I. عامل اصلی آسیب: تأثیر الکترودینامیک (مطابق با GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
دلیل مستقیم فروپاشی انتهای پیچه‌های فشار بالا، تأثیر الکترودینامیکی ناشی از جریان کوتاه مدت است. هنگامی که خطای زمینی تک‌فاز در سیستم رخ می‌دهد (مانند برق‌آبی بادی یا شکست عایق)، ترانسفورماتور زمینی به عنوان مسیر جریان خطا، جریان‌های کوتاه مدت با دامنه بالا و نرخ افزایش شدید را تحمل می‌کند. بر اساس قانون نیروی آمپر، هادی‌های پیچه تحت تأثیر نیروهای الکترودینامیکی شعاعی (فشرده‌سازی داخلی) و محوری (کشش/فشار) در یک میدان مغناطیسی قوی قرار می‌گیرند. اگر نیروی الکترودینامیکی فراتر از حد تحمل مقاومت مکانیکی ساختار پیچه (هادی‌ها، جداکننده‌ها، صفحات فشار، سیستم‌های بستن) باشد، منجر به تغییر شکل غیرقابل برگشت، جابجایی یا تحریف پیچه‌ها خواهد شد که در نهایت به فروپاشی انتهای پیچه‌ها - یک حالت شکست معمول تجهیزات ترانسفورماتوری در شرایط خطا - منجر می‌شود.
II. عوامل مشترک برانگیزه خطا: ولتاژ بیش از حد هماهنگ و تغذیه با خطاها باقی‌مانده (مطابق با استانداردهای محافظت از ولتاژ بیش از حد مانند DL/T 620 / IEC 60099)
ولتاژ بیش از حد هماهنگ سیستم (فرورونسانس / هماهنگ خطی)
تطابق نادرست پارامترهای سیستم (ظرفیت خط، القای PT، القای لوله خنثی‌ساز، و غیره) می‌تواند منجر به فرورونسانس یا هماهنگ خطی شود و ولتاژ بیش از حد پایداری ایجاد کند. این ولتاژ بیش از حد به طور مکرر بر نقاط ضعیف عایق (عایقات قدیمی، محافظ‌های برق‌آبی، بوشینگ‌ها و غیره) عمل می‌کند و منجر به زمین‌گیری متناوب با قوس الکتریکی یا شکست‌های مکرر می‌شود، که باعث می‌شود ترانسفورماتور زمینی جریان‌های ضربه‌ای با فرکانس بالا را تحمل کند. این نه تنها به طور مستقیم تأثیرات الکترودینامیکی ایجاد می‌کند بلکه همچنین سیر تیری و الکتریکی عایق پیچه (بین لایه‌ها، بین لایه‌ها و عایق اصلی) را شتاب می‌دهد، که به طور قابل توجهی مقاومت الکتریکی و مکانیکی آن را کاهش می‌دهد و آن را در مقابل تأثیرات بعدی یا عملکرد عادی بیشتر آسیب‌پذیر می‌کند.
تغذیه با خطاها باقی‌مانده پس از برخورد برق‌آبی
پس از اینکه برخورد برق‌آبی خطا دائمی زمینی در خط ایجاد می‌کند، اگر نقطه خطا جدا نشود (مثلاً مداربر قطع نشود یا نشانه خطا واضح نباشد) و کارشناسان به اشتباه تغذیه را بازگردانند (تغذیه با خطا)، ترانسفورماتور زمینی مجبور خواهد بود به طور مداوم جریان خطا با فرکانس تغذیه (که بسیار فراتر از حد طراحی است) را عبور دهد. جریان بیش از حد مداوم تأثیر Joule heating (I²Rt) را فعال می‌کند و دمای پیچه را به طور شدید افزایش می‌دهد که فراتر از حد تحمل عایق (مثلاً ۱۰۵ درجه سانتیگراد برای کلاس A) می‌رود و منجر به تیری سریع، کربن‌سازی و از دست دادن عملکرد عایق می‌شود که در نهایت به کوتاه‌شدن و سوختن پیچه (فروپاشی حرارتی) منجر می‌شود. این وضعیت خسارت ویرانگری به تجهیزات وارد می‌کند.
