چگونه میتوان خطاهای زمینگیری هسته ترانسفورماتور را تشخیص داد و حذف کرد
پیچهها و هسته ترانسفورماتور اجزای اصلی مسئول انتقال و تبدیل انرژی الکترومغناطیسی هستند. اطمینان از عملکرد قابل اعتماد آنها یک نگرانی مهم است. دادههای آماری نشان میدهد که مشکلات مربوط به هسته سومین عامل بروز خرابی در ترانسفورماتورها است. تولیدکنندگان توجه بیشتری به عیوب هسته پرداخته و بهبودهای فنی در مورد زمینگذاری قابل اعتماد هسته، نظارت بر زمینگذاری هسته و تضمین زمینگذاری یک نقطهای اعمال کردهاند. بخشهای عملیاتی نیز تاکید زیادی بر تشخیص و شناسایی خطاها در هسته داشتهاند. با این حال، خطاها در هسته ترانسفورماتورها هنوز به طور مداوم رخ میدهند، عمدتاً به دلیل زمینگذاری چند نقطهای و زمینگذاری ضعیف هسته. این مقاله روشهای تشخیص و رفع این دو نوع خطا را معرفی میکند.
1. رفع خطاها ناشی از زمینگذاری چند نقطهای
1.1 تدارکات موقت وقتی که ترانسفورماتور نمیتواند از خدمت خارج شود
اگر یک سیم زمین خارجی وجود دارد و جریان خطا نسبتاً زیاد است، میتوان سیم زمین را به صورت موقت در حین عملیات جدا کرد. با این حال، نظارت دقیق ضروری است تا جلوی ایجاد پتانسیل شناور در هسته بعد از ناپدید شدن نقطه خطا گرفته شود.
اگر خطا ناشی از زمینگذاری چند نقطهای ناپایدار است، میتوان یک مقاومت متغیر (ریزوستات) را در مدار زمینگذاری کاری قرار داد تا جریان را زیر 1 آمپر محدود کند. مقدار مقاومت با تقسیم ولتاژ اندازهگیری شده روی سیم زمین عادی به جریان عبوری از سیم زمین تعیین میشود.
باید از تحلیل کرومتوگرافی برای نظارت بر نرخ تولید گاز در محل خطا استفاده شود.
بعد از موقعیتیابی دقیق نقطه خطا از طریق اندازهگیریها، اگر نمیتوان آن را به طور مستقیم تعمیر کرد، میتوان ریسمان زمینگذاری هسته عادی را به همان موقعیت نقطه خطا منتقل کرد تا جریانهای حلقهای به طور قابل توجهی کاهش یابند.
1.2 تدارکات نگهداری کامل
هر گاه نظارت خطا ناشی از زمینگذاری چند نقطهای را تأیید کند، ترانسفورماتورهایی که میتوانند خاموش شوند باید به سرعت خاموش شده و به طور کامل تعمیر شوند تا خطا به طور کامل رفع شود. روشهای نگهداری مناسب باید بر اساس نوع و دلیل زمینگذاری چند نقطهای انتخاب شوند. با این حال، در برخی موارد حتی بعد از خاموشی و خارج کردن هسته، نقطه خطا پیدا نمیشود. برای موقعیتیابی دقیق نقطه زمینگذاری در محل، میتوان از روشهای زیر استفاده کرد:
روش دیسی: ریسمان پیوند بین هسته و چارچوب فشاری را جدا کنید. ولتاژ دیسی 6 ولت را روی لایههای فولاد سیلیکونی دو طرف داس قرار دهید. سپس با استفاده از ولتمتر دیسی ولتاژ بین لایههای مجاور را به ترتیب اندازهگیری کنید. محلی که ولتاژ صفر یا قطبیت معکوس میشود نقطه خطا زمینگذاری است.
