Optimering van aardingmetodes vir kragtransformator kern en klampen

Transformator-aardingbeskermingsmaatreëls word in twee tipes verdeel: Die eerste is transformatorneutrale-punt-aarding. Hierdie beskermingsmaatregel verhoed neutraalpunt-spanningsdift as gevolg van driefase-ladingonbalans tydens transformatorbedryf, wat dit moontlik maak vir beskermtoestelle om vinnig te spring en kortsluitstroom te verminder. Dit word as funksionele aarding van die transformator beskou. Die tweede maatregel is aarding van die transformatorker en -klampe.

Hierdie beskerming verhoed die ontwikkeling van geïnduseerde spannings op die ker- en klampoppervlakke as gevolg van interne magnetiese velde tydens bedryf, wat kan lei tot deelafvoerfeilte. Dit word as beskermende aarding van die transformator beskou. Om veilige en betroubare transformatorbedryf te verseker, ontleed en optimeer hierdie artikel aardmetodes spesifiek vir transformatorkers en -klampe.

1. Belangrikheid van Ker- en Klampe-aarding

Die hoof interne komponente van 'n transformator sluit in: windings, kers en klampe. Windings vorm die elektriese sirkel van die transformator, die ker vorm die magneetkernsirkel, en klampe word hoofsaaklik gebruik om die windings en silikon-staalplaatjies van die ker vas te hou. Tydens normale bedryf genereer primêre en sekondêre spoels magneetvelde wanneer stroom deur hulle loop. Onder hierdie magneetomgewing ontwikkel geïnduseerde spannings op die oppervlakke van die ker en klampe. 

Wanneer die magneetveldsterkte toeneem, neem die magneetvlugt geleidelik toe, wat geïnduseerde spannings laat styg. As gevolg van oneweredige magneetveldverdeling, skep nie-egale geïnduseerde spannings potensiaalverskille, wat voortdurende afvoer op die ker- en klampoppervlakke veroorsaak, wat lei tot interne transformatorfeilte. Hierdie spanning wat interne afvoerfeilte in transformators veroorsaak, word "drijvende spanning" genoem. Daarom moet die transformatorker en -klampe tydens bedryf by 'n enkele punt aargradeer om geïnduseerde spannings te verminder en uit te skakel.

Wanneer die transformatorker en -klampe aargradeer word, word slegs een aardpunt toegelaat om stroomkringe tussen die ker en klampe te verhoed. Indien twee of meer aardpunte bestaan, sal potensiaalverskille stroomkringe tussen die ker en klampe veroorsaak, wat na abnormale temperatuurstygte binne die transformator lei. Dit vernietig direk die interne soliede isolasie en versnel die ouderdom van die isolasie-olie, wat die normale diensleeftyd van die transformator beïnvloed.

2. Aardmetodes vir Kers en Klampe en Optimeringsbenaderings

In China se huidige transformatorontwerpe word ker- en klampe-aarding hoofsaaklik bereik deur verbindinge via klein stoppels of geïsoleerde boutjies na die transformatorreservoirbuite te lei voordat aarding plaasvind. Hierdie aardenadering word verder verdeel in twee metodes:

Die eerste aardenode (Figuur 1) verbind die ker en klampe deur stoppels of geïsoleerde boutjies, dan korte-sirkel hulle direk saam voordat aarding plaasvind. Tyeens normale transformatorbedryf vertoon hierdie aardenode drie stroomvloeirotte, gemerk I1, I2, en I3:

• I1: Ker → Aardingterminal → Grond

• I2: Klampe → Aardingterminal → Grond

• I3: Ker → Aardingterminal → Grond → Klampe

Die tweede aardenode (Figuur 2) lei die ker en klampe via stoppels of geïsoleerde boutjies na aparte aardpunte. Hierdie aardenode vertoon ook drie stroomvloeirotte tydens normale bedryf:

• I1: Ker → Ker-aardpunt → Grond

• I2: Klampe → Klamp-aardpunt → Grond

• I3: Ker → Ker-aardpunt → Aarde → Klamp-aardpunt → Klampe

Van die twee aardenodes wat hierbo genoem is, verteenwoordig die geïnduseerde aardingstrome I1 en I2 normale toestande. Die geïnduseerde aardingstroom I3 verskil egter beduidend:

