So diagnostizieren und beseitigen Sie Erdungsfehler im Transformatorkern

1. Beseitigung von Mehrpunkt-Erdungsfehlern

(1) Vorübergehende Abhilfemaßnahmen, wenn der Transformator nicht abgeschaltet werden kann:
① Wenn eine externe Erdungsleitung vorhanden ist und der Fehlerstrom relativ hoch ist, kann die Erdungsleitung vorübergehend getrennt werden, um den weiteren Betrieb zu ermöglichen. Allerdings ist eine verstärkte Überwachung zwingend erforderlich, um zu verhindern, dass der Eisenkern ein schwebendes Potenzial entwickelt, sobald die Fehlerstelle verschwindet.
② Wenn der Mehrpunkt-Erdungsfehler instabil ist, kann ein Rheostat (Schiebewiderstand) in Reihe mit dem Arbeitserdungskabel geschaltet werden, um den Strom auf unter 1 A zu begrenzen. Der Rheostat sollte ausgewählt werden, indem die gemessene Spannung am offenen Arbeitserdungsdraht durch den durch ihn fließenden Strom geteilt wird.
③ Die Analyse gelöster Gase (DGA) muss verwendet werden, um die Gaserzeugungsrate am Fehlerpunkt zu überwachen.
④ Sobald der genaue Fehlerort durch Messung identifiziert wurde, aber nicht sofort repariert werden kann, kann die normale Kernerdungsplatte an die gleiche Position wie der Fehlerpunkt versetzt werden. Dadurch wird der Umlaufstrom deutlich reduziert.

(2) Gründliche Wartungsmaßnahmen:
Sobald ein Mehrpunkt-Erdungsfehler erkannt wird, sollten außer Betrieb genommene Transformatoren umgehend abgeschaltet werden, damit der Fehler vollständig behoben werden kann. Spezifische Wartungsmaßnahmen sollten auf die Art und Ursache der Mehrpunkterdung zugeschnitten sein. In manchen Fällen kann auch nach dem Abschalten des Transformators und dem Anheben des Kerns keine Fehlerstelle gefunden werden. Um den Erdungspunkt vor Ort genau zu lokalisieren, können die folgenden Methoden angewendet werden:
① DC-Methode: Trennen Sie die Verbindungsverbindung zwischen dem Eisenkern und den Klemmen. Legen Sie 6 V Gleichstrom an die Siliziumstahlbleche auf beiden Seiten des Jochs an. Verwenden Sie ein Gleichstromvoltmeter, um nacheinander die Spannung zwischen benachbarten Siliziumstahlblechen zu messen. Wenn die Spannung Null anzeigt oder das Messgerät eine umgekehrte Polarität anzeigt, kann dieser bestimmte Ort als Fehlererdungspunkt betrachtet werden.
② Wechselstrommethode: Schließen Sie eine Wechselspannung von 220–380 V an die Niederspannungswicklung des Transformators an, um einen magnetischen Fluss im Eisenkern herzustellen. Überprüfen Sie bei geöffneter Verbindungsverbindung zwischen Kern und Klemmen den Strom mit einem Milliamperemeter. Messen Sie mit dem Milliamperemeter Punkt für Punkt entlang jeder Ebene des Jochs. Wenn der aktuelle Messwert auf Null fällt, ist diese Stelle der Fehlerpunkt.

2. Abnormale Phänomene durch Mehrpunkterdung
(1) Im Eisenkern werden Wirbelströme erzeugt, die die Kernverluste erhöhen und örtliche Überhitzung verursachen.
(2) In schweren Fällen von Mehrpunkterdung, die über längere Zeiträume im Dauerbetrieb unbehandelt bleibt, kommt es auch zu einer Überhitzung des Öls und der Wicklungen, was die Alterung der Öl-Papier-Isolierung beschleunigt. Dies führt dazu, dass die interlaminare Isolierung der Kernlamellen altert und sich ablöst, was zu einer weiteren Überhitzung des Kerns und möglicherweise zum Durchbrennen des Eisenkerns führt.
(3) Eine längere Erdung an mehreren Punkten verschlechtert das Isolieröl in Öltransformatoren, wodurch brennbare Gase entstehen und das Buchholzrelais (Gasrelais) auslöst.
(4) Eine Überhitzung des Eisenkerns führt zur Karbonisierung der hölzernen Abstandsblöcke und Klammern im Inneren des aktiven Teils.
(5) Bei einer starken Mehrpunkterdung kann das Erdungskabel durchbrennen, wodurch der Transformator seine normale Einzelpunkterdung verliert, was katastrophale Folgen hat.
(6) Auch eine Mehrpunkterdung kann zu Entladungsphänomenen führen.

3. Gründe, warum der Eisenkern unter normalen Bedingungen eine Einzelpunkterdung erfordert:
Während des normalen Betriebs besteht zwischen den unter Spannung stehenden Wicklungen und dem Öltank ein elektrisches Feld. Der Eisenkern und andere metallische Komponenten befinden sich in diesem elektrischen Feld. Aufgrund der ungleichmäßigen Kapazitätsverteilung variiert die elektrische Feldstärke in verschiedenen Bereichen. Wenn der Eisenkern nicht zuverlässig geerdet ist, kommt es zu Lade- und Entladephänomenen, die die Feststoffisolierung schädigen und die Spannungsfestigkeit des Öls verringern. Daher muss der Eisenkern über eine zuverlässige Einzelpunkterdung verfügen.

Transformatorkerne bestehen aus Siliziumstahlblechen. Um Wirbelströme zu minimieren, besteht zwischen den Blechen ein gewisser Isolationswiderstand (normalerweise im Bereich von wenigen Ohm bis zu mehreren zehn Ohm). Da die interlaminare Kapazität extrem hoch ist, wirken diese Lücken als elektrische Pfade unter einem elektrischen Wechselfeld. Somit reicht die Erdung des Kerns an nur einem Punkt aus, um das Potenzial der gesamten gestapelten Anordnung auf Erdpotenzial zu legen.

Wenn der Eisenkern oder seine metallischen Bestandteile an zwei oder mehr Punkten geerdet sind, bildet sich zwischen den Erdungspunkten ein geschlossener Kreis. Diese Schleife verknüpft einen Teil des magnetischen Flusses, induziert eine elektromotorische Kraft (EMF) und erzeugt einen zirkulierenden Strom, der zu örtlicher Überhitzung führt und sogar zum Durchbrennen des Eisenkerns führen kann. Eine Einzelpunkterdung ist die einzig akzeptable und normale Erdungskonfiguration für einen Transformatorkern. Kurz gesagt, der Eisenkern muss geerdet sein, und zwar ausschließlich an einem Punkt.

Kernfehler werden hauptsächlich durch zwei Faktoren verursacht: schlechte Konstruktionstechniken, die zu Kurzschlüssen führen, und Mehrpunkterdung, die durch Zubehör oder externe Umweltfaktoren ausgelöst wird.