I. Kärnorsak till Skada: Elektrodynamisk Påverkan (Enligt GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
Den direkta orsaken till kollaps av högspänningsvindningens ände är den momentana elektrodynamiska påverkan som induceras av kortslutningsströmmen. När ett enfasig jordfel uppstår i systemet (till exempel blixtningsöverspanning, isoleringsbrott, etc.), fungerar jordtransformatorn som felfströmsväg och utsätts för kortslutningsströmmar med hög amplitud och brant stigande hastighet. Enligt Amperes lag utsätts vindningsledare för radiella (intryckande) och axiella (dragande/tryckande) elektrodynamiska krafter i ett starkt magnetfält. Om elektrodynamiska krafter överstiger mekaniska styrkelgränserna för vindningsstrukturen (ledare, mellanrum, pressplattor, bindsystem), kommer det att orsaka oåterkallelig deformation, förflyttning eller förvrängning av vindningarna, vilket slutligen visar sig som kollaps av vindningens ände - en typisk felmodell för transformatorliknande utrustning vid kortslutningsfel.
II. Sammanhängande Feltriggare: Resonansöverspanning och Energiförsörjning med Restfelsituationer (Enligt Överspanningsskyddsnormer såsom DL/T 620 / IEC 60099)
Systemresonansöverspanning (Ferroresonans / Linjär resonans)
Otillräcklig matchning av systemparametrar (linjekapacitans, PT-induktans, jordningsbobins induktans, etc.) kan utlösa ferroresonans eller linjär resonans, vilket genererar bestående överspanning. Denna överspanning verkar upprepade gånger på isoleringssvaga punkter (åldrade isolatorer, skyddselement, busshälar, etc.), vilket leder till intermittenta bågejordningar eller upprepade brott, vilket gör att jordtransformatorn utsätts för högfrekventa impulskrafter. Detta producerar inte bara direkt elektrodynamiska påverkan utan förvärrar också termisk och elektrisk åldring av vindningsisoleringen (mellan varv, mellan lager och huvudisolering), vilket drastiskt minskar dess dielektriska och mekaniska styrka, vilket gör den mer benägen för kollaps under efterföljande påverkan eller normal drift.
Energiförsörjning med Bestående Fel efter Blixtningsnedslag
Efter att en blixtningsnedslag har orsakat ett permanent jordfel i ledningen, om felpunkten inte isoleras (till exempel om strömbrytaren inte slår ut eller felfrågetecken är oklara), återställer underhållspersonal felaktigt energiförsörjningen (energiförsörjning med fel), vilket tvingar jordtransformatorn att kontinuerligt passera nätfrekvensfelfström (mycket över designgränsen). Sustinerad överström utlöser I²Rt Joule-värmeeffekt, vilket leder till snabb temperaturökning i vindningen över isoleringstoleransgränsen (till exempel 105°C för klass A), vilket snabbt leder till termisk åldring, kolning och förlust av isoleringsprestanda, vilket slutligen resulterar i vindningskortslutning och bränning (termisk kollaps). Denna situation orsakar förödande skador på utrustningen.
III. Optimeringsprogram: Förbättra Utrustningens Tålighet och Perfektionera Skyddsstrategier (Integrering av Utrustningsval, Reläskydd och Tillståndsovervakningsnormer)
Förbättra Utrustningens Kortslutningstävlighet (Enligt GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
Valkrav: Prioritera modeller med hög kortslutningstävlighet verifierade genom strikta kortslutningstävlighetsprov (till exempel IEC 60076-5) för framtida inköp, med fokus på vindningsstrukturens design (förstärkta pressplattor, axiella klampsystem, radiella stödstrukturer, transpositionsledarprocesser), materialstyrka och tillverkningsprocesser.
Valfri Serieström begränsande Reaktor: Installera en strömbegränsande reaktor i neutralcircuitet av jordtransformatorn för att effektivt dämpa amplituden och stigandehastigheten av felfströmmar, vilket minskar elektrodynamiska påverkan på vindningar. Påverkan på systemets jordläge och reläskydd måste samtidigt verifieras.
Optimera Reläskyddskonfiguration och Inställning (Enligt Reläskyddsnormer DL/T 584 / DL/T 559)
Inställningsprincip: Överströmskyddsinriktning (nollsekvens överström, invers tid överström) för jordtransformatorn måste strikt vara lägre än utrustningens termiska och dynamiska stabilitetsgränser (beräknat enligt GB/T 1094.5).
Gradationskoordination: Skyddstidsfördröjningen för jordtransformatorn (till exempel 100A/10s) måste pålitligt koordineras med uppvärmningsskydd (utgångscirkelbrytare). Se till att linjeskydd (nollsekvens Etapp I: 0.2s, Etapp II: 0.7s) snabbt kan rensa jordfel på linjen, förhindrar att jordtransformatorn utsätts för onödig stress. Jordtransformatorns skydd, som nära backup, bör ha en driftstidsfördröjning som är större än den längsta tidsfördröjningen för linjeskydd (inklusive gradation Δt).
Optimering av Jordtransformatorns Kroppsskyddsinriktning:
Förstärk Snabb Felborttagning (Enligt DL/T 584 / DL/T 559)
Riktad Nollsekvensskyddskonfiguration: Distribuera och pålitligt aktivera riktad nollsekvensströmskydd (Etapp I/II) i linjeskydd. Riktelelementet skiljer exakt mellan felfulla och icke-felfulla linjer, vilket säkerställer att felfull linjes cirkelbrytare pålitligt slår ut inom ≤0.2s vid enfasig jordning, fullständigt isolerar felpunkten - detta är det kärnbara skyddsmåttet för att förhindra skador på jordtransformatorn.
Distribuera Intelligenta On-Line Övervakningssystem och Förevarningsystem (Enligt Tillståndsovervakningsnorm DL/T 1709.1)
Realtidsovervakning av Vindnings Heta Punkter: Installera optiska fiber- eller platinaresistans temperaturgivare på viktiga positioner vid högspänningsvindningens ände för att uppnå realtidsövervakning med ±1~2°C precision. Ställ in flernivåalarmer (varning/larm) och trippningsgränser (beräknade baserat på isoleringsklass termiska modeller), automatiskt utlöser skyddshandlingar när gränser överskrids för att förhindra termisk kollaps.
Neutralpunktens Elektriska Parametrar Övervakning och Asymmetri Alarm: Kontinuerlig övervakning av neutralpunktsström och systemets förskjutningsvolt (nollsekvensspänning), och konfigurera asymmetri övergränsalarmfunktion. När bestående/frekventa oregelbunden neutralpunkts elektriska parametrar upptäcks (indikerar intermittenta jordningar, resonans eller isoleringsdegenerering), utfärda omedelbara varningar för tidig felintervention.
Optimeringskonklusioner och Implementeringsrekommendationer
