I. Kernoorzaak van Schade: Elektrodynamische Impact (Overeenkomstig GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
De directe oorzaak van de instorting aan het einde van de hoogspanningswikkeling is de instantane elektrodynamische impact veroorzaakt door korte-sluiterstroom. Wanneer er een enkelefas-aardingfout in het systeem optreedt (zoals bliksemovervoltage, isolatiebreuk, enz.), fungeert de aardingsversterker als pad voor de foutstroom en ondergaat hoge-amplitude en steil-stijgende korte-sluiterstromen. Volgens de wet van Ampère worden wikkelingsleiders blootgesteld aan radiale (inwaarts drukkende) en axiale (trekkende/drukkende) elektrodynamische krachten in een sterk magnetisch veld. Als de elektrodynamische kracht de mechanische sterktegrens van de wikkelstructuur (leiders, tussenstukken, drukplaten, bindsystemen) overschrijdt, zal dit onomkeerbare vervorming, verschuiving of verdraaiing van de windingen veroorzaken, wat uiteindelijk tot de instorting aan het einde van de windingen leidt—een typische falingsmodus van transformatortype apparatuur bij korte-sluiterfouten.
II. Gerelateerde Fouttriggers: Resonantie Overvoltage en Enervering met Restfauten (Overeenkomstig Overvoltage Protectiestandaarden zoals DL/T 620 / IEC 60099)
Systeemresonantie Overvoltage (Ferroresonantie / Lineaire Resonantie)
Onjuiste match van systeemparameters (lijncondensiteit, PT-inductie, dempingsspoelinductie, enz.) kan ferroresonantie of lineaire resonantie veroorzaken, waardoor persistent overvoltage ontstaat. Dit overvoltage werkt herhaaldelijk op zwakke punten van de isolatie (verouderde isolatoren, arresters, bushings, enz.), wat leidt tot onderbroken boog-aarding of herhaalde doorbraak, waarbij de aardingsversterker wordt blootgesteld aan hoogfrequente impulsstromen. Dit veroorzaakt niet alleen rechtstreekse elektrodynamische impacten, maar versnelt ook de thermische en elektrische veroudering van de wikkelisolatie (tussen spoelen, tussen lagen, en hoofdisolatie), waardoor de dielectrica en mechanische sterkte aanzienlijk afneemt, waardoor het gevoeliger wordt voor instorting bij latere impacten of normaal gebruik.
Enervering met Persistente Fouten na Bliksemovervoltage
Na een blikseminslag die een permanente aardingfout in de lijn veroorzaakt, en als het foutpunt niet wordt geïsoleerd (bijvoorbeeld, de schakelaar tript niet of de foutindicatie is onduidelijk), herstelt het onderhoudspersoneel per ongeluk de energie (enervering met fouten), waardoor de aardingsversterker continu netfrequentiefoutstroom moet doorlaten (verre te boven het ontwerplimiet). Sustained overcurrent activeert de I²Rt Joule-verwarmingeffect, waardoor de wikkeltemperatuur sterk stijgt en de isolatietolerantiegrens (bijvoorbeeld 105°C voor Klasse A) overschrijdt, wat snel leidt tot thermische veroudering, verkoaling en verlies van isolatieprestaties, uiteindelijk resulterend in kortsluiting en brand (thermische instorting). Deze toestand veroorzaakt vernietigende schade aan het apparaat.
III. Optimalisatieplan: Verhoging van Apparaattoegankelijkheid en Verbetering van Beschermingsstrategieën (Integratie van Apparatuurselectie, Relaisbescherming en Toestandsmonitoringstandaarden)
Verhoging van de Korte-sluiterweerstand van het Apparaat (Overeenkomstig GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
Selectie-eisen: Geef voorrang aan modellen met hoge korte-sluiterweerstand die zijn getest met strenge korte-sluiterweerstandproeven (bijvoorbeeld IEC 60076-5) voor latere aankopen, met focus op wikkelconstructieontwerp (versterkte drukplaten, axiale klampsystemen, radiale steunstructuren, transpositieleiderprocessen), materiaalsterkte en productieprocessen.
Optionele Serie Stromelimiterende Reactor: Installeer een stromelimiterende reactor in de neutrale circuit van de aardingsversterker om effectief de amplitude en stijgingssnelheid van de foutstromen te onderdrukken, waardoor de elektrodynamische impact op de windingen wordt verminderd. De impact op het systeemaardingsschema en relaisbescherming moet gelijktijdig worden geverifieerd.
Optimalisatie van Relaisbeschermingsconfiguratie en Instelling (Overeenkomstig Relaisbeschermingsstandaarden DL/T 584 / DL/T 559)
Instellingsprincipe: De overstromingsbeschermingsinstellingen (nulsequentie-overstroom, inverse-tijds-overstroom) van de aardingsversterker moeten strikt lager zijn dan de thermische en dynamische stabiliteitslimieten van het apparaat (berekeningen volgens GB/T 1094.5).
Gradatiecoördinatie: De beschermingstijdvertraging van de aardingsversterker (bijvoorbeeld 100A/10s) moet betrouwbaar coördineren met de upstream lijnbescherming (uitgangscircuitbreker). Zorg ervoor dat de lijnbescherming (nulsequentie fase I: 0,2s, fase II: 0,7s) snelle korte-sluiterfouten op de lijn kan elimineren, waardoor de aardingsversterker niet onnodige spanning hoeft te verduren. De aardingsversterkerbescherming, als nabij back-up, moet een actietijdvertraging hebben die groter is dan de langste tijdvertraging van de lijnbescherming (inclusief de gradatie Δt).
Optimalisatie van de Instellingen voor de Lichaamsbescherming van de Aardingsversterker:
Versterking van de Snelle Fouteliminatiecapaciteit (Overeenkomstig DL/T 584 / DL/T 559)
Configuratie van Richtinggebonden Nulsequentie Bescherming: Implementeer en activeer betrouwbaar richtinggebonden nulsequentiestroombescherming (fase I/II) in lijnbescherming. Het richtingelement onderscheidt nauwkeurig tussen gefaulte en niet-gefaulte lijnen, zodat de circuitbreker van de gefaulte lijn betrouwbaar trips binnen ≤0,2s bij enkelefas-aardingfouten, waardoor de foutbron volledig wordt geïsoleerd—dit is de kernbeschermingsmaatregel om schade aan de aardingsversterker te voorkomen.
Inzet van Intelligent Online Monitoring en Vroegwaarschuwingssystemen (Overeenkomstig Toestandsmonitoringstandaard DL/T 1709.1)
Real-time Monitoring van de Warmtepunten van de Hoogspanningswikkeling: Installeer vezeloptische of platina weerstandstemperatuursensoren op belangrijke posities aan de einden van de hoogspanningswikkeling om real-time monitoring met ±1~2℃ precisie te bereiken. Stel meerniveaualarmen (waarschuwing/alert) en uitknopdrempels in (berekening gebaseerd op isolatieklasse thermische modellen), die automatisch beschermingsacties activeren wanneer grenzen worden overschreden om thermische instorting te voorkomen.
Monitoring van Elektrische Parameters van het Neutrale Punt en Asymmetrie Alarm: Monitor continu de neutrale puntstroom en systeemverschuivingsspanning (nulsequentiespanning), en configureer asymmetrie over-drempel alarmfuncties. Wanneer persistente/frequente abnormale elektrische parameters van het neutrale punt worden gedetecteerd (wat wijst op onderbroken aarding, resonantie of isolatieafbraak), geef onmiddellijk waarschuwingen voor vroege foutinterventie.
Optimalisatieconclusies en Implementatieaanbevelingen
