Pagsasama-sama ng mga Paraan ng Grounding para sa Core at Clamps ng Power Transformer

Ang mga suporta ng proteksyon sa pag-ground ng transformer ay nahahati sa dalawang uri: Ang una ay ang pag-ground ng neutral point ng transformer. Ang suporta na ito ay nagpapahinto sa drift ng voltage ng neutral point na dulot ng hindi pantay na load ng tatlong phase habang ang transformer ay nagsasagawa, na nagbibigay-daan para ang mga device ng proteksyon upang mabilis na trip at bawasan ang short-circuit currents. Ito ay itinuturing na functional grounding para sa transformer. Ang pangalawang suporta ay ang pag-ground ng core at clamps ng transformer.

Ang proteksyong ito ay nagpapahinto sa pag-develop ng induced voltages sa ibabaw ng core at clamps dahil sa internal magnetic fields habang ang transformer ay nagsasagawa, na maaaring magresulta sa partial discharge faults. Ito ay itinuturing na protective grounding para sa transformer. Upang matiyak ang ligtas at maaswang operasyon ng transformer, ang artikulong ito ay nag-aanalisa at nagsasagawa ng optimisasyon ng mga pamamaraan ng pag-ground partikular para sa core at clamps ng transformer.

1.Kahalagahan ng Pag-ground ng Core at Clamps

Ang mga pangunahing komponente sa loob ng transformer ay kasama: windings, core, at clamps. Ang mga winding ay bumubuo ng electrical circuit ng transformer, ang core ay bumubuo ng magnetic circuit, at ang clamps ay pangunahing ginagamit upang i-secure ang mga winding at silicon steel sheets ng core. Habang nasa normal na operasyon, ang primary at secondary coils ay lumilikha ng mga magnetic field kapag may current na lumilipas sa kanila. Sa ilalim ng magnetic environment na ito, nagkaroon ng induced voltages sa ibabaw ng core at clamps. 

Bilang ang lakas ng magnetic field ay lumalaki, ang magnetic flux ay unti-unting lumalaki, na nagdudulot ng pagtaas ng induced voltages. Dahil sa hindi pantay na distribusyon ng magnetic field, ang hindi pantay na induced voltages ay lumilikha ng potential differences, na nagresulta sa patuloy na discharge sa ibabaw ng core at clamps, na nagdudulot ng internal transformer faults. Ang voltage na ito na nagdudulot ng internal discharge faults sa mga transformer ay tinatawag na "floating voltage." Kaya, habang nasa operasyon, ang core at clamps ng transformer kailangan mong ma-ground sa isang punto upang bawasan at alisin ang induced voltages.

Kapag ang core at clamps ng transformer ay in-ground, pinapayagan lamang ang isang grounding point upang maiwasan ang circulating currents sa pagitan ng core at clamps. Kung may dalawa o higit pang grounding points, ang potential differences ay magdudulot ng circulating currents sa pagitan ng core at clamps, na nagreresulta sa abnormal na pagtaas ng temperatura sa loob ng transformer. Ito ay direktang nagdudulot ng pinsala sa internal solid insulation at nagpapabilis ng pagtanda ng insulation oil, na nakakaapekto sa normal na serbisyo ng buhay ng transformer.

2. Mga Pamamaraan ng Pag-ground ng Core at Clamps at Mga Paraan ng Optimisasyon

Sa kasalukuyang disenyo ng mga transformer sa Tsina, ang pag-ground ng core at clamps ay pangunahing natatapos sa pamamagitan ng pag-reroute ng mga koneksyon sa pamamagitan ng maliliit na bushings o insulated bolts hanggang sa labas ng tangki ng transformer bago ma-ground. Ang pamamaraan ng pag-ground na ito ay hinihiwalay pa sa dalawang paraan:

Ang unang paraan ng pag-ground (Figure 1) ay konektado ang core at clamps sa pamamagitan ng bushings o insulated bolts, pagkatapos ay direktang short-circuited sila nang magkasama bago ma-ground. Habang nasa normal na operasyon ng transformer, ang paraan ng pag-ground na ito ay nagpapakita ng tatlong current flow paths, na may label na I1, I2, at I3:

• I1: Core → Grounding terminal → Ground

• I2: Clamps → Grounding terminal → Ground

• I3: Core → Grounding terminal → Ground → Clamps

Ang ikalawang paraan ng pag-ground (Figure 2) ay nagrere-route ang core at clamps sa pamamagitan ng bushings o insulated bolts sa hiwalay na grounding points. Ang paraan ng pag-ground na ito ay nagpapakita rin ng tatlong current flow paths habang nasa normal na operasyon:

