Как определить обнаружить и устранить неисправности в сердечнике трансформатора

1.1 Опасности многосекционных заземлений в сердечнике

В нормальном режиме работы сердечник трансформатора должен быть заземлен только в одной точке. В процессе работы вокруг обмоток образуются переменные магнитные поля. Из-за электромагнитной индукции существуют паразитные емкости между высоковольтными и низковольтными обмотками, между низковольтной обмоткой и сердечником, а также между сердечником и баком. Энергетические обмотки через эти паразитные емкости создают плавающий потенциал относительно земли. Поскольку расстояния между сердечником (и другими металлическими частями) и обмотками различны, возникают потенциальные разности между компонентами. Когда потенциальная разность между двумя точками превышает диэлектрическую прочность изоляции между ними, происходят искровые разряды. Эти разряды являются периодическими и со временем приводят к деградации как трансформаторного масла, так и твердой изоляции.

1.2 Причины заземления сердечника
Общие причины включают:

• Короткие замыкания из-за некачественных методов сборки или дефектов в дизайне заземляющих полос;
• Многосекционное заземление, вызванное аксессуарами или внешними факторами;
• Металлические посторонние предметы, оставленные внутри трансформатора при сборке, или заусенцы, ржавчина и сварочные шлаки, образующиеся при некачественном производстве сердечника.

1.3 Виды неисправностей сердечника
Общие виды неисправностей сердечника трансформатора включают следующие шесть категорий:

• Сердечник контактирует с баком или зажимными конструкциями:
  При установке болты на крышке бака могут не быть перевернуты или удалены, что приводит к контакту сердечника с баком. Другие случаи включают контакт пластин зажимных концов с концами сердечника, искривленные листы силиконовой стали, контактирующие с зажимными пластинами, падение бумажной изоляции между нижними зажимными ногами и ярмом, позволяющее контактировать с листами, или слишком длинные термометрические втулки, контактирующие с зажимами, ярмами или колоннами сердечника. Слишком длинные стальные втулки на сквозных болтах, коротящие на листы силиконовой стали.
• Посторонние предметы в баке, вызывающие локальные короткие замыкания в сердечнике:Например, в 31,500/110 кВ силовом трансформаторе на подстанции в Шаньси был обнаружен ручка от отвертки, застрявшая между зажимом и ярмом при подъеме крышки. В другом 60,000/220 кВ трансформаторе была обнаружена медная проволока длиной 120 мм.
• Влага или повреждение изоляции сердечника:Накопление осадков и влаги внизу снижает сопротивление изоляции. Ухудшение или попадание влаги в изоляцию зажимов, подошвенных изоляторов или коробки сердечника (картон или деревянные блоки) может привести к высокоомному многосекционному заземлению.
• Износ подшипников в маслонаполненных насосах:Металлические частицы попадают в бак, оседают внизу, и под воздействием электромагнитных сил формируют проводящие мостики между нижним ярмом сердечника и подошвенными опорами или дном бака, вызывая многосекционное заземление.
• Неправильная эксплуатация и обслуживание, такие как несоблюдение графика проверок.

2.1 Методы испытаний неисправностей сердечника

• Если сопротивление составляет 200–400 Ом: имеется высокое сопротивление заземления; трансформатор требует ремонта.
• Если сопротивление >1000 Ом: ток заземления мал и трудно устраняется; оборудование может продолжать эксплуатироваться при периодическом контроле в режиме онлайн (с помощью клещевого амперметра или DGA).
• Если сопротивление составляет 1–2 Ом: подтверждено металлическое заземление; обязательны немедленные корректирующие мероприятия.

2.2 Методы устранения многоточечного заземления

• Для трансформаторов с внешними заземляющими выводами сердечника можно включить резистор последовательно в цепь заземления для ограничения тока короткого замыкания — это только временная чрезвычайная мера.
• Если неисправность вызвана металлическими посторонними предметами, осмотр при поднятии кожуха обычно помогает выявить проблему.
• Для устранения неисправностей, вызванных заусенцами или накоплением металлической пыли, эффективными методами являются импульсы разрядки конденсатора, дуга переменного тока или техники высокотокового импульса.

• Сердечник должен быть плоским, с целостным изоляционным покрытием, плотно уложенные листы, без отслоений или волн на краях. Поверхности должны быть свободны от масляных остатков и загрязнений; не должно быть межлистовых коротких замыканий или перемычек; зазоры в соединениях должны соответствовать спецификациям.
• Сердечник должен иметь хорошую изоляцию от верхних/нижних хомутов, квадратных желез, прижимных плит и оснований.
• Между стальными прижимными плитами и сердечником должен быть равномерный и видимый зазор. Изолирующие прижимные плиты должны быть целыми, без трещин или повреждений, и правильно затянуты.
• Стальные прижимные плиты не должны образовывать замкнутый контур и должны иметь ровно одну точку заземления.
• После отсоединения связи между верхним хомутом и сердечником, а также между стальной прижимной плитой и верхним хомутом, измерьте сопротивление изоляции между сердечником/хомутами и сердечником/прижимными плитами. Результаты должны показывать, что нет значительных изменений по сравнению с историческими данными.
• Болты должны быть затянуты; болты и гайки фиксации давления на хомутах должны быть надежно закреплены, хорошо контактировать с изолирующими шайбами и не иметь признаков разряда или перегрева. Отрицательные болты должны иметь достаточный зазор от верхнего хомута.
• Проходящие через сердечник болты должны быть затянуты, сопротивление изоляции должно соответствовать историческим результатам испытаний.
• Масляные каналы должны быть свободными; масляные проставки должны быть аккуратно расположены, без отслаивания или блокировки потока.
• У сердечника должна быть только одна точка заземления. Заземляющая лента должна быть изготовлена из медного сплава, толщиной 0,5 мм и шириной ≥30 мм, вставляемая в 3–4 листа сердечника. Для больших трансформаторов глубина вставки должна быть ≥80 мм. Внешние части должны быть изолированы, чтобы предотвратить короткое замыкание сердечника.
• Заземляющая конструкция должна быть механически прочной, хорошо изолированной, без замкнутых контуров и не контактировать с сердечником.
• Изоляция должна быть целостной, а заземление надежным.