Pengoptimuman Kaedah Penyambungan ke Tanah untuk Teras dan Gantian Transformator Kuasa
Ukur lindung penghujung transformator dibahagikan kepada dua jenis: Jenis pertama adalah penghujung netral transformator. Ukuran perlindungan ini mencegah pergerakan voltan titik netral yang disebabkan oleh ketidakseimbangan beban tiga fasa semasa operasi transformator, membolehkan peranti pelindung beroperasi dengan cepat dan mengurangkan arus korsleting. Ini dianggap sebagai penghujung fungsional untuk transformator. Ukuran kedua adalah penghujung inti dan gantungan transformator.
Perlindungan ini mencegah pembentukan voltan teraruh pada permukaan inti dan gantungan akibat medan magnet dalaman semasa operasi, yang boleh menyebabkan kegagalan pelepasan separa. Ini dianggap sebagai penghujung perlindungan untuk transformator. Untuk memastikan operasi transformator yang selamat dan dapat dipercayai, artikel ini menganalisis dan mengoptimumkan kaedah-kaedah penghujung secara khusus untuk inti dan gantungan transformator.
1. Kepentingan Penghujung Inti dan Gantungan
Komponen utama dalaman transformator termasuk: lilitan, inti, dan gantungan. Lilitan membentuk litar elektrik transformator, inti membentuk litar magnet, dan gantungan digunakan secara utama untuk mengamankan lilitan dan lembaran besi silikon inti. Semasa operasi normal, lilitan primer dan sekunder menghasilkan medan magnet apabila arus mengalir melaluinya. Dalam persekitaran magnet ini, voltan teraruh berkembang pada permukaan inti dan gantungan.
Apabila kekuatan medan magnet meningkat, fluks magnetik bertambah besar, menyebabkan voltan teraruh meningkat secara beransur-ansur. Akibat penyebaran medan magnet yang tidak seragam, voltan teraruh yang tidak seragam mencipta perbezaan potensial, menyebabkan pelepasan berterusan pada permukaan inti dan gantungan, yang mengakibatkan kegagalan dalaman transformator. Voltan yang menyebabkan kegagalan pelepasan dalaman dalam transformator ini dipanggil "voltan mengapung." Oleh itu, semasa operasi, inti dan gantungan transformator mesti dihujungkan pada satu titik untuk mengurangkan dan menghapuskan voltan teraruh.
Apabila menghujungkan inti dan gantungan transformator, hanya satu titik hujung diperbolehkan untuk mencegah arus sirkulasi antara inti dan gantungan. Jika terdapat dua atau lebih titik hujung, perbezaan potensial akan menyebabkan arus sirkulasi antara inti dan gantungan, mengakibatkan peningkatan suhu abnormal di dalam transformator. Ini merosakkan isolasi pepejal dalaman secara langsung dan mempercepatkan penuaan minyak isolasi, mempengaruhi jangka hayat layanan normal transformator.
2. Kaedah Penghujung Inti dan Gantungan serta Pendekatan Pengoptimuman
Dalam reka bentuk transformator terkini di China, penghujung inti dan gantungan dicapai secara utama dengan menghubungkan melalui bushing kecil atau bolt terisolasi ke luar tangki transformator sebelum dihujungkan. Kaedah penghujung ini dibahagikan kepada dua cara:
Kaedah penghujung pertama (Gambar 1) menghubungkan inti dan gantungan melalui bushing atau bolt terisolasi, kemudian menghubungkan pendek mereka bersama-sama sebelum dihujungkan. Semasa operasi transformator normal, kaedah penghujung ini menunjukkan tiga laluan aliran arus, ditandakan I1, I2, dan I3:
I1: Inti → Terminal penghujung → Bumi
I2: Gantungan → Terminal penghujung → Bumi
I3: Inti → Terminal penghujung → Bumi → Gantungan
Kaedah penghujung kedua (Gambar 2) menghubungkan inti dan gantungan melalui bushing atau bolt terisolasi ke titik penghujung yang berasingan. Kaedah penghujung ini juga menunjukkan tiga laluan aliran arus semasa operasi normal:
I1: Inti → Titik penghujung inti → Bumi
I2: Gantungan → Titik penghujung gantungan → Bumi
I3: Inti → Titik penghujung inti → Bumi → Titik penghujung gantungan → Gantungan
Dari kedua-dua kaedah penghujung yang disebutkan di atas, arus penghujung teraruh I1 dan I2 mewakili keadaan normal. Namun, arus penghujung teraruh I3 berbeza secara signifikan:
Dalam kaedah penghujung yang ditunjukkan dalam Gambar 1, arus teraruh mengalir melalui laluan: inti → terminal penghujung → gantungan, mencipta "arus sirkulasi" antara inti dan gantungan transformator. Di bawah kesan haba arus ini, suhu dalaman transformator meningkat secara abnormal. Suhu tinggi menyebabkan penurunan isolasi pepejal dan penuaan minyak isolasi secara langsung. Selain itu, akibat pengaruh arus sirkulasi, sistem pemantauan dalam talian tidak dapat mengukur arus penghujung inti dan gantungan dengan tepat, menyebabkan diagnosis yang salah apabila kegagalan peralatan berlaku. Oleh itu, kaedah penghujung pertama mempunyai kelemahan yang signifikan.