• I1: Core → Core grounding point → Ground

• I2: Clamps → Clamp grounding point → Ground

• I3: Core → Core grounding point → Earth → Clamp grounding point → Clamps

Sa dalawang paraan ng pag-ground na nabanggit sa itaas, ang induced grounding currents na I1 at I2 ay kinakatawan ang normal na kondisyon. Gayunpaman, ang induced grounding current na I3 ay may malaking pagkakaiba:

Sa paraan ng pag-ground na ipinapakita sa Figure 1, ang induced current ay lumilipas sa ruta: core → grounding terminal → clamps, na lumilikha ng "circulating current" sa pagitan ng core at clamps ng transformer. Sa ilalim ng thermal effect ng current na ito, ang internal temperature ng transformer ay abnormal na tumataas. Ang mataas na temperatura ay direktang nagdudulot ng degradation ng solid insulation at pagtanda ng insulation oil. Bukod dito, dahil sa impluwensya ng circulating current, ang mga online monitoring systems ay hindi maaaring accurately measure ang grounding currents ng core at clamps, na nagdudulot ng misdiagnosis kapag mayroong equipment faults. Kaya, ang unang paraan ng pag-ground ay may malaking kahinaan.

Sapagkat, ang paraan ng pag-ground na ipinapakita sa Figure 2 ay lumilipas ang induced current sa: core → core ground → earth → clamp ground → clamps. Dahil ang current ay lumilipas sa high-resistance earth, walang "circulating current" ang maaaring lumikha sa pagitan ng core at clamps. Ito ay nagpapahinto sa abnormal na pagtaas ng temperatura ng transformer at nagbibigay-daan sa mga online monitoring systems na accurate na measure ang grounding currents ng parehong core at clamps (ayon sa DL/T 596-2021 Power Preventive Test Code, ang core grounding current ay hindi dapat lumampas sa 0.1 A at ang clamp grounding current ay hindi dapat lumampas sa 0.3 A habang ang transformer ay nagsasagawa). Ito ay nagbibigay ng reliable na ebidensya para sa pagtukoy kung mayroong internal faults sa loob ng transformer.

Para sa xx-223000/500 no-excitation voltage regulating power transformer, ang core at clamps ay in-ground gamit ang paraan na ipinapakita sa Figure 1, na nagpapakita ng ilang operational issues:

(1) Habang nasa operasyon, madali na lumilikha ang "circulating current" sa pagitan ng internal core at clamps. Ang thermal effect ay nagdudulot ng abnormal na pagtaas ng temperatura, na nagpapabilis ng degradation ng solid insulation at pagtanda ng insulation oil, na nagbabawas sa serbisyo ng buhay ng transformer.

(2) Dahil sa impluwensya ng "circulating current," ang mga online monitoring system ay hindi maaaring masuri nang tama ang grounding currents ng core at clamps, kaya hindi ito maaaring magbigay ng matatag na ebidensya para sa pagtukoy ng mga internal fault.

(3) Ang mga induced grounding currents ng core at clamps ay maaaring masukat nang patuloy at ikumpara sa leakage currents na inomonitor ng online system upang i-verify ang katumpakan ng monitoring system.

(4) Sa panahon ng maintenance at pagsasalba ng transformer, kapag sinusukat ang insulation resistance sa pagitan ng core/clamps at ground, kailangan talikurin ang external grounding leads. Dahil gumagamit ang modelo ng transformer na ito ng M10 copper bolts (na insulate mula sa ground) para sa koneksyon ng core at clamps, na may mahusay na konduktibidad ngunit mababang mechanical strength at madaling ma-break. Sa field operations, ang limitadong espasyo at imbalanced forces ay madaling makapagdulot ng pag-rupture ng copper bolts. Bilang resulta ng kompakto na internal structure ng transformer, ang pag-aaddress sa kasalukuyang fault ay nangangailangan ng pag-raise ng tank cover para sa pagpalit, na nakakaapekto sa normal na maintenance cycles at operational efficiency.

Bilang pagbibigay-daan sa apat na isyung ito, upang masiguro ang tama at wastong deteksiyon ng induced grounding currents ng core at clamps habang nasa operasyon, palawakin ang serbisyo ng buhay ng transformer, alisin ang "circulating currents," at iwasan ang pagkasira na dulot ng mga operasyon sa maintenance na maaaring mapalawak ang saklaw ng repair, inirerekomenda ang pag-optimize ng grounding method ng core at clamps mula sa Figure 1 configuration hanggang sa Figure 2 configuration.

3.Pagtatapos

Sa pamamagitan ng detalyadong pagpapakilala sa mga internal components at functions ng transformer, kasama ang siyentipikong analisis ng mga discharge faults na nangyayari habang nasa operasyon, matagumpay na na-implement ang mga modipikasyon sa mga defective parts. Ang approach na ito ay nagtatagumpay sa paghahaba ng buhay ng equipment, pag-iimprove ng kaligtasan ng power grid, at pagbawas ng cost ng maintenance ng equipment.