Cómo diagnosticar y eliminar fallas de puesta a tierra del núcleo del transformador

1. Eliminación de fallas de puesta a tierra multipunto

(1) Medidas correctivas temporales cuando el transformador no se puede apagar:
① Si hay un cable de conexión a tierra externo y la corriente de falla es relativamente alta, el cable de tierra se puede desconectar temporalmente para permitir la operación continua. Sin embargo, es obligatorio mejorar la supervisión para evitar que el núcleo de hierro desarrolle un potencial flotante una vez que desaparezca el punto de falla.
② Si la falla de conexión a tierra multipunto es inestable, se puede conectar un reóstato (resistencia deslizante) en serie con el cable de tierra de trabajo para limitar la corriente por debajo de 1A. El reóstato debe seleccionarse dividiendo el voltaje medido a través del cable de tierra de trabajo abierto por la corriente que fluye a través de él.
③ Se debe utilizar el análisis de gas disuelto (DGA) para monitorear la tasa de generación de gas en el punto de falla.
④ Una vez que se identifica la ubicación exacta de la falla mediante la medición pero no se puede reparar de inmediato, la placa de conexión a tierra del núcleo normal se puede reubicar en la misma posición que el punto de falla. Esto reducirá significativamente la corriente circulante.

(2) Medidas de mantenimiento minuciosas:
una vez que se detecta una falla de conexión a tierra multipunto, los transformadores que puedan retirarse de servicio deben apagarse de inmediato para que la falla pueda eliminarse por completo. Las acciones de mantenimiento específicas deben adaptarse al tipo y causa de la conexión a tierra multipunto. En algunos casos, no se puede encontrar ningún punto de falla incluso después de desenergizar el transformador y levantar el núcleo. Para ubicar con precisión el punto de conexión a tierra en el sitio, se pueden emplear los siguientes métodos:
① Método CC: desconecte el enlace de conexión entre el núcleo de hierro y las abrazaderas. Aplique 6 V CC a través de las láminas de acero al silicio en ambos lados del yugo. Utilice un voltímetro de CC para medir secuencialmente el voltaje entre láminas de acero al silicio adyacentes. Cuando el voltaje indica cero o el medidor indica una polaridad inversa, esa ubicación específica puede considerarse el punto de conexión a tierra de falla.
② Método de CA: conecte un voltaje de CA de 220 a 380 V al devanado de bajo voltaje del transformador, estableciendo un flujo magnético dentro del núcleo de hierro. Con el enlace de conexión entre el núcleo y las abrazaderas abierto, use un miliamperímetro para verificar la corriente. Mida punto por punto a lo largo de cada nivel del yugo usando el miliamperímetro; cuando la lectura actual cae a cero, esa ubicación es el punto de falla.

2. Fenómenos anormales causados ​​por la conexión a tierra de múltiples puntos
(1) Se generan corrientes parásitas dentro del núcleo de hierro, lo que aumenta las pérdidas del núcleo y provoca un sobrecalentamiento localizado.
(2) En casos severos de puesta a tierra multipunto que no se trata durante períodos prolongados durante el funcionamiento continuo, el aceite y los devanados también se sobrecalentarán, acelerando el envejecimiento del aislamiento de papel de aceite. Esto hace que el aislamiento interlaminar de las laminaciones del núcleo envejezca y se desprenda, lo que provoca un mayor sobrecalentamiento del núcleo y potencialmente quema el núcleo de hierro.
(3) La conexión a tierra multipunto prolongada degrada el aceite aislante en los transformadores sumergidos en aceite, generando gases combustibles y activando el relé Buchholz (relé de gas).
(4) El sobrecalentamiento del núcleo de hierro provoca la carbonización de los bloques espaciadores de madera y las abrazaderas dentro de la parte activa.
(5) Una conexión a tierra severa en múltiples puntos puede quemar el cable de conexión a tierra, lo que hace que el transformador pierda su conexión a tierra normal de un solo punto, lo que lleva a consecuencias catastróficas.
(6) La conexión a tierra multipunto también puede provocar fenómenos de descarga.

3. Razones por las que el núcleo de hierro requiere conexión a tierra en un solo punto en condiciones normales:
Durante el funcionamiento normal, existe un campo eléctrico entre los devanados energizados y el tanque de aceite. El núcleo de hierro y otros componentes metálicos residen dentro de este campo eléctrico. Debido a la distribución desigual de la capacitancia, la intensidad del campo eléctrico varía en diferentes áreas. Si el núcleo de hierro no está conectado a tierra de manera confiable, se producirán fenómenos de carga y descarga que dañarán el aislamiento sólido y reducirán la rigidez dieléctrica del aceite. Por lo tanto, el núcleo de hierro debe tener un punto único de conexión a tierra confiable.

Los núcleos de los transformadores están compuestos de láminas de acero al silicio. Para minimizar las corrientes parásitas, existe un cierto nivel de resistencia de aislamiento entre las láminas (que normalmente oscila entre unos pocos ohmios y varias decenas de ohmios). Debido a que la capacitancia interlaminar es extremadamente alta, estos espacios actúan como vías eléctricas bajo un campo eléctrico alterno. Por lo tanto, poner a tierra el núcleo en un solo punto es suficiente para fijar el potencial de todo el conjunto apilado al potencial de tierra.

Si el núcleo de hierro o sus componentes metálicos se conectan a tierra en dos o más puntos, se forma un circuito cerrado entre los puntos de conexión a tierra. Este bucle vincula parte del flujo magnético, induciendo una fuerza electromotriz (EMF) y creando una corriente circulante, lo que provoca un sobrecalentamiento localizado e incluso puede quemar el núcleo de hierro. Una conexión a tierra de un solo punto es la única configuración de conexión a tierra normal y aceptable para el núcleo de un transformador. En resumen, el núcleo de hierro debe estar conectado a tierra, y estrictamente en un solo punto.

Las fallas centrales son causadas principalmente por dos factores: técnicas de construcción deficientes que resultan en cortocircuitos y puesta a tierra multipunto provocada por accesorios o factores ambientales externos.