Πώς να διαγνωστούν και να εξαλειφθούν οι παραβιάσεις στην εδαφική σύνδεση του πυρήνα του μετατροπέα

Τα τυλίγματα και ο πυρήνας ενός μετασχηματιστή είναι τα βασικά συστατικά που είναι υπεύθυνα για τη μετάδοση και τον μετασχηματισμό της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας. Η διασφάλιση της αξιόπιστης λειτουργίας τους αποτελεί μείζονα ανησυχία. Στατιστικά δεδομένα δείχνουν ότι τα προβλήματα που σχετίζονται με τον πυρήνα αποτελούν την τρίτη συχνότερη αιτία βλαβών μετασχηματιστών. Οι κατασκευαστές έχουν αποδώσει αυξανόμενη προσοχή σε ελαττώματα του πυρήνα και έχουν εφαρμόσει τεχνικές βελτιώσεις όσον αφορά την αξιόπιστη γείωση του πυρήνα, την παρακολούθηση της γείωσης του πυρήνα και τη διασφάλιση της μονοπολικής γείωσης. Τα τμήματα λειτουργίας έχουν επίσης δώσει ιδιαίτερη έμφαση στην ανίχνευση και ταυτοποίηση βλαβών του πυρήνα. Παρ' όλα αυτά, οι βλάβες πυρήνα σε μετασχηματιστές εξακολουθούν να συμβαίνουν συχνά, κυρίως λόγω πολλαπλής γείωσης και κακής γείωσης του πυρήνα. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει τις μεθόδους διάγνωσης και αντιμετώπισης αυτών των δύο τύπων βλαβών.

1. Εξάλειψη Βλαβών Πολλαπλής Γείωσης

1.1 Προσωρινά μέτρα όταν δεν είναι δυνατή η αποσύνδεση του μετασχηματιστή

• Εάν υπάρχει εξωτερικός αγωγός γείωσης και το ρεύμα βλάβης είναι σχετικά μεγάλο, ο αγωγός γείωσης μπορεί προσωρινά να αποσυνδεθεί κατά τη λειτουργία. Ωστόσο, απαιτείται στενή παρακολούθηση για να αποφευχθεί η δημιουργία επιπλέουσας δυναμικής του πυρήνα μετά την εξαφάνιση του σημείου βλάβης.

• Εάν η βλάβη πολλαπλής γείωσης είναι ασταθής, μπορεί να εισαχθεί ένας μεταβλητός αντιστάτης (ροοστάτης) στο κύκλωμα εργασίας γείωσης για να περιοριστεί το ρεύμα σε τιμή κάτω από 1 A. Η τιμή της αντίστασης καθορίζεται διαιρώντας την τάση που μετράται στα άκρα του ανοιχτού κανονικού αγωγού γείωσης με το ρεύμα που διαρρέει τον αγωγό γείωσης.

• Πρέπει να χρησιμοποιηθεί χρωματογραφική ανάλυση για την παρακολούθηση του ρυθμού παραγωγής αερίου στο σημείο βλάβης.

• Μετά τον ακριβή εντοπισμό του σημείου βλάβης μέσω μετρήσεων, εάν δεν είναι δυνατή η άμεση επισκευή, η κανονική ταινία γείωσης του πυρήνα μπορεί να μεταφερθεί στην ίδια θέση με το σημείο βλάβης για να μειωθούν σημαντικά τα ρεύματα διαρροής.

1.2 Πλήρη μέτρα συντήρησης

Μόλις η παρακολούθηση επιβεβαιώσει μια βλάβη πολλαπλής γείωσης, οι μετασχηματιστές που μπορούν να απενεργοποιηθούν θα πρέπει να αποσυνδεθούν άμεσα και να επισκευαστούν πλήρως για να εξαλειφθεί εντελώς η βλάβη. Κατάλληλες μέθοδοι συντήρησης θα πρέπει να επιλέγονται ανάλογα με τον τύπο και την αιτία της πολλαπλής γείωσης. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, ακόμη και μετά την απενεργοποίηση και την αφαίρεση του πυρήνα, το σημείο βλάβης δεν μπορεί να εντοπιστεί. Για τον ακριβή εντοπισμό του σημείου γείωσης επιτόπου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ακόλουθες μέθοδοι:

• Μέθοδος DC: Αποσυνδέστε την ταινία σύνδεσης μεταξύ του πυρήνα και του πλαισίου σύσφιξης. Εφαρμόστε τάση 6 V DC στις δύο πλευρές των ελάσματων από πυριτιούχο χάλυβα του yoke. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε ένα βολτόμετρο DC για να μετρήσετε διαδοχικά την τάση μεταξύ γειτονικών ελάσματων. Το σημείο όπου η τάση δείχνει μηδέν ή αντιστρέφει την πολικότητα υποδεικνύει το σημείο βλάβης γείωσης.

