Come diagnosticare ed eliminare i guasti di messa a terra del nucleo del trasformatore

1. Eliminazione dei guasti di messa a terra multipunto

(1) Misure correttive temporanee quando non è possibile spegnere il trasformatore:
① Se è presente un cavo di messa a terra esterno e la corrente di guasto è relativamente elevata, il cavo di terra può essere temporaneamente scollegato per consentire il funzionamento continuato. Tuttavia, è obbligatorio un monitoraggio rafforzato per evitare che il nucleo di ferro sviluppi un potenziale fluttuante una volta scomparso il punto di faglia.
② Se il guasto di messa a terra multipunto è instabile, è possibile collegare un reostato (resistenza scorrevole) in serie al filo di terra funzionante per limitare la corrente al di sotto di 1 A. Il reostato deve essere selezionato dividendo la tensione misurata attraverso il filo di terra aperto per la corrente che lo attraversa.
③ L'analisi dei gas disciolti (DGA) deve essere utilizzata per monitorare la velocità di generazione del gas nel punto di guasto.
④ Una volta identificata l'esatta posizione del guasto attraverso la misurazione ma non immediatamente riparabile, la normale piastra di messa a terra può essere riposizionata nella stessa posizione del punto del guasto. Ciò ridurrà significativamente la corrente circolante.

(2) Misure di manutenzione approfondite:
una volta rilevato un guasto di messa a terra multipunto, i trasformatori che possono essere messi fuori servizio devono essere spenti tempestivamente in modo che il guasto possa essere completamente eliminato. Le azioni di manutenzione specifiche dovrebbero essere adattate al tipo e alla causa della messa a terra multipunto. In alcuni casi, non è possibile individuare alcun punto di guasto anche dopo che il trasformatore è stato diseccitato e il nucleo è stato sollevato. Per individuare con precisione il punto di messa a terra sul posto, è possibile utilizzare i seguenti metodi:
① Metodo CC: scollegare il collegamento tra il nucleo di ferro e i morsetti. Applicare 6 V CC alle lamiere di acciaio al silicio su entrambi i lati del giogo. Utilizzare un voltmetro CC per misurare in sequenza la tensione tra lamiere di acciaio al silicio adiacenti. Quando la tensione è pari a zero o il contatore indica una polarità inversa, quella posizione specifica può essere considerata il punto di messa a terra del guasto.
② Metodo CA: collegare una tensione CA di 220–380 V all'avvolgimento a bassa tensione del trasformatore, stabilendo il flusso magnetico all'interno del nucleo di ferro. Con il collegamento tra il nucleo e i morsetti aperto, utilizzare un milliamperometro per verificare la corrente. Misurare punto per punto lungo ciascun livello del giogo utilizzando il milliamperometro; quando la lettura corrente scende a zero, quella posizione è il punto di guasto.

2. Fenomeni anomali causati dalla messa a terra multipunto
(1) All'interno del nucleo di ferro vengono generate correnti parassite, che aumentano le perdite del nucleo e causano un surriscaldamento localizzato.
(2) In casi gravi di messa a terra multipunto non trattata per periodi prolungati durante il funzionamento continuo, anche l'olio e gli avvolgimenti si surriscaldano, accelerando l'invecchiamento dell'isolamento in carta oleata. Ciò provoca l'invecchiamento e il distacco dell'isolamento interlaminare dei lamierini del nucleo, con conseguente ulteriore surriscaldamento del nucleo e potenziale combustione del nucleo di ferro.
(3) La messa a terra multipunto prolungata degrada l'olio isolante nei trasformatori immersi in olio, generando gas combustibili e attivando il relè Buchholz (relè gas).
(4) Il surriscaldamento del nucleo di ferro provoca la carbonizzazione dei blocchi distanziatori e dei morsetti in legno all'interno della parte attiva.
(5) Una messa a terra multipunto severa può bruciare il filo di terra, causando la perdita della normale messa a terra a punto singolo del trasformatore, con conseguenze catastrofiche.
(6) Anche la messa a terra multipunto può indurre fenomeni di scarica.

3. Motivi per cui il nucleo di ferro richiede la messa a terra a punto singolo in condizioni normali:
Durante il normale funzionamento, esiste un campo elettrico tra gli avvolgimenti energizzati e il serbatoio dell'olio. Il nucleo di ferro e altri componenti metallici risiedono all'interno di questo campo elettrico. A causa della distribuzione non uniforme della capacità, l’intensità del campo elettrico varia nelle diverse aree. Se il nucleo di ferro non è messo a terra in modo affidabile, si verificheranno fenomeni di carica e scarica, che danneggeranno il solido isolamento e ridurranno la rigidità dielettrica dell'olio. Pertanto, il nucleo di ferro deve avere una messa a terra affidabile a punto singolo.

I nuclei del trasformatore sono composti da lamiere di acciaio al silicio. Per ridurre al minimo le correnti parassite, è presente un certo livello di resistenza di isolamento tra i fogli (in genere compreso tra pochi ohm e diverse decine di ohm). Poiché la capacità interlaminare è estremamente elevata, questi spazi agiscono come percorsi elettrici sotto un campo elettrico alternato. Pertanto, la messa a terra del nucleo in un solo punto è sufficiente per fissare il potenziale dell'intero assieme impilato al potenziale di terra.

Se il nucleo di ferro o i suoi componenti metallici vengono messi a terra in due o più punti, tra i punti di messa a terra si forma un circuito chiuso. Questo circuito collega parte del flusso magnetico, inducendo una forza elettromotrice (EMF) e creando una corrente circolante, che porta a un surriscaldamento localizzato e può persino bruciare il nucleo di ferro. Una messa a terra a punto singolo è l'unica configurazione di messa a terra normale e accettabile per il nucleo di un trasformatore. Insomma, il nucleo di ferro deve essere messo a terra, e rigorosamente in un punto solo.

I guasti ai nuclei sono causati principalmente da due fattori: tecniche di costruzione inadeguate che provocano cortocircuiti e messa a terra multipunto innescata da accessori o fattori ambientali esterni.