I. Károsodás alapvető oka: Elektrodinamikai hatás (GB/T 1094.5 / IEC 60076-5 szerint)
A nagyfeszültségű tekercs végének összeomlásának közvetlen oka a rövidzárlat áram által okozott pillanatos elektrodinamikai hatás. Amikor a rendszerben egyfázisú földelési hiba lép fel (pl. villámlás miatti túlfeszültség, izoláció megszakadása stb.), a földelő transzformátor, mint a hibajárási út, magas amplitúdójú és meredeken emelkedő rövidzárlat áramot vesz igénybe. Az Ampère erőtörvénye szerint a tekercsvezetékek erős mágneses mezőben sugárirányú (belülről nyomó) és tengelyes (húzó/nyomó) elektrodinamikai erők hatását látják. Ha az elektrodinamikai erő meghaladja a tekercs szerkezet (vezetékek, elválasztók, nyomólapok, kötegrendszerek) mechanikai erősség határértékét, ez visszafordíthatatlan torzulást, elmozdulást vagy deformációt okoz a tekercsekben, ami végül a tekercs végeinek összeomlásaként jelenik meg – ez a rövidzárlati hibák esetén a transzformátor típusú felszerelések tipikus kifogást képvisel.
II. Kapcsolódó hibaaktiváló tényezők: Részegyensúlyos túlfeszültség és maradék hibákkal történő energizálás (DL/T 620 / IEC 60099 túlfeszültség-védelemi szabványok szerint)
Rendszer részegyensúlyos túlfeszültsége (Ferrit rezonancia / Lineáris rezonancia)
A rendszer paramétereinek (vezeték kapacitása, PT induktanciája, ferromágneses csillapító induktanciája stb.) helytelen illeszkedése ferrit rezonanciát vagy lineáris rezonanciát okozhat, ami tartós túlfeszültséget generál. Ez a túlfeszültség ismétlődően hat a izoláció gyenge pontjaira (öregedett izolátorok, árnyékolók, szigetelők stb.), ami időnkénti íves földelést vagy ismétlődő megszakadásokat okoz, ami a földelő transzformátort magasfrekvenciás impulzus áramoknak veti ki. Ez nem csak közvetlen elektrodinamikai hatást okoz, de elősegíti a tekercs izolációjának (köztes, réteges és fő izoláció) hő- és elektromos öregedését is, jelentősen csökkentve annak dielektromos és mechanikai erősségét, ami azt eredményezi, hogy a következő hatások vagy normális működés során könnyebben összeomlik.
Villámlás után történő energizálás maradék hibákkal
Amikor a villámlás állandó földelési hibát okoz a vezetékben, és a hibapont nincs elkülönítve (pl. a vezetékkiindító nem ugrál vagy a hibajelzés homályos), a karbantartási személyzet tévedésből energizál (hibákkal történő energizálás), ami a földelő transzformátort arra kényszeríti, hogy állandóan hálózati frekvenciájú hibajárási áramot (messze meghaladva a tervezési határértéket) vesse igénybe. A hosszan tartó túláram a I²Rt Joule-féle hőérzékelő hatását indítja el, ami a tekercs hőmérsékletének drasztikus emelkedését okozza, ami a izoláció toleranciálépességét (pl. 105°C az A osztály esetén) messze meghaladja, gyorsan hőöregedést, szénszerűsödést és izolációs teljesítmény elvesztését okoz, ami végül a tekercs rövidzárlatához és égéséhez (hői összeomlás) vezet. Ez a feltétel súlyos károkat okoz a felszerelésnek.
III. Optimalizálási terv: Felszerelés toleranciájának növelése és védelmi stratégiák fejlesztése (Eszköz kiválasztás, relé védelem és állapotfigyelési szabványok integrálása)
Felszerelés testének rövidzárlatellenállásának javítása (GB/T 1094.5 / IEC 60076-5 szerint)
Kiválasztási követelmények: Javasolt a szigorú rövidzárlat-támadó vizsgálatokkal (pl. IEC 60076-5) megerősített, magas rövidzárlatellenállású modellek kiválasztása a következő vásárlásokhoz, különös figyelemmel a tekercs szerkezet tervezésére (erősített nyomólapok, axialis ráncoló rendszerek, sugarirányú támogató szerkezetek, vezeték transpozíciós folyamatok), anyag erősségére és gyártási folyamatra.
