Como Julgar Detectar e Solucionar Problemas de Núcleo de Transformador

1.1 Perigos das Falhas de Aterramento Múltiplo no Núcleo

Durante a operação normal, o núcleo de um transformador deve ser aterrado em apenas um ponto. Durante a operação, campos magnéticos alternados cercam as bobinas. Devido à indução eletromagnética, existem capacitâncias parasitas entre as bobinas de alta e baixa tensão, entre a bobina de baixa tensão e o núcleo, e entre o núcleo e o tanque. As bobinas energizadas se acoplaram através dessas capacitâncias parasitas, causando que o núcleo desenvolva um potencial flutuante em relação ao solo. Como as distâncias entre o núcleo (e outras partes metálicas) e as bobinas são desiguais, surgem diferenças de potencial entre os componentes. Quando a diferença de potencial entre dois pontos excede a resistência dielétrica do isolamento entre eles, ocorrem descargas por faísca. Essas descargas são intermitentes e, com o tempo, degradam tanto o óleo do transformador quanto o isolamento sólido.

1.2 Causas das Falhas de Aterramento do Núcleo
Causas comuns incluem:

• Curto-circuitos devido a técnicas de construção inadequadas ou falhas de design nas correias de aterramento;
• Aterramento múltiplo causado por acessórios ou fatores externos;
• Objetos estranhos metálicos deixados dentro do transformador durante a montagem, ou arredondamentos, ferrugem e escória de solda de processos de fabricação do núcleo inadequados.

1.3 Tipos de Falhas no Núcleo
Tipos comuns de falhas no núcleo do transformador incluem as seguintes seis categorias:

• Núcleo em contato com o tanque ou estruturas de fixação:
  Durante a instalação, parafusos de transporte na tampa do tanque podem não ser virados ou removidos, fazendo com que o núcleo toque o tanque. Outros casos incluem placas de fixação de pernas em contato com pernas do núcleo, folhas de aço silício deformadas em contato com placas de fixação, isolamento de papel caído entre pés de fixação inferior e jugo permitindo contato com laminas, ou buchas de termômetro excessivamente longas em contato com fixações, jugos ou colunas do núcleo.Mangas de aço excessivamente longas em parafusos de passagem curto-circuitando folhas de aço silício.
• Objetos estranhos no tanque causando curtos-circuitos localizados no núcleo:Por exemplo, um transformador de potência de 31.500/110 kV em uma subestação de Shanxi foi encontrado com uma alça de chave de fenda presa entre a fixação e o jugo durante a elevação da capota. Outro transformador de 60.000/220 kV foi encontrado contendo um fio de cobre de 120 mm.
• Umidade ou danos ao isolamento do núcleo:Lodo acumulado e umidade na parte inferior reduzem a resistência de isolamento. Deterioração ou infiltração de umidade no isolamento de fixação, isolamento de sapatas ou isolamento da caixa do núcleo (cartolina ou blocos de madeira) pode levar a aterramentos múltiplos de alta resistência.
• Rolamentos desgastados em bombas imersas em óleo:Partículas metálicas entram no tanque, assentam-se no fundo e, sob forças eletromagnéticas, formam pontes condutoras entre o jugo inferior do núcleo e as sapatas ou o fundo do tanque, causando aterramento múltiplo.
• Operação e manutenção inadequadas, como a falta de inspeções programadas.

2.1 Métodos de Teste para Falhas no Núcleo

• Se a resistência for 200–400 Ω: existe aterramento de alta resistência; o transformador requer reparo.
• Se a resistência >1.000 Ω: a corrente de aterramento é pequena e difícil de eliminar; a unidade pode continuar operando com monitorização online periódica (amperímetro de pinça ou DGA).
• Se a resistência for 1–2 Ω: o aterramento metálico é confirmado; a ação corretiva imediata é obrigatória.

2.2 Métodos de Tratamento para Aterramento em Múltiplos Pontos

• Para transformadores com condutores de aterramento externos do núcleo, pode-se inserir um resistor em série no circuito de aterramento para limitar a corrente de falha—isso é apenas uma medida temporária de emergência.
• Se a falha for causada por objetos estranhos metálicos, a inspeção de levantamento da carcaça geralmente identifica o problema.
• Para falhas causadas por rebarbas ou acúmulo de pó metálico, métodos eficazes de remediação incluem impulsos de descarga de capacitor, arco AC ou técnicas de impulso de alta corrente.

• O núcleo deve ser plano, com revestimento de isolamento intacto, lâminas empilhadas firmemente e sem levantamento ou ondulação nas bordas. As superfícies devem estar livres de resíduos de óleo e contaminantes; não deve haver curto-circuitos entre as lâminas ou pontes; as lacunas das juntas devem atender às especificações.
• O núcleo deve manter bom isolamento dos parafusos superior/inferior, ferros quadrados, placas de pressão e placas de base.
• Deve existir uma lacuna uniforme e visível entre as placas de pressão de aço e o núcleo. As placas de pressão de isolamento devem estar intactas—sem rachaduras ou danos—e adequadamente apertadas.
• As placas de pressão de aço não devem formar um circuito fechado e devem ter exatamente um ponto de aterramento.
• Após desconectar a ligação entre o parafuso superior e o núcleo, e entre a placa de pressão de aço e o parafuso superior, meça a resistência de isolamento entre o núcleo/parafusos e o núcleo/placas de pressão. Os resultados devem mostrar nenhuma mudança significativa em comparação com os dados históricos.
• Os parafusos devem estar apertados; os parafusos de pressão positiva/negativa e as porcas de travamento nos parafusos devem estar seguros, em bom contato com as arruelas de isolamento e sem sinais de descarga ou queimadura. Os parafusos negativos devem manter uma distância suficiente do parafuso superior.
• Os parafusos transversais do núcleo devem estar apertados, com resistência de isolamento consistente com os resultados de testes históricos.
• Os canais de óleo devem estar desobstruídos; os espaçadores de canais de óleo devem estar arrumados de forma organizada, sem cair ou bloquear o fluxo.
• O núcleo deve ter apenas um ponto de aterramento. A tira de aterramento deve ser feita de cobre púrpura, com 0,5 mm de espessura e ≥30 mm de largura, inserida em 3–4 lâminas do núcleo. Para transformadores grandes, a profundidade de inserção deve ser ≥80 mm. As partes expostas devem ser isoladas para evitar curto-circuitos no núcleo.
• A estrutura de aterramento deve ser mecânica robusta, bem isolada, não formar um circuito fechado e não entrar em contato com o núcleo.
• O isolamento deve ser sólido e o aterramento confiável.