• Μέθοδος AC: Εφαρμόστε τάση 220–380 V AC στο τύλιγμα χαμηλής τάσης, δημιουργώντας μαγνητική ροή στον πυρήνα. Με την ταινία σύνδεσης πυρήνα-σφιγκτήρα αποσυνδεδεμένη, χρησιμοποιήστε ένα milliαμπερόμετρο για να ανιχνεύσετε ρεύμα που υποδεικνύει βλάβη πολλαπλής γείωσης. Μετακινήστε την προβολή του milliαμπερόμετρου κατά μήκος κάθε επιπέδου ελάσματος του yoke· το σημείο όπου το ρεύμα πέφτει στο μηδέν είναι η θέση της βλάβης.

2. Ανώμαλα Φαινόμενα που Προκαλούνται από Πολλαπλή Γείωση

• Επαγόμενα ρεύματα δινών αναπτύσσονται στον πυρήνα, αυξάνοντας τις απώλειες πυρήνα και προκαλώντας τοπική υπερθέρμανση.

• Εάν μια σοβαρή πολλαπλή γείωση παραμείνει ανεπίλυτη για μεγάλο χρονικό διάστημα, η συνεχής λειτουργία θα υπερθερμάνει το λάδι και τα τυλίγματα, γερανώνοντας σταδιακά τη μόνωση λαδιού-χαρτιού. Αυτό μπορεί να προκαλέσει την υποβάθμιση και την αποφλοίωση της επίστρωσης μόνωσης μεταξύ των ελάσματος, οδηγώντας σε πιο σοβαρή υπερθέρμανση του πυρήνα και τελικά σε καύση του πυρήνα.

• Η πολύχρονη πολλαπλή γείωση επιδεινώνει το μονωτικό λάδι στους μετασχηματιστές βυθισμένους σε λάδι, παράγοντας εύφλεκτα αέρια που μπορεί να ενεργοποιήσουν τον διακόπτη Buchholz (αερίου).

• Η υπερθέρμανση του πυρήνα μπορεί να οδηγήσει σε ανθρακώσεις ξύλινων μπλοκ και εξαρτημάτων σύσφιξης μέσα στο δοχείο του μετασχηματιστή.

• Σοβαρή πολλαπλή γείωση μπορεί να κάψει τον αγωγό γείωσης, οδηγώντας σε απώλεια της κανονικής μονοπολικής γείωσης του μετασχηματιστή—μια εξαιρετικά επικίνδυνη κατάσταση.

• Η πολλαπλή γείωση μπορεί επίσης να προκαλέσει φαινόμενα μερικής εκκένωσης.

3. Λόγος για τον οποίο ο Πυρήνας Πρέπει να Γειώνεται σε Ένα Μόνο Σημείο κατά την Κανονική Λειτουργία

Κατά την κανονική λειτουργία, υπάρχει ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ των τυλιγμάτων υπό τάση και του δοχείου του μετασχηματιστή. Ο πυρήνας και άλλα μεταλλικά εξαρτήματα βρίσκονται μέσα σε αυτό το πεδίο. Λόγω της ανομοιόμορφης κατανομής της χωρητικότητας και των διαφορετικών εντάσεων πεδίου, εάν ο πυρήνας δεν είναι αξιόπιστα γειωμένος, θα εμφανιστούν φαινόμενα φόρτισης-εκφόρτισης, που θα καταστρέψουν τόσο τη στερεή όσο και τη μονωτική λάδι. Επομένως, ο πυρήνας πρέπει να γειώνεται ακριβώς σε ένα σημείο.

Ο πυρήνας αποτελείται από ελάσματα πυριτιούχου χάλυβα. Για να μειωθούν τα ρεύματα δινών, κάθε έλασμα μονώνεται από τα γειτονικά του με μικρή αντίσταση (συνήθως μόνο μερικές έως δεκάδες ohms). Ωστόσο, λόγω της πολύ υψηλής χωρητικότητας μεταξύ των ελάσματος, τα ελάσματα λειτουργούν ως αγώγιμη διαδρομή υπό εναλλασσόμενα ηλεκτρικά πεδία. Έτσι, η γείωση του πυρήνα σε ένα μόνο σημείο είναι επαρκής για να συνδέσει ολόκληρη τη στοίβα στο δυναμικό της γης.

Εάν ο πυρήνας ή τα μεταλλικά εξαρτήματά του έχουν δύο ή περισσότερα σημεία γείωσης (πολλαπλή γείωση), δημιουργείται ένας κλειστός βρόχος μεταξύ αυτών των σημείων. Αυτός ο βρόχος συνδέεται με μέρος της μαγνητικής ροής, επάγοντας ηλεκτρεγερτική δύναμη και ρεύματα διαρροής, τα οποία προκαλούν τοπική υπερθέρμανση και μπορεί ακόμη και να κάψουν τον πυρήνα.

Μόνο η μονοπολική γείωση του πυρήνα του μετασχηματιστή αποτελεί αξιόπιστη και κανονική γείωση—δηλαδή, ο πυρήνας πρέπει να γειώνεται, και πρέπει να γειώνεται ακριβώς σε ένα σημείο.

Οι βασικές παρανομαλίες είναι κυρίως αποτέλεσμα δύο παραγόντων: (1) η κακή πρακτική κατασκευής που οδηγεί σε μικροσχωματικά και (2) αξεσουάρ ή εξωτερικοί παράγοντες που προκαλούν πολυσημειακή σύνδεση στη γῆ.