III. طرح بهینه‌سازی: افزایش تحمل تجهیزات و کامل کردن استراتژی‌های محافظت (تجمیع انتخاب تجهیزات، محافظت رله‌ای و استانداردهای نظارت شرایط)
بهبود مقاومت کوتاه مدت بدنه تجهیزات (مطابق با GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
نیازمندی‌های انتخاب: در خریدهای بعدی مدل‌های با مقاومت کوتاه مدت بالا که با آزمون‌های تحمل کوتاه مدت دقیق (مانند IEC 60076-5) تأیید شده‌اند را اولویت بخشیده و بر روی طراحی ساختار پیچه (صفحات فشار تقویت شده، سیستم‌های بستن محوری، ساختارهای پشتیبانی شعاعی، فرآیندهای هادی تراپوزیشن)، قدرت مواد و فرآیندهای تولید تمرکز کنید.
ریاکتور جریان‌سنج محدودکننده اختیاری: یک ریاکتور جریان‌سنج محدودکننده در مدار خنثی ترانسفورماتور زمینی نصب کنید تا دامنه و نرخ افزایش جریان‌های خطا را مؤثرانه کاهش دهید و تأثیرات الکترودینامیکی بر پیچه‌ها را کاهش دهید. تأثیر آن بر مد زمین‌گیری سیستم و محافظت رله‌ای باید همزمان تأیید شود.
بهینه‌سازی پیکربندی و تنظیم محافظت رله‌ای (مطابق با استانداردهای محافظت رله‌ای DL/T 584 / DL/T 559)
اصل تنظیم: تنظیمات محافظت از جریان بیش از حد (جریان بیش از حد صفر، جریان بیش از حد معکوس زمان) ترانسفورماتور زمینی باید به طور دقیق کمتر از حد تحمل حرارتی و دینامیکی تجهیزات (محاسبه شده بر اساس GB/T 1094.5) باشد.
هماهنگی گرادیان: تأخیر محافظت ترانسفورماتور زمینی (مثلاً ۱۰۰A/۱۰s) باید به طور مطمئن با محافظت خط بالادست (مداربر خروجی) هماهنگ باشد. مطمئن شوید که محافظت خط (مرحله صفر-۱: ۰.۲s، مرحله صفر-۲: ۰.۷s) قادر به رفع سریع خطاها در خط باشد، تا ترانسفورماتور زمینی از تنش‌های غیر ضروری بپرهیزد. محافظت ترانسفورماتور زمینی به عنوان یک پشتیبان نزدیک، باید دارای تأخیر عملیاتی بیشتر از طولانی‌ترین تأخیر محافظت خط (شامل گرادیان Δt) باشد.
بهینه‌سازی تنظیمات محافظت بدنه ترانسفورماتور زمینی:
تقویت توانایی رفع سریع خطا (مطابق با DL/T 584 / DL/T 559)
نصب سیستم‌های نظارت آنلاین هوشمند و هشدارهای اولیه (مطابق با استاندارد نظارت شرایط DL/T 1709.1)
نظارت زنده بر دمای نقطه گرم پیچه: سنسورهای دما اپتیکال یا پلاتینی را در موقعیت‌های کلیدی انتهای پیچه‌های فشار بالا نصب کنید تا نظارت زنده با دقت ±۱~۲ درجه سانتیگراد را انجام دهید. آستانه‌های هشدار (هشدار/هشدار) و قطع (محسوب شده بر اساس مدل‌های حرارتی کلاس عایق) را تنظیم کنید و هنگامی که حدود رعایت نشود، به طور خودکار عملیات محافظت را فعال کنید تا از فروپاشی حرارتی جلوگیری شود.
نظارت بر پارامترهای الکتریکی نقطه خنثی و هشدار نامتقارن: به طور مداوم جریان نقطه خنثی و ولتاژ جابجایی سیستم (ولتاژ صفر) را نظارت کنید و توابع هشدار نامتونگونه بیش از حد را تنظیم کنید. هنگامی که پارامترهای الکتریکی نقطه خنثی پایدار/متواتر غیرعادی شناسایی شود (که نشان‌دهنده زمین‌گیری متناوب، هماهنگ یا تخریب عایق است)، هشدارهای فوری را صادر کنید تا مداخله اولیه خطا انجام شود.
نتایج بهینه‌سازی و پیشنهادات اجرایی
خلاصه نتایج
تقویت تجهیزات: تجهیزات با مقاومت کوتاه مدت بالا را انتخاب کنید یا ریاکتورهای محدودکننده جریان را نصب کنید تا تحمل الکترودینامیکی افزایش یابد.
هماهنگی محافظت: مقادیر محافظت را به طور دقیق تنظیم کنید (≤ حد تحمل تجهیزات) و هماهنگی گرادیان را با محافظت جریان صفر جهت‌دار (مرحله ۱ ≤ ۰.۲s) تضمین کنید.