Opcionális soros áramkorlátozó reaktor: Áramkorlátozó reaktor telepítése a földelő transzformátor neutrális áramkörében, hogy hatékonyan csökkentse a hibajárási áramok amplitúdóját és emelkedési sebességét, csökkentve az elektrodinamikai hatást a tekercsekre. Ugyanakkor a rendszer földelési módszere és a relé védelem hatását is ellenőrizni kell.
Relé védelem konfigurációjának és beállításainak optimalizálása (DL/T 584 / DL/T 559 relé védelemi szabványok szerint)
Beállítási elv: A földelő transzformátor áramtúlmeneti védelem beállításai (nullsor áramtúlmeneti, inverz idő áramtúlmeneti) szigorúan alacsonyabbak kell legyenek, mint a felszerelés hő- és dinamikai stabilitási határértékei (GB/T 1094.5 szerint számítva).
Szintenkénti koordináció: A földelő transzformátor védelmi időkésése (pl. 100A/10s) megbízhatóan koordinált kell legyen az előzőleges vonal védelmével (kimeneti vezetékkiindító). Biztosítsa, hogy a vonal védelem (nullsor I. szint: 0.2s, II. szint: 0.7s) gyorsan tisztítja a vonal rövidzárlat hibáit, megakadályozva, hogy a földelő transzformátor további stresszen végigmenjen. A földelő transzformátor védelem, mint közeli háttér védelem, nagyobb működési időkésést kell, hogy legyen, mint a vonal védelem leghosszabb időkésése (beleértve a szintenkénti Δt-et is).
Földelő transzformátor test védelmi beállításainak optimalizálása:
Hibagyorseltüntető képesség erősítése (DL/T 584 / DL/T 559 szerint)
Irányított nullsor védelem konfigurációja: Irányított nullsor áramvédelem (I. szint/II. szint) üzembe helyezése és megbízható aktiválása a vonal védelemben. Az irányelem pontosan megkülönbözteti a hibás és nem hibás vonalakat, biztosítva, hogy a hibás vonal vezetékkiindító megbízhatóan ugrik ≤0.2s-n belül egyfázisú földelési hibák esetén, teljesen elkülönítve a hibaforrást – ez a kulcsfontosságú védelmi intézkedés a földelő transzformátor károsodásának megelőzésére.
Intelligens online figyelő és korai figyelmeztető rendszerek üzembe helyezése (Állapotfigyelési szabvány DL/T 1709.1 szerint)
Valós idejű tekercs forró pont hőmérséklet figyelése: Szerszámoptikai vagy platina ellenállás hőmérséklet érzékelők telepítése a nagyfeszültségű tekercs végének kulcspontjain, ±1~2℃ pontossággal. Több szintű riasztás (figyelmeztetés/rémítés) és átkapcsolási küszöbértékek beállítása (az izolációs osztály hőmodelljei alapján számítva), automatikus védelmi műveletek aktiválása a határok túllépése esetén, megelőzve a hői összeomlást.
Neutrális pont elektrikai paraméterei figyelése és aszimmetria riasztás: A neutrális pont áramának és a rendszer eltolódás feszültségének (nullsor feszültség) folyamatos figyelése, valamint aszimmetria túllépési riasztási funkciók beállítása. Amikor állandó vagy gyakori anomális neutrális pont elektrikai paramétereket észlel (intermittens földelés, rezonancia vagy izoláció romlását jelezve), azonnali figyelmeztetést ad, lehetővé téve a korai hibaintervenciót.
Optimalizálási következtetések és végrehajtási ajánlások
