I. Causa Principale del Danno: Impatto Elettrodinamico (Conformità con GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
La causa diretta del crollo delle estremità dell'avvolgimento ad alta tensione è l'impatto elettrodinamico istantaneo indotto dalla corrente di cortocircuito. Quando si verifica un guasto di messa a terra monofase nel sistema (ad esempio, sovratensioni dovute a fulmini, rottura dell'isolamento, ecc.), il trasformatore di messa a terra, come percorso della corrente di guasto, subisce correnti di cortocircuito ad ampiezza elevata e tasso di salita ripido. Secondo la legge di Ampère, i conduttori dell'avvolgimento sono soggetti a forze elettrodinamiche radiali (compressione verso l'interno) e assiali (trazione/compressione) in un campo magnetico intenso. Se la forza elettrodinamica supera il limite di resistenza meccanica della struttura dell'avvolgimento (conduttori, spaziatori, piastrine di pressione, sistemi di fissaggio), causerà una deformazione irreversibile, uno spostamento o una distorsione degli avvolgimenti, manifestandosi infine come crollo delle estremità dell'avvolgimento - una tipica modalità di fallimento dei dispositivi tipo trasformatore sotto guasti di cortocircuito.
II. Fattori Associati che Scatenano i Guasti: Sovratensione Risonante e Alimentazione con Guasti Residui (Conformità con Standard di Protezione contro le Sovratensioni come DL/T 620 / IEC 60099)
Sovratensione Risonante del Sistema (Ferroresonanza / Risonanza Lineare)
Un abbinamento improprio dei parametri del sistema (capacità della linea, induttanza del PT, induttanza della bobina di soppressione dell'arco, ecc.) può scatenare ferroresonanza o risonanza lineare, generando sovratensioni persistenti. Questa sovratensione agisce ripetutamente sui punti deboli dell'isolamento (isolatori invecchiati, parafulmini, bocchette, ecc.), causando messa a terra intermittente a guizzo o rotture ripetute, facendo sì che il trasformatore di messa a terra subisca correnti d'impulso ad alta frequenza. Ciò non solo produce direttamente impatti elettrodinamici, ma accelera anche l'invecchiamento termico ed elettrico dell'isolamento dell'avvolgimento (tra giri, tra strati e isolamento principale), riducendone significativamente la resistenza dielettrica e meccanica, rendendolo più suscettibile al crollo in seguito a impatti successivi o durante l'operazione normale.
Alimentazione con Guasti Persistenti dopo un Colpo di Fulmine
Dopo che un colpo di fulmine ha causato un guasto di messa a terra permanente nella linea, se il punto di guasto non viene isolato (ad esempio, l'interruttore non si apre o l'indicazione di guasto non è chiara), il personale di manutenzione ripristina erroneamente l'alimentazione (alimentazione con guasti), costringendo il trasformatore di messa a terra a passare continuamente corrente di guasto a frequenza di rete (ben oltre il limite di progettazione). L'overcorrente sostenuta attiva l'effetto Joule I²Rt, causando un aumento rapido della temperatura dell'avvolgimento oltre il limite di tolleranza dell'isolamento (ad esempio, 105°C per la Classe A), portando rapidamente all'invecchiamento termico, carbonizzazione e perdita delle prestazioni isolanti, culminando in un cortocircuito e bruciatura dell'avvolgimento (crollo termico). Questa condizione causa danni devastanti all'equipaggiamento.
III. Piano di Ottimizzazione: Miglioramento della Tolleranza dell'Equipaggiamento e Perfezionamento delle Strategie di Protezione (Integrazione di Norme per la Selezione dell'Equipaggiamento, Protezione Relè e Monitoraggio delle Condizioni)
Miglioramento della Resistenza ai Cortocircuiti del Corpo dell'Equipaggiamento (Conformità con GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
Requisiti di Selezione: Prioritizzare modelli a elevata resistenza ai cortocircuiti verificati attraverso rigorosi test di resistenza ai cortocircuiti (ad esempio, IEC 60076-5) per acquisti futuri, concentrandosi sul design della struttura dell'avvolgimento (piastrine di pressione rinforzate, sistemi di serraggio assiale, strutture di supporto radiale, processi di trasposizione dei conduttori), resistenza dei materiali e processi di fabbricazione.
