Kako dijagnosticirati i eliminisati greške u zemljištu jezgra transformatora

Bobine i jezgra transformatora su primarni komponenti odgovorni za prenos i transformaciju elektromagnetske energije. Osiguranje njihovog pouzdanog rada predstavlja veliki izazov. Statistički podaci pokazuju da problemi vezani za jezgro čine treći po značaju uzrok otkaza transformatora. Proizvođači su sve više pažnje posvećivali defektima jezgra i implementirali tehničke poboljšanja u pogledu pouzdanog zemljenja jezgra, nadzora zemljenja jezgra i osiguranja jednotočkastog zemljenja. Sektori operacija takođe su dali značajan naglasak na detekciju i identifikaciju grešaka u jezgru. Ipak, greške u jezgru transformatora još uvek se često javljaju, uglavnom zbog višetočkastog zemljenja i lošeg zemljenja jezgra. Ovaj članak predstavlja metode dijagnostike i obrade ovih dve vrste grešaka.

1. Eliminacija grešaka višetočkastog zemljenja

1.1 Privremene mere kada transformator ne može biti isključen iz eksploatacije

• Ako postoji spoljašnji vod zemljenja i struja greške je relativno velika, zemljeni vod može privremeno biti isključen tokom rada. Međutim, potrebno je redovno pratiti kako bi se sprečilo da jezgro razvija plivajući potencijal nakon što nestane tačka greške.

• Ako je greška višetočkastog zemljenja nestabilna, promenljivi otpornik (reostat) može biti ubačen u radni krug zemljenja kako bi se ograničila struja ispod 1 A. Vrednost otpora određuje se deljenjem napona merenog preko otvorenog normalnog zemljenog voda sa strujom koja teče kroz zemljeni vod.

• Kromatografska analiza treba da se koristi za praćenje stope generisanja gasa na mestu greške.

• Nakon preciznog lokiranja tačke greške putem merenja, ako se greška ne može direktno popraviti, normalan trak zemljenja jezgra može biti premesten na isto mesto kao i tačka greške kako bi se značajno smanjile cirkulacione struje.

1.2 Kompletne održavane mere

Nakon što nadzor potvrdi grešku višetočkastog zemljenja, transformatori koji mogu biti isključeni trebalo je pravo vreme deaktivirati i potpuno popraviti kako bi se greška potpuno eliminisala. Pogodne metode održavanja treba izabrati na osnovu tipa i uzroka višetočkastog zemljenja. Međutim, u nekim slučajevima, čak i nakon isključivanja i uklanjanja jezgra, tačka greške se ne može pronaći. Da bi se tačno lokirao zemljeni tačka na mestu, mogu se koristiti sledeće metode:

• DC metoda: Isključiti spojnica između jezgra i oklopne rampe. Primijeniti 6 V DC napon na silicijumskoj čelici na obe strane jare. Zatim, koristeći DC voltmeter, redom meriti napon između susjednih čelic. Mesto gde napon čita nulu ili menja polaritet ukazuje na tačku greške zemljenja.

• AC metoda: Primijeniti 220–380 V AC napon na niskonaponsko svitlo, ustvarajući magnetni točak u jezgru. Sa isključenom spojnicom između jezgra i oklopne rampe, koristiti miliampermetar za detekciju struje koja ukazuje na grešku višetočkastog zemljenja. Pomeriti probu miliampermeta duž svake ravni čelic jare; mesto gde struja pada na nulu predstavlja mesto greške.

2. Anomalne pojave nastale zbog višetočkastog zemljenja

• U jezgru se indukuju vrtlog struje, povećavajući gubitke jezgra i dovodeći do lokalnog pregrejanja.

• Ako težak slučaj višetočkastog zemljenja ostane nelečen duže vreme, kontinuirana eksploatacija će pregrejati ulje i svitla, postepeno starajući ulje-papir insulaciju. To može dovesti do deteroracije i odlupavanja međusvitlinske insulacione preplete, što dovodi do još težeg pregrejanja jezgra i eventualnog spaljenja jezgra.

• Prolazno višetočkasto zemljenje degeneriše izolaciono ulje u ulje-zamrznutom transformatoru, proizvodeći gorive gasove koji mogu aktivirati Buchholz (gas) rele.

• Pregrejanje jezgra može karbonizirati drvene blokove i oklopne komponente unutar rezervoara transformatora.

• Težak slučaj višetočkastog zemljenja može spaliti vod zemljenja, rezultujući gubitkom normalnog jednotočkastog zemljenja transformatora - izuzetno opasno stanje.

• Višetočkasto zemljenje takođe može dovesti do pojava parcijalne raspršenosti.

3. Razlog zašto jezgro mora biti zemljeno samo na jednoj tački tokom normalne eksploatacije

Tijekom normalne eksploatacije, električno polje postoji između podnaglih svitla i rezervoara transformatora. Jezgro i druge metalne dijelove nalaze se unutar tog polja. Zbog nejednakog rasporeda kapaciteta i varijacije jačina polja, ako jezgro nije pouzdano zemljeno, javljaju se fenomeni nabijanja-i-isključivanja, oštećujući tanto čvrstu koliko i uljnu izolaciju. Stoga, jezgro mora biti zemljeno samo na jednoj tački.

Jezgro je sastavljeno od lamela od silicijumske čelike. Da bi se smanjile vrtlog struje, svaka lamela je izolovana od susjednih lamela malim otporom (obično samo nekoliko do desetak ohma). Međutim, zbog veoma visokog međulamelinskog kapaciteta, lamele djeluju kao provodni put pod alternativnim električnim poljima. Dakle, zemljenje jezgra na jednoj tački je dovoljno da se cijeli sloj pričvrsti na zemljanski potencijal.

Ako jezgro ili njegovi metalni komponenti imaju dvije ili više tačaka zemljenja (višetočkasto zemljenje), formira se zatvorena petlja između tih tačaka. Ta petlja se povezuje s dio magnetnog točka, indukujući elektromotornu snagu i cirkulacione struje, što dovodi do lokalnog pregrejanja i može čak i spaliti jezgro.

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

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