نحوه تشخیص و رفع عیوب هسته ترانسفورماتور به زمین

1. رفع خطاهای چند نقطه ای زمین

(1) اقدامات اصلاحی موقت هنگامی که ترانسفورماتور نمی تواند خاموش شود:
① اگر یک سیم اتصال به زمین خارجی وجود داشته باشد و جریان خطا نسبتاً زیاد باشد، می توان سیم زمین را به طور موقت قطع کرد تا امکان ادامه کار فراهم شود. با این حال، نظارت پیشرفته برای جلوگیری از ایجاد پتانسیل شناور توسط هسته آهنی پس از ناپدید شدن نقطه خطا، الزامی است.
② اگر خطای زمین چند نقطه ای ناپایدار باشد، می توان یک رئوستات (مقاومت کشویی) را به صورت سری با سیم زمین کار متصل کرد تا جریان را به کمتر از 1A محدود کند. رئوستات باید با تقسیم ولتاژ اندازه گیری شده در سیم زمین کار باز بر جریان عبوری از آن انتخاب شود.
③ تجزیه و تحلیل گاز محلول (DGA) باید برای نظارت بر نرخ تولید گاز در نقطه خطا استفاده شود.
④ هنگامی که محل دقیق خطا از طریق اندازه‌گیری مشخص شد، اما نمی‌توان فوراً آن را تعمیر کرد، صفحه زمین معمولی هسته را می‌توان به همان موقعیتی که نقطه خطا قرار دارد تغییر مکان داد. این به طور قابل توجهی جریان گردش را کاهش می دهد.

(2) اقدامات تعمیر و نگهداری کامل:
هنگامی که یک خطای زمین چند نقطه ای شناسایی شد، ترانسفورماتورهایی که می توانند از سرویس خارج شوند باید به سرعت خاموش شوند تا عیب به طور کامل برطرف شود. اقدامات تعمیر و نگهداری خاص باید متناسب با نوع و علت اتصال زمین چند نقطه ای انجام شود. در برخی موارد، حتی پس از قطع برق ترانسفورماتور و بلند شدن هسته، نقطه عیب یافت نمی شود. برای تعیین دقیق نقطه اتصال زمین در محل، می توان از روش های زیر استفاده کرد:
① روش DC: رابط اتصال بین هسته آهنی و گیره ها را جدا کنید. 6 ولت DC را روی ورق های فولادی سیلیکونی در دو طرف یوک اعمال کنید. از یک ولت متر DC برای اندازه گیری متوالی ولتاژ بین ورق های فولادی سیلیکونی مجاور استفاده کنید. هنگامی که ولتاژ صفر می شود یا متر یک قطبیت معکوس را نشان می دهد، آن مکان خاص را می توان نقطه اتصال زمین خطا در نظر گرفت.
② روش AC: یک ولتاژ متناوب 220-380 ولت را به سیم پیچ ولتاژ پایین ترانسفورماتور وصل کنید و شار مغناطیسی را در هسته آهنی ایجاد کنید. با باز شدن اتصال بین هسته و گیره ها، از یک میلی متر برای بررسی جریان استفاده کنید. اندازه گیری نقطه به نقطه در امتداد هر سطح از یوغ با استفاده از میلی متر. هنگامی که قرائت فعلی به صفر می رسد، آن مکان نقطه خطا است.

2. پدیده‌های غیرعادی ناشی از زمین‌گیری چند نقطه‌ای
(1) جریان‌های گردابی در هسته آهنی ایجاد می‌شوند و تلفات هسته را افزایش می‌دهند و باعث گرمای بیش از حد موضعی می‌شوند.
(2) در موارد شدید اتصال زمین چند نقطه‌ای که برای مدت طولانی در حین کار مداوم درمان نشده باقی بماند، روغن و سیم‌پیچ‌ها نیز بیش از حد گرم می‌شوند و پیری عایق کاغذ روغنی را تسریع می‌کنند. این باعث می شود عایق بین لایه ای لایه های هسته کهنه شود و پوست کنده شود و منجر به گرم شدن بیش از حد هسته و سوختن هسته آهنی شود.
(3) زمین چند نقطه ای طولانی مدت روغن عایق را در ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن تخریب می کند، گازهای قابل احتراق تولید می کند و رله بوخهولتز (رله گاز) را فعال می کند.
(4) گرم شدن بیش از حد هسته آهنی باعث کربن شدن بلوک های چوبی فاصله دهنده و گیره های داخل قسمت فعال می شود.
(5) اتصال زمین چند نقطه ای شدید می تواند سیم اتصال را بسوزاند و باعث شود ترانسفورماتور زمین تک نقطه ای معمولی خود را از دست بدهد و منجر به عواقب فاجعه بار شود.
(6) زمین چند نقطه ای همچنین می تواند پدیده تخلیه را القا کند.

3. دلایلی که چرا هسته آهنی در شرایط عادی نیاز به زمین گیری تک نقطه ای دارد:
در طول کارکرد عادی، یک میدان الکتریکی بین سیم پیچ های برق دار و مخزن روغن وجود دارد. هسته آهنی و سایر اجزای فلزی در این میدان الکتریکی قرار دارند. به دلیل توزیع نابرابر خازن، قدرت میدان الکتریکی در مناطق مختلف متفاوت است. اگر هسته آهنی به طور قابل اعتمادی زمین نباشد، پدیده های شارژ و تخلیه رخ می دهد که به عایق جامد آسیب می رساند و قدرت دی الکتریک روغن را کاهش می دهد. بنابراین، هسته آهنی باید دارای یک زمین تک نقطه ای قابل اعتماد باشد.

هسته های ترانسفورماتور از ورق های فولادی سیلیکونی تشکیل شده اند. برای به حداقل رساندن جریان های گردابی، سطح خاصی از مقاومت عایق بین ورق ها وجود دارد (معمولاً از چند اهم تا چند ده اهم متغیر است). از آنجایی که ظرفیت بین لایه ای بسیار زیاد است، این شکاف ها به عنوان مسیرهای الکتریکی تحت یک میدان الکتریکی متناوب عمل می کنند. بنابراین، زمین کردن هسته تنها در یک نقطه برای بستن پتانسیل کل مجموعه انباشته شده به پتانسیل زمین کافی است.

اگر هسته آهنی یا اجزای فلزی آن در دو یا چند نقطه به زمین متصل شوند، یک حلقه بسته بین نقاط زمین ایجاد می شود. این حلقه بخشی از شار مغناطیسی را به هم متصل می‌کند و نیروی الکتروموتور (EMF) را القا می‌کند و جریانی در گردش ایجاد می‌کند که منجر به گرمای بیش از حد موضعی می‌شود و حتی ممکن است هسته آهن را بسوزاند. زمین تک نقطه ای تنها پیکربندی زمین قابل قبول و معمولی برای هسته ترانسفورماتور است. به طور خلاصه، هسته آهنی باید به زمین متصل شود، و فقط در یک نقطه.

خطاهای اصلی عمدتاً توسط دو عامل ایجاد می‌شوند: تکنیک‌های ضعیف ساخت و ساز که منجر به اتصال کوتاه می‌شود و اتصال زمین چند نقطه‌ای که توسط لوازم جانبی یا عوامل محیطی خارجی ایجاد می‌شود.