In die aardenode getoon in Figuur 1, vloei die geïnduseerde stroom deur die roete: ker → aardingterminal → klampe, wat 'n "stroomkring" tussen die transformatorker en -klampe skep. Onder die termiese effek van hierdie stroom, styg die interne temperatuur van die transformator abnormaal. Hoë temperatuur veroorsaak direk soliede isolasie-verouding en isolasie-olie-ouderdom. Addisioneel, as gevolg van die invloed van die stroomkring, kan aanlyn-monitoringstelsels die aardingstrome van die ker en klampe nie akkuraat meet nie, wat lei tot misdiagnose wanneer toestandfeilte voorkom. Daarom het die eerste aardenode beduidende nadele.

Inteendeel, in die aardenode getoon in Figuur 2, word die geïnduseerde stroom deur die roete geleid: ker → kergrond → aarde → klampgrond → klampe. Aangesien die stroom deur hoëweerstandse aarde gaan, kan geen "stroomkring" tussen die ker en klampe gevorm word nie. Dit verhoed abnormale temperatuurstygte in die transformator en laat aanlyn-monitoringstelsels die aardingstrome van beide die ker en klampe presies meet (volgens DL/T 596-2021 Energie Preventiewe Toetskode, moet die ker-aardingstroom nie oor 0,1 A en die klamp-aardingstroom nie oor 0,3 A wees tydens transformatorbedryf nie). Dit verskaf betroubare bewyse om te bepaal of interne feilte in die transformator bestaan.

Voor die xx-223000/500 geen-opwekking-spanningsregulerende energie-transformator, word die ker en klampe aargradeer deur die metode getoon in Figuur 1, wat verskeie bedryfsprobleme inhou:

(1) Tydens bedryf, kan maklik 'n "stroomkring" tussen die interne ker en klampe gevorm word. Die termiese effek veroorsaak abnormale temperatuurstygte, wat soliede isolasie-verouding en isolasie-olie-ouderdom versnel, wat die transformator se diensleeftyd verminder.

(2) As gevolg van die invloed van "sirkuleerstroom" kan aanlyn moniteringstelsels nie akkuraat die grondstrome van die kern en klemme meet nie, wat dit onmoontlik maak om oortuigende bewyse te verskaf vir die bepaling van binneste foute.

(3) Die geïnduseerde grondstrome van die kern en klemme kan kontinu gemeet en vergelyk word met lekstrome wat deur die aanlyn stelsel gemonitor word, om die akkuraatheid van die moniteringstelsel te verifieer.

(4) Tydens transformatoronderhoud en -herstel, wanneer die isolasieweerstand tussen kern/klemme en grond gemeet word, moet buitegrondleidings ontkoppel word. Aangesien hierdie transformatormodel M10-koperbolte (geïsoleerd van die grond) gebruik vir kern- en klemverbindings, wat uitmuntende geleidbaarheid het, maar lae meganiese sterkte en vatbaar is vir breek. Tydens veldoperasies kan beperkte ruimtes en onbalanserde krag maklik tot koperboltbreek lei. Gegewe die kompakte binnestruktuur van die transformator, vereis die aanspreek van hierdie fout die opligting van die tankdeksel vir vervanging, wat normale onderhoudsiklusse en bedryfsdoeltreffendheid beïnvloed.

Met inagneming van hierdie vier kwessies, om akkurate deteksie van geïnduseerde grondstrome van kern en klemme tydens operasie te verseker, die diensleeftyd van die transformator te verleng, "sirkuleerstrome" te elimineer, en om te voorkom dat onderhoudsoperasies skade veroorsaak wat die herstelomvang verbreed, word daar aanbeveel om die transformator se kern- en klemgrondmetode van die Figuur 1-konfigurasie na die Figuur 2-konfigurasie te optimiseer.

3.Sluiting

Deur 'n gedetailleerde inleiding van transformatorbinnekompone, funksies, saam met wetenskaplike analise van ontladingfoute wat tydens operasie plaasvind, is wysigings aan defektiewe dele suksesvol geïmplementeer. Hierdie benadering bereik verlengde toerustingdiensleeftyd, verbeterde kragnetveiligheid, en verminderde toerustingonderhoudkoste.