Opzionale Reactore Limitatore di Corrente: Installare un reactore limitatore di corrente nel circuito neutrale del trasformatore di messa a terra per ridurre efficacemente l'ampiezza e il tasso di salita delle correnti di guasto, diminuendo gli impatti elettrodinamici sugli avvolgimenti. È necessario verificare contemporaneamente l'impatto sulla modalità di messa a terra del sistema e la protezione relè.
Ottimizzazione della Configurazione e delle Impostazioni della Protezione Relè (Conformità con Norme di Protezione Relè DL/T 584 / DL/T 559)
Principio di Impostazione: Le impostazioni della protezione contro sovratensione (sovratensione zero-sequence, sovratensione inversa al tempo) del trasformatore di messa a terra devono essere strettamente inferiori ai limiti di stabilità termica e dinamica dell'equipaggiamento (calcolati secondo GB/T 1094.5).
Coordinazione Graduale: Il ritardo di protezione del trasformatore di messa a terra (ad esempio, 100A/10s) deve coordinarsi in modo affidabile con la protezione a monte della linea (interruttore uscente). Assicurarsi che la protezione della linea (zero-sequence Stadio I: 0.2s, Stadio II: 0.7s) possa eliminare rapidamente i guasti di messa a terra sulla linea, prevenendo che il trasformatore di messa a terra subisca stress inutili. La protezione del trasformatore di messa a terra, come riserva vicina, deve avere un ritardo di operazione maggiore del ritardo massimo della protezione della linea (incluso il gradiente Δt).
Ottimizzazione delle Impostazioni di Protezione del Corpo del Trasformatore di Messa a Terra:
Rafforzamento della Capacità di Eliminazione Rapida dei Guasti (Conformità con DL/T 584 / DL/T 559)
Configurazione della Protezione Zero-Sequence Direzionale: Distribuire e attivare in modo affidabile la protezione della corrente zero-sequence direzionale (Stadio I/II) nella protezione della linea. L'elemento direzionale distingue accuratamente tra linee guaste e non guaste, assicurando che l'interruttore della linea guasta si apra in modo affidabile entro ≤0.2s durante i guasti di messa a terra monofase, isolando completamente la fonte di guasto - questa è la misura di protezione centrale per prevenire i danni al trasformatore di messa a terra.
Implementazione di Sistemi Intelligenti di Monitoraggio in Linea e Allarme Anticipato (Conformità con la Norma di Monitoraggio delle Condizioni DL/T 1709.1)
Monitoraggio in Tempo Reale della Temperatura dei Punti Caldi dell'Avvolgimento: Installare sensori di temperatura a fibra ottica o resistenza di platino in posizioni chiave alle estremità dell'avvolgimento ad alta tensione per ottenere un monitoraggio in tempo reale con precisione di ±1~2℃. Impostare allarmi multi-livello (avviso/allarme) e soglie di spegnimento (calcolate in base ai modelli termici della classe di isolamento), attivando automaticamente azioni di protezione quando vengono superati i limiti per prevenire il crollo termico.
Monitoraggio dei Parametri Elettrici del Punto Neutrale e Allarme di Asimmetria: Monitorare continuamente la corrente del punto neutrale e la tensione di spostamento del sistema (tensione zero-sequence), configurando funzioni di allarme per superamenti di asimmetria. Quando vengono rilevati parametri elettrici anomali persistenti/frequenti del punto neutrale (indicando messa a terra intermittente, risonanza o degradazione dell'isolamento), emettere avvisi immediati per un intervento precoce sui guasti.
Conclusioni dell'Ottimizzazione e Raccomandazioni per l'Implementazione
