Come Giudicare Rilevare e Risolvere i Guasti del Nucleo del Trasformatore

1.1 Pericoli dei guasti da terra multipla nel nucleo

Nelle condizioni normali di funzionamento, il nucleo del trasformatore deve essere collegato a terra in un solo punto. Durante l'operazione, campi magnetici alternati circondano le bobine. A causa dell'induzione elettromagnetica, esistono capacità parassite tra le bobine ad alta e bassa tensione, tra la bobina a bassa tensione e il nucleo, e tra il nucleo e la vasca. Le bobine alimentate si accoppiano attraverso queste capacità parassite, causando al nucleo lo sviluppo di un potenziale galleggiante rispetto a terra. Poiché le distanze tra il nucleo (e altre parti metalliche) e le bobine non sono uguali, si creano differenze di potenziale tra i componenti. Quando la differenza di potenziale tra due punti supera la resistenza dielettrica dell'isolamento tra essi, si verificano scariche elettriche intermittenti. Nel tempo, queste scariche degradano sia l'olio del trasformatore che l'isolamento solido.

1.2 Cause dei guasti di terra del nucleo
Le cause comuni includono:

• Cortocircuiti dovuti a tecniche di costruzione povere o difetti di progettazione nelle cinghie di terra;
• Terra multipla causata da accessori o fattori esterni;
• Oggetti metallici estranei lasciati all'interno del trasformatore durante l'assemblaggio, o barbe, ruggine e scorie di saldatura dovute a processi di fabbricazione del nucleo poveri.

1.3 Tipi di guasti del nucleo
I tipi comuni di guasti del nucleo del trasformatore includono le seguenti sei categorie:

• Contatto del nucleo con la vasca o con strutture di fissaggio:
  Durante l'installazione, i bulloni di trasporto sul coperchio della vasca potrebbero non essere rovesciati o rimossi, causando il contatto del nucleo con la vasca. Altre situazioni includono piastre di fissaggio delle gambe che toccano le gambe del nucleo, fogli di silicio storti che toccano le piastre di fissaggio, isolamento di carta caduto tra i piedi inferiori del morsetto e l'incastro che permette il contatto con le lamierie, o bushing termometrici troppo lunghi che toccano i morsetti, gli incastri o le colonne del nucleo.Maniche d'acciaio troppo lunghe sui bulloni attraverso il nucleo che cortocircuitano le lamierie di silicio.
• Oggetti estranei nella vasca che causano cortocircuiti localizzati nel nucleo:Ad esempio, un trasformatore di potenza 31.500/110 kV in una sottostazione dello Shanxi ha rivelato un manico di cacciavite bloccato tra il morsetto e l'incastro durante l'apertura del coperchio. Un altro trasformatore 60.000/220 kV è stato trovato contenente un filo di rame di 120 mm.
• Umidità o danni all'isolamento del nucleo:Il fango accumulato e l'umidità nella parte inferiore riducono la resistenza isolante. Il deterioramento o l'ingresso di umidità nell'isolamento del morsetto, nell'isolamento del piede o nell'isolamento della scatola del nucleo (cartone o blocchi di legno) possono portare a un collegamento a terra multiplo ad alta resistenza.
• Usura dei cuscinetti delle pompe immersi in olio:Particelle metalliche entrano nella vasca, si depositano sul fondo e, sotto l'effetto delle forze elettromagnetiche, formano ponti conduttori tra l'incastro inferiore del nucleo e i piedi o il fondo della vasca, causando un collegamento a terra multiplo.
• Pessima manutenzione e operazione, come il mancato svolgimento di ispezioni programmate.

2.1 Metodi di prova per i guasti del nucleo

• Se la resistenza è compresa tra 200 e 400 Ω: esiste un collegamento a terra ad alta resistenza; il trasformatore richiede riparazione.
• Se la resistenza >1.000 Ω: la corrente di terra è piccola e difficile da eliminare; l'unità può continuare a funzionare con un monitoraggio online periodico (ammperometro a morsetto o DGA).
• Se la resistenza è compresa tra 1 e 2 Ω: è confermato un collegamento a terra metallico; è obbligatorio un intervento correttivo immediato.

2.2 Metodi di trattamento per i punti di terra multipli

• Per i trasformatori con conduttori di terra esterni del nucleo, può essere inserito un resistore in serie nel circuito di terra per limitare la corrente di guasto - si tratta solo di una misura temporanea d'emergenza.
• Se il guasto è causato da oggetti metallici estranei, l'ispezione solitamente identifica il problema sollevando il coperchio.
• Per i guasti causati da barbetti o polvere metallica accumulata, metodi di rimedio efficaci includono impulsi di scarica del condensatore, arco AC o tecniche di impulso ad alta corrente.

• Il nucleo deve essere piatto, con rivestimento isolante intatto, lamierini stratificati in modo compatto, senza sollevamenti o ondulazioni agli orli. Le superfici devono essere libere da residui di olio e contaminanti; non devono esserci cortocircuiti interlamierini o ponti; i giunti devono rispettare le specifiche.
• Il nucleo deve mantenere un buon isolamento dalle morse superiore/inferiore, ferri quadrati, piastre di pressione e piastre di base.
• Deve esistere uno spazio uniforme e visibile tra le piastre di pressione in acciaio e il nucleo. Le piastre di pressione isolate devono essere intatte, senza crepe o danni, e adeguatamente serrate.
• Le piastre di pressione in acciaio non devono formare un circuito chiuso e devono avere esattamente un punto di terra.
• Dopo aver disconnesso il collegamento tra la morsa superiore e il nucleo, e tra la piastra di pressione in acciaio e la morsa superiore, misurare la resistenza di isolamento tra nucleo/morse e nucleo/piastre di pressione. I risultati non devono mostrare cambiamenti significativi rispetto ai dati storici.
• I bulloni devono essere stretti; gli studi di pressione positiva/negativa e le noci bloccanti sulle morse devono essere sicuri, in buon contatto con le rondelle isolate, e non devono mostrare segni di scarica o bruciatura. Gli studi negativi devono mantenere un sufficiente spazio dalla morsa superiore.
• I bulloni attraverso il nucleo devono essere stretti, con resistenza di isolamento coerente con i risultati dei test storici.
• I canali di olio devono essere liberi; gli spaziatori dei canali di olio devono essere ordinatamente disposti, senza cadere o ostruire il flusso.
• Il nucleo deve avere un solo punto di terra. La striscia di terra deve essere in rame rosso, spessa 0,5 mm e larga ≥30 mm, inserita in 3-4 lamierini del nucleo. Per i trasformatori di grandi dimensioni, la profondità di inserimento deve essere ≥80 mm. Le parti esposte devono essere isolate per prevenire il cortocircuito del nucleo.
• La struttura di terra deve essere meccanicamente robusta, ben isolata, non formare un anello e non essere in contatto con il nucleo.
• L'isolamento deve essere integro e la messa a terra affidabile.