Sebaliknya, kaedah penghujung yang ditunjukkan dalam Gambar 2 mengalirkan arus teraruh melalui: inti → penghujung inti → bumi → penghujung gantungan → gantungan. Kerana arus melewati bumi yang berdaya tahan tinggi, tidak ada "arus sirkulasi" yang dapat terbentuk antara inti dan gantungan. Ini mencegah peningkatan suhu abnormal dalam transformator dan membolehkan sistem pemantauan dalam talian mengukur arus penghujung inti dan gantungan dengan tepat (mengikut DL/T 596-2021 Kod Ujian Pencegahan Kuasa, arus penghujung inti tidak boleh melebihi 0.1 A dan arus penghujung gantungan tidak boleh melebihi 0.3 A semasa operasi transformator). Ini memberikan bukti yang boleh dipercayai untuk menentukan sama ada terdapat kegagalan dalaman dalam transformator.
Untuk transformator kuasa tanpa regulasi voltan xx-223000/500, inti dan gantungan dihujungkan menggunakan kaedah yang ditunjukkan dalam Gambar 1, yang menimbulkan beberapa isu operasi:
(1) Semasa operasi, "arus sirkulasi" mudah terbentuk antara inti dan gantungan dalaman. Kesan haba menyebabkan peningkatan suhu abnormal, mempercepatkan penurunan isolasi pepejal dan penuaan minyak isolasi, yang mengurangkan jangka hayat transformator.
(2) Disebabkan oleh pengaruh "arus sirkulasi," sistem pemantauan dalam talian tidak dapat mengukur dengan tepat arus grounding inti dan klip, menyebabkan mustahil untuk memberikan bukti yang menentu untuk menentukan kerusakan dalaman.
(3) Arus grounding induksi inti dan klip boleh diukur secara berterusan dan dibandingkan dengan arus kebocoran yang dipantau oleh sistem dalam talian untuk mengesahkan ketepatan sistem pemantauan.
(4) Semasa penyelenggaraan dan perbaikan transformator, apabila mengukur rintangan isolasi antara inti/klip dan tanah, utas grounding luar mesti diputuskan. Oleh kerana model transformator ini menggunakan baut tembaga M10 (dipisahkan dari tanah) untuk sambungan inti dan klip, yang mempunyai konduktiviti yang baik tetapi kekuatan mekanikal yang rendah dan mudah pecah. Semasa operasi lapangan, ruang sempit dan daya yang tidak seimbang boleh dengan mudah menyebabkan patah baut tembaga. Mengingat struktur dalaman transformator yang padat, penyelesaian kerusakan ini memerlukan peningkatan tutup tangki untuk penggantian, yang mempengaruhi kitaran penyelenggaraan normal dan kecekapan operasi.
Mengambil kira empat isu ini, untuk memastikan pengesanan tepat arus grounding induksi inti dan klip semasa operasi, memperpanjang usia layanan transformator, menghapuskan "arus sirkulasi," dan mencegah operasi penyelenggaraan daripada menyebabkan kerosakan yang memperluas skop perbaikan, disarankan untuk mengoptimumkan kaedah grounding inti dan klip transformator dari susunan Gambar 1 kepada susunan Gambar 2.
3.Kesimpulan
Melalui perkenalan terperinci komponen dalaman transformator dan fungsi, bersama-sama analisis saintifik tentang kerusakan pelepasan yang berlaku semasa operasi, modifikasi bahagian yang cacat telah dilaksanakan dengan berjaya. Pendekatan ini mencapai peningkatan usia layanan peralatan, peningkatan keselamatan rangkaian kuasa, dan pengurangan kos penyelenggaraan peralatan.