روش ایسی: ولتاژ ایسی 220-380 ولت را به پیچه فشار ضعیف اعمال کنید تا فلوکس مغناطیسی در هسته ایجاد شود. با ریسمان پیوند بین هسته و چارچوب فشاری جدا شده، از آمپرمتر میلیآمپری برای تشخیص جریان ناشی از خطا چند نقطهای استفاده کنید. انتهای آمپرمتر را در طول هر سطح لایههای داس حرکت دهید؛ محلی که جریان به صفر میرسد محل خطا است.
2. پدیدههای غیرعادی ناشی از زمینگذاری چند نقطهای
جریانهای دورانی در هسته القاء میشوند که باعث افزایش تلفات هسته و گرم شدن محلی میشود.
اگر خطا ناشی از زمینگذاری چند نقطهای شدید بدون درمان برای مدت طولانی بماند، عملکرد مداوم باعث گرم شدن روغن و پیچهها میشود و به تدریج عایق روغن-کاغذی قدیمی میشود. این ممکن است باعث تخریب و پوستهافتادن پوشش عایق بین لایهها شود و به گرم شدن شدیدتر هسته و در نهایت سوختن هسته منجر شود.
زمینگذاری چند نقطهای طولانی مدت باعث تخریب روغن عایق در ترانسفورماتورهای روغنی میشود و گازهای قابل اشتعال تولید میکند که ممکن است رله بوخولتس (گاز) را فعال کند.
گرم شدن هسته میتواند بلوکهای چوبی و اجزای فشاری داخل ظرف ترانسفورماتور را کربنیزه کند.
زمینگذاری چند نقطهای شدید ممکن است سیم زمینگذاری را بسوزاند و باعث از دست دادن زمینگذاری یک نقطهای عادی ترانسفورماتور شود که یک وضعیت بسیار خطرناک است.
زمینگذاری چند نقطهای میتواند باعث پدیدههای تخلیه جزئی شود.
3. دلیل اینکه هسته باید در طی عملیات عادی تنها در یک نقطه زمینگذاری شود
در طی عملیات عادی، یک میدان الکتریکی بین پیچههای تغذیه شده و ظرف ترانسفورماتور وجود دارد. هسته و سایر اجزای فلزی در این میدان قرار دارند. به دلیل توزیع نامساوی ظرفیت و اختلاف شدت میدان، اگر هسته به طور قابل اعتماد زمینگذاری نشود، پدیدههای شارژ-ریزش رخ میدهند که باعث آسیب به عایقات جامد و روغنی میشود. بنابراین، هسته باید تنها در یک نقطه زمینگذاری شود.
هسته از لایههای فولاد سیلیکونی تشکیل شده است. برای کاهش جریانهای دورانی، هر لایه با مقاومت کوچکی (معمولاً فقط چند تا چند ده اهم) از لایههای مجاور جدا شده است. با این حال، به دلیل ظرفیت بین لایهای بسیار بالا، لایهها تحت میدانهای الکتریکی متناوب به عنوان مسیر رسانا عمل میکنند. بنابراین، زمینگذاری هسته در یک نقطه کافی است تا تمام پکیج به پتانسیل زمین متصل شود.
اگر هسته یا اجزای فلزی آن دو یا چند نقطه زمینگذاری (زمینگذاری چند نقطهای) داشته باشد، یک حلقه بسته بین این نقاط تشکیل میشود. این حلقه بخشی از فلوکس مغناطیسی را پیوند میدهد و باعث القاء دیفرانسیل الکتریکی و جریانهای حلقهای میشود که باعث گرم شدن محلی و حتی سوختن هسته میشود.
تنها زمینگذاری یک نقطهای هسته ترانسفورماتور زمینگذاری قابل اعتماد و عادی است—یعنی هسته باید زمینگذاری شود و باید تنها در یک نقطه زمینگذاری شود.
عیوب اصلی عمدتاً به دلیل دو عامل ایجاد میشوند: (۱) روشهای ساخت و ساز ضعیف منجر به کم برد، و (۲) لوازم جانبی یا عوامل خارجی باعث ایجاد زمینگذاری چند نقطهای میشوند.
