Как да диагностицирате и елиминирате дефектите на заземяването на ядрото на трансформатора

Обмотките и ядрото на трансформатора са основните компоненти, отговорни за предаването и преобразуването на електромагнитна енергия. Обезпечаването на техния надежден работен режим е сериозен въпрос. Статистическите данни показват, че проблемите, свързани с ядрото, са третата по големина причина за несправностите на трансформаторите. Производителите все повече обръщат внимание на дефектите в ядрото и прилагат технически подобрения, свързани с надеждно заземяване на ядрото, наблюдение на заземяването на ядрото и осигуряване на еднопойнтово заземяване. Оперативните отдели също обръщат значително внимание на откриването и идентифицирането на дефекти в ядрото. Въпреки това, дефектите в ядрото на трансформаторите продължават да се случват често, главно поради многопойнтово заземяване и лошо заземяване на ядрото. Тази статия представя методи за диагностика и справяне с тези два типа дефекти.

1.Елиминиране на многопойнтови дефекти на заземяването

1.1 Временни мерки, когато трансформаторът не може да бъде изведен от експлоатация

• Ако има външен заземващ проводник и токът на дефекта е относително голям, заземващият проводник може да бъде временно разединен по време на експлоатация. Въпреки това, строго наблюдение е необходимо, за да се предотврати развитието на плаващ потенциал на ядрото след изчезването на точката на дефекта.

• Ако многопойнтовият дефект на заземяването е нестабилен, в работната заземваща цепта може да се включи променлив резистор (реостат), за да се ограничи токът до под 1 А. Стойността на резистанса се определя, като напрежението, измерено през отворения нормален заземващ проводник, се раздели на тока, протичащ през заземващия проводник.

• Трябва да се използва хроматографски анализ за наблюдение на скоростта на газовата генерация в точката на дефекта.

• След точно локализиране на точката на дефекта чрез измервания, ако не може да бъде отстранена директно, нормалният заземващ ремък на ядрото може да бъде преместен на същата позиция като точката на дефекта, за да се намалят циркулиращите токове значително.

1.2 Пълни мерки за поддръжка

Когато наблюдението потвърди многопойнтов дефект на заземяването, трансформаторите, които могат да бъдат изведени от експлоатация, трябва да бъдат спрени и подложени на пълно ремонтиране, за да се елиминира напълно дефектът. Трябва да се изберат подходящи методи за поддръжка, в зависимост от типа и причината за многопойнтовото заземяване. В някои случаи обаче, дори след спиране и изваждане на ядрото, точката на дефекта не може да бъде открита. За точното локализиране на точката на заземяване на място, могат да се използват следните методи:

• DC Метод: Разединете ремъка между ядрото и рамката за зажимане. Приложете 6 В DC напрежение върху слоевете от силиконова стомана на двете страни на йокъла. След това използвайте DC волтметър, за да измерите последователно напрежението между съседните слои. Локацията, където напрежението е нула или сменя полярността, указва точката на дефектното заземяване.

• AC Метод: Приложете 220–380 В AC напрежение към нисконапорната обмотка, установявайки магнитен поток в ядрото. С ремъка между ядрото и рамката за зажимане разединен, използвайте миламперметър, за да детектирате ток, индикативен за многопойнтов дефект на заземяването. Преместиете щупа на миламперметъра по всяко ниво на слоевете на йокъла; точката, където токът пада до нула, е местоположението на дефекта.

2. Аномалии, причинени от многопойнтово заземяване

• Индуктирани са вихриви токове в ядрото, които увеличават загубите в ядрото и причиняват локално овтегляване.

• Ако тежкият многопойнтов дефект на заземяването остане нерешен за дълго време, постоянната експлоатация ще овтегли маслото и обмотките, постепенно старейки масло-папираната изолация. Това може да причини изолационната покривка между слоевете да се варвари и откълне, водейки до още по-тежко овтегляване на ядрото и окончателно изгаряне на ядрото.

• Дългосрочното многопойнтово заземяване във въглеродно-маслените трансформатори възпламенява изолиращото масло, произвеждайки горивни газове, които могат да активират Буххолц (газ) реле.

• Овтеглянето на ядрото може да карбонизира деревянните блоки и компонентите за зажимане във вътрешността на резервоара на трансформатора.

• Тежкото многопойнтово заземяване може да изгори заземващия проводник, довеждайки до загуба на нормалното еднопойнтово заземяване на трансформатора – екстремно опасна ситуация.

• Многопойнтовото заземяване може също да причини частични разрядни явления.

3. Причината, поради която ядрото трябва да бъде заземено само на една точка по време на нормална експлоатация

По време на нормална експлоатация, съществува електрическо поле между заредените обмотки и резервоара на трансформатора. Ядрото и другите метални части се намират в това поле. Поради неравномерното разпределение на капацитета и вариращите силите на полето, ако ядрото не е надеждно заземено, ще се наблюдават явления на зареждане-разтоварване, които повредят както твърдата, така и маслена изолация. Затова, ядрото трябва да бъде заземено само на една точка.

Ядрото е съставено от слоеве от силиконова стомана. За намаляване на вихривите токове, всеки слой е изолиран от съседните с малко съпротивление (обикновено само няколко до няколкадесет ома). Въпреки това, поради много високата междуслойна капацитетна способност, слоевете функционират като проводящ път под алтернативни електрически полета. Следователно, заземяването на ядрото на една точка е достатъчно, за да се заключи целият стържец на потенциала на земята.

Ако ядрото или неговите метални компоненти имат две или повече точки на заземяване (многопойнтово заземяване), се формира затворен контур между тези точки. Този контур свързва част от магнитния поток, индуцирайки електродвижуща сила и циркулиращи токове, които причиняват локално овтегляване и може дори да изгорят ядрото.

Само еднопойнтовото заземяване на ядрото на трансформатора представлява надеждно и нормално заземяване – т.е., ядрото трябва да бъде заземено, и то трябва да бъде заземено само на една точка.

Основните дефекти са предимно причинени от два фактора: (1) лоши строителни практики, водещи до късо замыкание, и (2) аксесоари или външни фактори, причиняващи многоточково заземване.