Hoe transformer kernfouten beoordelen detecteren en oplossen

1.1 Risico's van meerpuntsaardingfouten in de kern

Bij normaal gebruik moet een transformatorkern slechts op één punt worden aangesloten. Tijdens het gebruik omringen wisselende magnetische velden de windingen. Door elektromagnetische inductie bestaan parasitaire capaciteiten tussen de hoogspannings- en laagspanningswindingen, tussen de laagspanningswinding en de kern, en tussen de kern en de tank. De onder stroom staande windingen koppelen via deze parasitaire capaciteiten, waardoor de kern een zwevend potentiaal ten opzichte van de aarde ontwikkelt. Aangezien de afstanden tussen de kern (en andere metalen delen) en de windingen ongelijk zijn, ontstaan er potentiaalverschillen tussen componenten. Wanneer het potentiaalverschil tussen twee punten de dielektrische sterkte van de isolatie ertussen te boven gaat, vinden vonkenafgaven plaats. Deze afgaven zijn onderbroken en leiden over tijd tot degradatie van zowel de transformatorolie als de vaste isolatie.

1.2 Oorzaken van kern-aardingfouten
Gewone oorzaken zijn:

• Kortsluitingen door slechte constructietechnieken of ontwerpfouten in aardingsbanden;
• Meerpuntsaarding veroorzaakt door accessoires of externe factoren;
• Metalen vreemde objecten die tijdens de montage in de transformator achterblijven, of splinters, roest en laslaag van slechte kernproductieprocessen.

1.3 Soorten kernfouten
Gewone soorten transformatorkernfouten omvatten de volgende zes categorieën:

• Kern raakt tank of klemsystemen aan:
  Tijdens de installatie kunnen transportbouten op het tankdeksel niet worden omgedraaid of verwijderd, waardoor de kern de tank raakt. Andere voorbeelden zijn klemlimbplaten die kernlimben raken, gekrulde silicium-stalen platen die klemplaten raken, gevallen papieren isolatie tussen de onderste klempoten en de yoke waardoor contact met laminaten mogelijk is, of te lange thermometerstronken die klems, yokes of kernkolommen raken.Te lange stalen hulzen op doorlopende kernbouten die kortsluiten op silicium-stalen platen.
• Vreemde objecten in de tank veroorzaken lokale kortsluitingen in de kern:Bijvoorbeeld, een 31.500/110 kV krachttransformator in een substation in Shanxi werd gevonden met een schroevendraaihandvat tussen de klem en de yoke tijdens het optillen van de kap. Een andere 60.000/220 kV transformator bevatte een 120 mm koperdraad.
• Vochtigheid of beschadiging van kernisolatie:Opgehoopte slib en vochtigheid aan de bodem verlagen de isolatieweerstand. Verslechtering of vochtinbreng in klemisolatie, voetplaatisolatie of kernboxisolatie (papierplaat of houtblokken) kan leiden tot hoge weerstand meerpuntsaarding.
• Versleten lagers in oliegeïmmerse pompen:Metalen deeltjes komen de tank binnen, zakken naar de bodem en—onder elektromagnetische krachten—vormen geleidende bruggen tussen de onderste kernyoke en voetplaten of tankbodem, wat meerpuntsaarding veroorzaakt.
• Slechte bedrijfsvoering en onderhoud, zoals nalaten van geplande inspecties.

2.1 Testmethoden voor kernfouten

• Als de weerstand 200–400 Ω bedraagt: er is een hoge weerstandsaarding aanwezig; de transformator heeft reparatie nodig.
• Als de weerstand >1.000 Ω bedraagt: de aardingstroom is klein en moeilijk te elimineren; de eenheid kan met periodiek online toezicht (klemmeter of DGA) blijven werken.
• Als de weerstand 1–2 Ω bedraagt: metaallic aarding is bevestigd; onmiddellijke correctieve actie is verplicht.

2.2 Behandelmethode voor meerpuntige aarding

• Voor transformatoren met externe kernaardingsschakelleidingen kan een weerstand in serie in de aardingskring worden opgenomen om de foutstroom te beperken—dit is uitsluitend een noodmaatregel voor tijdelijk gebruik.
• Indien de fout wordt veroorzaakt door metalen vreemde voorwerpen, wordt het probleem meestal geïdentificeerd tijdens een inspectie met opgetilde deksel.
• Voor fouten die worden veroorzaakt door splinters of opgehoopt metaalpoeder zijn effectieve herstelmethoden onder andere ontlading van een condensator via een impuls, wisselstroomboog of impulstechniek met hoge stroom.

• De kern moet vlak zijn, met een onbeschadigde isolatielaag, strak gestapelde lamellen en zonder opgetilde of golfvormige randen. De oppervlakken moeten vrij zijn van olieafzettingen en verontreinigingen; er mogen geen kortsluitingen of bruggen tussen de lamellen optreden; de voegen tussen de lamellen moeten aan de specificaties voldoen.
• De kern moet een goede isolatie behouden ten opzichte van de bovenste en onderste klemmen, vierkante ijzeren delen, drukplaten en basisplaten.
• Er moet een uniforme en zichtbare spleet aanwezig zijn tussen de stalen drukplaten en de kern. Isolerende drukplaten moeten onbeschadigd zijn—zonder scheuren of beschadigingen—en correct aangemaakt zijn.
• Stalen drukplaten mogen geen gesloten lus vormen en moeten precies één aardingspunt hebben.
• Na het loskoppelen van de verbinding tussen de bovenste klem en de kern, en tussen de stalen drukplaat en de bovenste klem, dient de isolatieweerstand tussen kern/klemmen en kern/drukplaten te worden gemeten. De resultaten dienen geen significante afwijking te vertonen ten opzichte van historische gegevens.
• Bouten moeten stevig aangemaakt zijn; positieve en negatieve drukbouten en vergrendelmoeren op de klemmen moeten vastzitten, goed contact maken met de isolerende onderleggers en geen tekenen van ontlading of verbranding vertonen. Negatieve bouten moeten voldoende speelruimte ten opzichte van de bovenste klem behouden.
• Doorgaande kernbouten moeten stevig aangemaakt zijn, met een isolatieweerstand die overeenkomt met historische testresultaten.
• Oliekanalen moeten vrij zijn van verstoppingen; olieductafstandhouders moeten netjes geplaatst zijn, zonder los te raken of de stroming te blokkeren.
• De kern mag slechts één aardingspunt hebben. De aardingsband moet van paarskoper zijn, 0,5 mm dik en ≥30 mm breed, en moet in 3–4 kernlamellen worden ingevoegd. Bij grote transformatoren moet de invoegdiepte ≥80 mm bedragen. Blootliggende delen moeten geïsoleerd zijn om kortsluiting van de kern te voorkomen.
• De aardingsconstructie moet mechanisch robuust, goed geïsoleerd, niet-cyclisch (geen lusvorming) en niet in contact met de kern zijn.
• De isolatie moet intact zijn en de aarding betrouwbaar.