Оптимизација на методите за земјишко поврзување на јадрото и фиксаторите на електричната трансформаторна станција

Мерките за заштита од земјање на трансформаторот се поделени на две врски: Првата е земјање на нулта точка на трансформаторот. Оваа мерка за заштита го предизвикува брзото активирање на заштитни уреди и намалува јачината на краткиот колек, спречувајќи промената на напонот во нултата точка поради несбалансираност на трифазната нагласка во време на работа на трансформаторот. Ова се смета за функционално земјање на трансформаторот. Втората мерка е земјање на жерица и клампи на трансформаторот.

Оваа заштита ги спречува индуктивните напони да се развиваат на површините на жерицата и клампите поради интерни магнетни полиња во време на работа, што може да доведе до делумни дефекти од пуштање. Ова се смета за заштитно земјање на трансформаторот. За да се осигура безбедна и надежна работа на трансформаторот, оваа статија анализира и оптимизира методите на земјање специјално за жерицата и клампите на трансформаторот.

1.Важноста на земјањето на жерицата и клампите

Главните интерни компоненти на трансформаторот вклучуваат: обмотки, жерица и клампи. Обмотките формираат електричната кола на трансформаторот, жерицата чини магнетната кола, а клампите се користат главно за фиксирање на обмотките и силиконските јачини на жерицата. Во нормална работа, главните и вторичните обмотки генерираат магнетно поле кога јачината протече низ нив. Под овој магнетен услов, на површините на жерицата и клампите се развиваат индуктивни напони. 

Кога јачината на магнетното поле се зголемува, магнетниот поток постепено се зголемува, што доведува до постепено зголемување на индуктивните напони. Збогувајќи на неуниформната дистрибуција на магнетното поле, неуниформните индуктивни напони создаваат разлики во потенцијалот, што доведува до непрекинато пуштање на површините на жерицата и клампите, што води до интерни дефекти на трансформаторот. Овој напон кој предизвикува интерни дефекти од пуштање во трансформаторите се нарекува „плавајќи напон“. Поради тоа, во време на работа, жерицата и клампите на трансформаторот мора да се земјаат на една точка за да се намали и елиминираат индуктивните напони.

При земјањето на жерицата и клампите на трансформаторот, само една точка на земјање е дозволена за да се спречат циркулација на јачини помеѓу жерицата и клампите. Ако постојат две или повеќе точки на земјање, разликите во потенцијалот ќе предизвикаат циркулација на јачини помеѓу жерицата и клампите, што ќе доведе до нерегуларно зголемување на температурата внатре во трансформаторот. Ова директно ја повредува интерната тврда изолација и забрзува стареењето на изолационото масло, влијајќи на нормалниот животен век на трансформаторот.

2. Методи за земјање на жерицата и клампите и пристапи за оптимизација

Во тековните дизајни на трансформаторите во Кина, земјањето на жерицата и клампите најчесто се постигнува преку малите бушинги или изолирани болци до надворешниот резервоар на трансформаторот пред да се земја. Овој пристап за земјање е поделен на два метода:

Првиот метод на земјање (Слика 1) ги поврзува жерицата и клампите преку бушинги или изолирани болци, па потоа директно ги кратира заедно пред да се земја. Во нормална работа на трансформаторот, овој метод на земјање покажува три патеки на проток на јачина, обележани како I1, I2 и I3:

• I1: Жерица → Точка на земјање → Земја

• I2: Клампи → Точка на земјање → Земја

• I3: Жерица → Точка на земјање → Земја → Клампи

Вториот метод на земјање (Слика 2) ги поврзува жерицата и клампите преку бушинги или изолирани болци до посебни точки на земјање. Овој метод на земјање исто така покажува три патеки на проток на јачина во нормална работа:

• I1: Жерица → Точка на земјање на жерицата → Земја

• I2: Клампи → Точка на земјање на клампите → Земја

• I3: Жерица → Точка на земјање на жерицата → Земја → Точка на земјање на клампите → Клампи

Од двата методи на земјање споменати, индуктивните јачини на земјање I1 и I2 претставуваат нормални услови. Меѓутоа, индуктивната јачина на земјање I3 значително се разликува:

Во методот на земјање прикажан на Слика 1, индуктивната јачина протече низ патеката: жерица → точка на земјање → клампи, создавајќи „циркулација на јачина“ помеѓу жерицата и клампите на трансформаторот. Под термичкиот ефект на оваа јачина, интерната температура на трансформаторот нерегуларно се зголемува. Високата температура директно предизвикува деградација на тврдата изолација и стареење на изолационото масло. Дополнително, поради влијание на циркулацијата на јачина, онлајн системите за мониторинг не можат точно да измерат јачините на земјање на жерицата и клампите, што доведува до неточни дијагнози кога се појават дефекти на опремата. Затоа, првиот метод на земјање има значителни недостатоци.

Спротивно на тоа, методот на земјање прикажан на Слика 2 ги поврзува индуктивните јачини преку: жерица → точка на земјање на жерицата → земја → точка на земјање на клампите → клампи. Бидејќи јачината протече низ земја со висок отпор, не може да се формира „циркулација на јачина“ помеѓу жерицата и клампите. Ова спречува нерегуларно зголемување на температурата во трансформаторот и дозволува на онлајн системите за мониторинг да точно измерат јачините на земјање на жерицата и клампите (според DL/T 596-2021 Power Preventive Test Code, јачината на земјање на жерицата не смее да надмине 0,1 A, а јачината на земјање на клампите не смее да надмине 0,3 A во време на работа на трансформаторот). Ова прави надежни докази за детекција на интерни дефекти во трансформаторот.

За xx-223000/500 безстресен регулатор на напонот, жерицата и клампите се земјаат со методот прикажан на Слика 1, што предизвикува неколку оперативни проблеми:

(1) Во време на работа, лесно се формира „циркулација на јачина“ помеѓу интерната жерица и клампите. Термичкиот ефект предизвикува нерегуларно зголемување на температурата, забрзувајќи деградацијата на тврдата изолација и стареењето на изолационото масло, што намалува животниот век на трансформаторот.

(2) Заблудувањето на „циркулаторната струја“ не овозможува онлајн системите за мониторинг да точно измерат земјиштите струи на жерновината и фиксаторот, што го прави немогућо да се даде конклюдентна доказност за одредување на внатрешни дефекти.

(3) Индуктивните земјишти струи на жерновината и фиксаторот можат да се непрекинато измерат и да се споредат со струите кои се праќаат преку онлајн системот за да се верификува точноста на системот за мониторинг.

(4) Во време на одржуване и поправка на трансформаторот, кога се измерува изолационата отпорност помеѓу жерновина/фиксатор и земја, надворешните земјишти водници мораат да се одлучат. Бидејќи овој модел на трансформатор користи медени болци M10 (изолирани од земјата) за поврзување на жерновината и фиксаторот, кои имаат одлична проводливост, но ниска механичка јачина и лесно се чупат. Во полско работа, ограничените простории и несбалансираните сили лесно можат да предизвикаат чупање на медените болци. Затоа, поради компактната внатрешна структура на трансформаторот, решавањето на овој дефект бара подигнување на капакот на резервоарот за замена, што влијае на нормалните циклуси на одржувание и ефективноста на операциите.

Земајќи ги во предвид овие четири проблеми, за да се осигура точно детектирање на индуктивните земјишти струи на жерновината и фиксаторот во време на работа, да се продолжи животниот век на трансформаторот, да се елиминира „циркулаторната струја“ и да се спречат одржувачките операции да предизвикаат штета што ја шират опсегот на поправка, препорачливо е да се оптимизира методот на земјиште на жерновината и фиксаторот од конфигурацијата на Слика 1 до конфигурацијата на Слика 2.

3. Заклучок

Кроз детално воведување на внатрешните компоненти и функции на трансформаторот, заедно со научна анализа на дефекти што се случуваат во време на работа, успешно се извршиле модификација на дефектните делови. Овој пристап постигнува продолжување на животниот век на опремата, подобрување на безопасноста на електро-мрежата и намалување на трошоците за одржувание на опремата.