانی‌المدت با فشرده‌ها، دسته‌بندی یا ستون‌های هسته.بوش‌های فولادی طولانی‌المدت در پیچ‌های عبوری از هسته که با صفحات فولاد سیلیسیوم شورت می‌کنند.
• اجسام خارجی در بدنه که باعث شورت محلی در هسته می‌شوند:به عنوان مثال، یک ترانسفورماتور ۳۱۵۰۰/۱۱۰ kV در یک زیرстанیشن در شانشی به یک دسته پیچ‌گیر بین فشرده و دسته‌بندی پیدا شد. ترانسفورماتور دیگری ۶۰۰۰۰/۲۲۰ kV شامل سیم مسی ۱۲۰ میلی‌متری بود.
• رطوبت یا آسیب به عایق‌بندی هسته:تجمع رسوبات و رطوبت در پایین باعث کاهش مقاومت عایق می‌شود. تخریب یا ورود رطوبت به عایق‌بندی فشرده، عایق‌بندی پایه‌ها یا عایق‌بندی جعبه هسته (کاغذ کرتون یا تخته‌های چوبی) می‌تواند منجر به زمین‌گیری چند نقطه‌ای با مقاومت بالا شود.
• پوشش‌های خوردیده در پمپ‌های غوطه‌ور در روغن:ذرات فلزی وارد بدنه می‌شوند، در پایین ترکیب می‌شوند و تحت نیروهای الکترومغناطیسی، پل‌های رسانا بین دسته‌بندی پایین هسته و پایه‌ها یا پایین بدنه تشکیل می‌دهند و باعث زمین‌گیری چند نقطه‌ای می‌شوند.
• عملکرد و نگهداری ضعیف، مانند عدم انجام بازرسی‌های برنامه‌ریزی شده.

۲.۱ روش‌های آزمون خطاهای هسته

• اگر مقاومت بین ۲۰۰ تا ۴۰۰ اهم باشد: اتصال به زمین با مقاومت بالا وجود دارد؛ ترانسفورماتور نیازمند تعمیر است.
• اگر مقاومت بیشتر از ۱۰۰۰ اهم باشد: جریان اتصال به زمین کوچک است و حذف آن دشوار است؛ واحد ممکن است با نظارت دوره‌ای آنلاین (آمپرمتر قلابی یا DGA) ادامه بهره‌برداری دهد.
• اگر مقاومت بین ۱ تا ۲ اهم باشد: اتصال فلزی به زمین تأیید شده است؛ اقدام اصلاحی فوری الزامی است.

۲.۲ روش‌های درمان اتصال به زمین چندنقطه‌ای

• برای ترانسفورماتورهایی که دارای سیم زمینی هستند، می‌توان مقاومتی را به صورت سری در مدار زمینی قرار داد تا جریان خطا محدود شود—این فقط یک اقدام موقت در وضعیت اضطراری است.
• اگر خطا ناشی از اجسام خارجی فلزی باشد، بررسی با بلند کردن پوشش معمولاً مشکل را شناسایی می‌کند.
• برای خطاها ناشی از لبه‌های تیز یا تجمع پودر فلزی، روش‌های مؤثر شامل ضربه برق خازن، قوس جریان متناوب یا تکنیک‌های ضربه جریان بالا هستند.

• هسته باید صاف باشد، با پوشش عایقی کامل، ورق‌های لایه‌بندی شده به صورت محکم و بدون بلند شدن یا ناهمواری در لبه‌ها. سطوح باید بدون باقی‌مانده روغن و آلودگی باشند؛ بدون خوردگی بین لایه‌ها یا پل‌های الکتریکی؛ فاصله‌های اتصال باید با مشخصات مطابقت داشته باشند.
• هسته باید عایق خوبی از گیره‌های بالا/پایین، آهن‌های مربعی، فشاری‌ها و صفحات پایه داشته باشد.
• باید فاصله یکنواخت و قابل مشاهده‌ای بین صفحات فشاری فولادی و هسته وجود داشته باشد. صفحات فشاری عایق باید کامل باشند—بدون ترک یا خسارت—و به درستی فشرده شده باشند.
• صفحات فشاری فولادی نباید حلقه بسته تشکیل دهند و باید دقیقاً یک نقطه زمینی داشته باشند.
• پس از قطع ارتباط بین گیره بالا و هسته، و بین صفحه فشاری فولادی و گیره بالا، مقاومت عایق بین هسته/گیره‌ها و هسته/صفحات فشاری اندازه‌گیری شود. نتایج باید نشان دهنده تغییر قابل توجهی نسبت به داده‌های تاریخی نباشند.
• پیچ‌ها باید محکم باشند؛ پین‌های فشار مثبت/منفی و مهره‌های قفل کننده روی گیره‌ها باید محکم باشند، با تماس خوب با واشرهای عایق و بدون نشانه خروج یا سوختگی. پین‌های منفی باید فاصله کافی از گیره بالا داشته باشند.
• پیچ‌های عبوری از هسته باید محکم باشند، با مقاومت عایقی مطابق با نتایج آزمایش‌های تاریخی.
• راه‌های روغن باید بدون موانع باشند؛ جداکننده‌های راه‌های روغن باید به صورت مرتب تنظیم شده باشند، بدون افتادن یا مسدود کردن جریان.
• هسته باید فقط یک نقطه زمینی داشته باشد. ریسمان زمینی باید از مس بنفش با ضخامت 0.5 میلی‌متر و عرض ≥30 میلی‌متر باشد و در 3–4 لایه هسته قرار گیرد. برای ترانسفورماتورهای بزرگ، عمق قرار گیری باید ≥80 میلی‌متر باشد. بخش‌های ظاهری باید عایق شوند تا از خوردگی هسته جلوگیری شود.
• ساختار زمینی باید مکانیکی محکم، عایق خوب، بدون حلقه و بدون تماس با هسته باشد.
• عایق باید سالم و زمینی مطمئن باشد.