Kako otkriti i ukloniti kvar zemljenja jezgra transformatora

Zavojnice i jezgra transformatora su glavni komponenti odgovorni za prenos i transformaciju elektromagnetske energije. Osiguranje njihovog pouzdanog rada je veliki izazov. Statistički podaci pokazuju da problemi vezani uz jezgro predstavljaju treću najčešću uzroku grešaka u transformatorima. Proizvođači sve više pažnje posvećuju defektima jezgra i implementiraju tehničke poboljšanja u pogledu pouzdanog zemljenja jezgra, nadzora zemljenja jezgra i osiguravanja jednotočkastog zemljenja. Odsjeci za rad također daju veliku važnost otkrivanju i identifikaciji grešaka u jezgru. Ipak, greške u jezgru transformatora još uvijek se često pojavljuju, uglavnom zbog višetočkastog zemljenja i lošeg zemljenja jezgra. Ovaj članak uvodi metode dijagnostike i obrade ovih dvije vrste grešaka.

1. Uklanjanje grešaka višetočkastog zemljenja

1.1 Privremene mjere kada transformator ne može biti isključen iz rada

• Ako postoji vanjska zemljna povučnica i struja greške je relativno velika, zemljna povučnica može privremeno biti isključena tijekom rada. Međutim, nužno je bliski nadzor kako bi se spriječilo da jezgro razvije plivajući potencijal nakon što nestane točka greške.

• Ako je greška višetočkastog zemljenja nestabilna, u radnu zemljnicu može se umetnuti varijabilni otpornik (reostat) kako bi se ograničila struja ispod 1 A. Vrijednost otpora određuje se dijeljenjem napona mjereno na otvorenoj normalnoj zemljnoj povučnici s strujom koja teče kroz zemljnicu.

• Kromatografska analiza treba se koristiti za praćenje stope generiranja gasa na mjestu greške.

• Nakon preciznog lokiranja točke greške putem mjerenja, ako se ne može direktno popraviti, normalna zemljna povučnica jezgra može se premjestiti na isto mjesto kao točka greške kako bi se značajno smanjile cirkulacijske struje.

1.2 Kompleksne održavajuće mjere

Kada nadzor potvrdi grešku višetočkastog zemljenja, transformatori koji mogu biti isključeni trebaju biti ubrzano isključeni i potpuno odradjeni kako bi se greška potpuno uklonila. Trebaju se odabrati odgovarajuće metode održavanja temeljeno na vrsti i uzroku višetočkastog zemljenja. Međutim, u nekim slučajevima, čak i nakon isključenja i uklanjanja jezgra, točka greške se ne može pronaći. Da bi se točno locirao zemljni kontakt na mjestu, mogu se koristiti sljedeće metode:

• DC metoda: Isključite spojnici između jezgra i okvirnih štapova. Primijenite 6 V DC napon na silicijumske željezne lamine na obje strane joka. Zatim, koristeći DC voltmeter, redom mjerite napon između susjednih laminacija. Mjesto gdje napon čita nulu ili mijenja polaritet označava točku greškog zemljenja.

• AC metoda: Primijenite 220–380 V AC napon na niskonaponske zavojnice, stvarajući magnetni tok u jezgru. S spojnicama između jezgra i okvira isključenim, koristite milliampermetar za detekciju struje koja ukazuje na grešku višetočkastog zemljenja. Pomicajte probe milliampermetra duž svake laminačne razine joka; mjesto gdje struja pada na nulu je točka greške.

2. Neobični pojave uzrokovane višetočkastim zemljenjem

• U jezgru se induciraju vrtložne struje, povećavajući gubitke u jezgru i uzrokujući lokalno zagrijavanje.

• Ako težak višetočkasti kontakt ostane netretiran tijekom dugog vremena, kontinuirani rad će pretopiti ulje i zavojnice, postepeno starići uljenu-celulozninsku izolaciju. To može dovesti do deteroracije i odlupanja međulaminačne izolacijske obloge, što dovodi do još težeg pretopljenja jezgra i eventualnog pregoranja jezgra.

• Dugotrajno višetočkasto zemljenje degradira izolacijsko ulje u uljevenim transformatorima, proizvodeći gorive plinove koji mogu aktivirati Buchholz (plinski) rele.

• Prelaganje jezgra može karbonizirati drvene blokove i štapove unutar rezervoara transformatora.

• Težak višetočkasti kontakt može spaliti zemljnu povučnicu, rezultirajući gubitkom normalnog jednotočkastog zemljenja transformatora - veoma opasno stanje.

• Višetočkasto zemljenje također može uzrokovati pojave parcijalne raspršenosti.

3. Razlog zašto jezgro mora biti zemljeno samo na jednoj točki tijekom normalnog rada

Tijekom normalnog rada, električno polje postoji između napajanih zavojnica i rezervoara transformatora. Jezgro i drugi metalni dijelovi nalaze se unutar tog polja. Zbog nejednake distribucije kapacitansa i varijacija jakosti polja, ako jezgro nije pouzdano zemljeno, događaju se fenomeni nabijanja i raznabijanja, oštećujući čvrstu i uljenu izolaciju. Stoga, jezgro mora biti zemljeno samo na jednoj točki.

Jezgro sastoji se od laminacija od silicijumske čelike. Da bi se smanjile vrtložne struje, svaka lamina je izolirana od susjednih s malim otporom (obično samo nekoliko do nekoliko desetina ohma). Međutim, zbog vrlo visokog interlaminarnog kapacitansa, laminacije djeluju kao provodni put pod alterativnim električnim poljima. Stoga, zemljeno jezgro na jednoj točki dovoljno je za pričvršćivanje cijele stape na zemljni potencijal.

Ako jezgro ili njegovi metalni komponenti imaju dvije ili više točaka zemljenja (višetočkasto zemljenje), formira se zatvorena petlja između tih točaka. Ta petlja povezuje dio magnetskog toka, inducirajući elektromotornu snagu i cirkulacijske struje, što uzrokuje lokalno pretopljenje i može čak i spaliti jezgro.

Samo jednotočkasto zemljenje jezgra transformatora predstavlja pouzdano i normalno zemljenje - tj. jezgro mora biti zemljeno, i to točno na jednoj točki.

Glavne greške uglavnom su posljedica dvaju faktora: (1) loše građevinske prakse koje dovode do kracnih spojeva i (2) pribora ili vanjskih faktora koji uzrokuju višetocku zemlju.