I. Causa Principal do Dano: Impacto Eletrodinámico (Cumprindo GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
A causa directa do colapso das extremidades da bobina de alta tensión é o impacto eletrodinámico instantáneo inducido pola corrente de curto-circuíto. Cando ocorre unha falla de terra monofásica no sistema (como sobrexuntamentos por raio, rotura da isolación, etc.), o transformador de terra, como camiño de corrente de falla, sofre correntes de curto-circuíto de gran amplitud e elevada taxa de subida. De acordo coa lei da forza de Ampère, os condutores da bobina están suxeitos a forzas eletrodinámicas radiais (compresión interna) e axiais (tracción/compresión) nun campo magnético forte. Se a forza eletrodinámica supera o límite de resistencia mecánica da estrutura da bobina (condutores, separadores, placas de prensado, sistemas de ligazón), causará deformación, desprazamento ou distorsión irreversibles da bobina, manifestándose finalmente como colapso das extremidades da bobina, un modo típico de falla do equipo tipo transformador baixo fallos de curto-circuíto.
II. Triggers Associados de Falhas: Sobretensión Resonante e Energización con Falhas Residuais (Cumprindo Estándares de Proteción contra Sobretensiones como DL/T 620 / IEC 60099)
Sobretensión Resonante do Sistema (Ferroresonancia / Resonancia Linear)
Unha combinación inadecuada dos parámetros do sistema (capacidade da liña, indutancia do PT, indutancia da bobina de supresión de arco, etc.) pode provocar ferroresonancia ou resonancia linear, xerando sobretensión persistente. Esta sobretensión actúa repetidamente sobre puntos débiles da isolación (aisladores envejecidos, pararraios, cubiletes, etc.), levando a terras intermitentes por arco ou roturas repetidas, facendo que o transformador de terra soporte correntes de impacto de alta frecuencia. Non só produce impactos eletrodinámicos directos, senón que tamén acelera o envejecemento térmico e eléctrico da isolación da bobina (interbobinado, intercapa e isolación principal), reducindo significativamente a súa resistencia dieléctrica e mecánica, facendo-a máis propensa ao colapso ante impactos posteriores ou durante a operación normal.
Energización con Fallos Persistentes despois dun Raio
Despois dun raio que causa unha falla de terra permanente na liña, se o punto de falla non está aislado (por exemplo, o interruptor de circuito non salta ou a indicación de falla é confusa), o persoal de mantemento restaura a enerxía erróneamente (energización con fallas), forzando o transformador de terra a pasar continuamente corrente de falla de frecuencia de rede (ben por encima do límite de deseño). A corrente excesiva sostenida provoca o efecto de caloreamento Joule I²Rt, facendo que a temperatura da bobina aumente bruscamente máis alá do límite de tolerancia da isolación (por exemplo, 105°C para a clase A), levando rapidamente ao envejecemento térmico, carbonización e perda de rendemento da isolación, resultando finalmente en curto-circuíto e quema da bobina (colapso térmico). Esta condición causa danos devastadores no equipo.
III. Esquema de Optimización: Melorar a Tolerancia do Equipo e Perfeccionar Estratexias de Proteción (Integrando Selección de Equipos, Proteción Relé e Normas de Monitorización de Estado)
Melora da Resistencia a Curto-Circuíto do Corpo do Equipo (Cumprindo GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
Requisitos de Selección: Priorizar modelos de alta resistencia a curto-circuíto verificados mediante ensaios rígidos de resistencia a curto-circuíto (por exemplo, IEC 60076-5) para compras futuras, centrando-se no deseño da estrutura da bobina (placas de prensado reforzadas, sistemas de aperto axial, estruturas de apoio radial, procesos de transposición de condutores), resistencia dos materiais e procesos de fabricación.
Reactancia Limitadora de Corrente Opcional: Instalar unha reactancia limitadora de corrente no circuito neutro do transformador de terra para suprimir eficazmente a amplitud e a taxa de subida das correntes de falla, reducindo os impactos eletrodinámicos nas bobinas. Debe verificarse simultaneamente o impacto no modo de terra do sistema e na proteción relé.
Optimización da Configuración e Axuste da Proteción Relé (Cumprindo Estándares de Proteción Relé DL/T 584 / DL/T 559)
Principio de Axuste: Os axustes de proteción contra sobrecorrente (sobrecorrente de sequencia cero, sobrecorrente inversa) do transformador de terra deben ser estritamente inferiores aos límites de estabilidade térmica e dinámica do equipo (calculados segundo GB/T 1094.5).
Coordinación Gradual: O retardo de protección do transformador de terra (por exemplo, 100A/10s) debe coordinarse fiabelmente coa protección da liña a montante (interruptor de saída). Asegurar que a protección da liña (etapa I de sequencia cero: 0,2s, etapa II: 0,7s) pode limpar rapidamente as fallas de terra na liña, evitando que o transformador de terra soporte un estrés innecesario. A protección do transformador de terra, como reserva próxima, debe ter un retardo de operación maior que o retardo máximo da protección da liña (incluíndo a gradación Δt).
Optimización dos Axustes de Proteción do Corpo do Transformador de Terra:
Fortalecemento da Capacidade de Limpeza Rápida de Fallas (Cumprindo DL/T 584 / DL/T 559)
Configuración de Proteción de Corrente de Sequencia Cero Direccional: Implementar e activar fiabelmente a proteción de corrente de sequencia cero direccional (etapas I/II) na protección da liña. O elemento direccional distingue precisamente entre liñas con fallas e sin fallas, asegurando que o interruptor da liña con falla dispare fiabelmente dentro de ≤0,2s durante fallas de terra monofásicas, aislando completamente a fonte de falla, esta é a medida de protección central para evitar danos ao transformador de terra.
Implementación de Sistemas de Monitorización Intelixente en Línea e Alerta Precoz (Cumprindo o Estándar de Monitorización de Estado DL/T 1709.1)
Monitorización en Tempo Real da Temperatura do Punto Calido da Bobina: Instalar sensores de temperatura de fibra óptica ou resistencia de platino en posicións clave das extremidades da bobina de alta tensión para lograr monitorización en tempo real con precisión ±1~2°C. Establecer alarmes multinivel (advertencia/alerta) e umbrais de disparo (calculados baseándose en modelos térmicos de clase de isolación), disparando automáticamente accións de protección cando se superan os límites para prevenir o colapso térmico.
Monitorización de Parámetros Eléctricos do Punto Neutro e Alarma de Asimetría: Monitorizar continuamente a corrente do punto neutro e o voltaxe de desprazamento do sistema (voltaxe de sequencia cero), e configurar funcións de alarma de superación de asimetría. Cando se detecten parámetros eléctricos persistentes/frequentes anómalos do punto neutro (indicando terras intermitentes, resonancia ou degradación da isolación), emitir advertencias inmediatas para intervención precoz de fallas.
Conclusións da Optimización e Recomendacións de Implementación
