Jak diagnozować i eliminować usterki uziemienia rdzenia transformatora

1. Eliminacja uszkodzeń uziemienia wielopunktowego

(1) Tymczasowe środki zaradcze, gdy transformatora nie można wyłączyć:
① Jeżeli występuje zewnętrzny przewód uziemiający, a prąd zwarciowy jest stosunkowo wysoki, przewód uziemiający można tymczasowo odłączyć, aby umożliwić dalszą pracę. Jednakże wzmocnione monitorowanie jest obowiązkowe, aby zapobiec powstaniu w rdzeniu żelaznym potencjału pływającego po zniknięciu punktu zwarcia.
② Jeżeli uszkodzenie uziemienia wielopunktowego jest niestabilne, można podłączyć szeregowo reostat (rezystor przesuwny) do roboczego przewodu uziemiającego, aby ograniczyć prąd do wartości poniżej 1A. Reostat należy dobrać dzieląc zmierzone napięcie na otwartym przewodzie uziemienia roboczego przez przepływający przez niego prąd.
③ Do monitorowania szybkości wytwarzania gazu w miejscu uszkodzenia należy zastosować analizę rozpuszczonego gazu (DGA).
④ Po ustaleniu dokładnej lokalizacji uszkodzenia na podstawie pomiarów, ale nie dającej się natychmiast naprawić, normalną płytkę uziemiającą rdzeń można przenieść w to samo miejsce, w którym znajduje się punkt uszkodzenia. To znacznie zmniejszy prąd krążący.

(2) Dokładne środki konserwacyjne:
Po wykryciu wielopunktowego uszkodzenia uziemienia transformatory, które można wycofać z eksploatacji, należy natychmiast wyłączyć, aby można było całkowicie wyeliminować usterkę. Konkretne czynności konserwacyjne należy dostosować do rodzaju i przyczyny uziemienia wielopunktowego. W niektórych przypadkach nie można znaleźć żadnego punktu zwarcia nawet po odłączeniu napięcia od transformatora i podniesieniu rdzenia. Aby dokładnie zlokalizować punkt uziemienia na miejscu, można zastosować następujące metody:
① Metoda DC: Odłączyć połączenie pomiędzy żelaznym rdzeniem a zaciskami. Zastosuj napięcie 6 V DC na arkusze stali krzemowej po obu stronach jarzma. Użyj woltomierza prądu stałego, aby po kolei zmierzyć napięcie pomiędzy sąsiadującymi arkuszami stali krzemowej. Kiedy napięcie wskazuje zero lub miernik wskazuje odwrotną polaryzację, tę konkretną lokalizację można uznać za punkt uziemienia zwarcia.
② Metoda prądu przemiennego: Podłącz napięcie prądu przemiennego 220–380 V do uzwojenia niskiego napięcia transformatora, ustalając strumień magnetyczny w żelaznym rdzeniu. Po otwarciu złącza między rdzeniem a zaciskami użyj miliamperomierza, aby sprawdzić prąd. Zmierz punkt po punkcie wzdłuż każdego poziomu jarzma za pomocą miliamperomierza; gdy bieżący odczyt spadnie do zera, ta lokalizacja jest punktem uszkodzenia.

2. Nienormalne zjawiska spowodowane uziemieniem wielopunktowym
(1) W żelaznym rdzeniu generowane są prądy wirowe, zwiększające straty w rdzeniu i powodujące miejscowe przegrzanie.
(2) W ciężkich przypadkach uziemienia wielopunktowego pozostawionego bez leczenia przez dłuższy czas podczas ciągłej pracy, olej i uzwojenia również ulegną przegrzaniu, przyspieszając starzenie się izolacji papierowo-olejowej. Powoduje to starzenie się i odklejanie izolacji międzywarstwowej warstw rdzenia, co prowadzi do dalszego przegrzania rdzenia i potencjalnego wypalenia żelaznego rdzenia.
(3) Długotrwałe uziemienie wielopunktowe powoduje degradację oleju izolacyjnego w transformatorach zanurzonych w oleju, wytwarzając gazy palne i wyzwalając przekaźnik Buchholza (przekaźnik gazowy).
(4) Przegrzanie żelaznego rdzenia powoduje zwęglenie drewnianych klocków dystansowych i zacisków wewnątrz części aktywnej.
(5) Silne uziemienie wielopunktowe może spowodować spalenie przewodu uziemiającego, powodując utratę normalnego jednopunktowego uziemienia transformatora, co prowadzi do katastrofalnych konsekwencji.
(6) Uziemienie wielopunktowe może również powodować zjawiska wyładowań.

3. Powody, dla których rdzeń żelazny wymaga uziemienia jednopunktowego w normalnych warunkach:
Podczas normalnej pracy pomiędzy uzwojeniami pod napięciem a zbiornikiem oleju istnieje pole elektryczne. Żelazny rdzeń i inne elementy metalowe znajdują się w tym polu elektrycznym. Z powodu nierównomiernego rozkładu pojemności natężenie pola elektrycznego zmienia się w różnych obszarach. Jeśli żelazny rdzeń nie zostanie niezawodnie uziemiony, wystąpią zjawiska ładowania i rozładowywania, uszkadzając stałą izolację i zmniejszając wytrzymałość dielektryczną oleju. Dlatego żelazny rdzeń musi mieć niezawodne uziemienie jednopunktowe.

Rdzenie transformatorów składają się z blach ze stali krzemowej. Aby zminimalizować prądy wirowe, pomiędzy arkuszami występuje pewien poziom rezystancji izolacji (zwykle wahający się od kilku omów do kilkudziesięciu omów). Ponieważ pojemność międzylaminarna jest niezwykle wysoka, przerwy te działają jak ścieżki elektryczne pod zmiennym polem elektrycznym. Zatem uziemienie rdzenia tylko w jednym punkcie wystarczy, aby połączyć potencjał całego zestawu piętrowego z potencjałem uziemienia.

Jeżeli żelazny rdzeń lub jego metalowe elementy są uziemione w dwóch lub więcej punktach, pomiędzy punktami uziemienia tworzy się zamknięta pętla. Pętla ta łączy część strumienia magnetycznego, indukując siłę elektromotoryczną (EMF) i tworząc prąd krążący, co prowadzi do miejscowego przegrzania, a nawet może wypalić żelazny rdzeń. Uziemienie jednopunktowe jest jedyną akceptowalną i normalną konfiguracją uziemienia rdzenia transformatora. Krótko mówiąc, żelazny rdzeń musi być uziemiony i to tylko w jednym punkcie.

Awarie rdzenia są spowodowane głównie dwoma czynnikami: złymi technikami konstrukcyjnymi powodującymi zwarcia oraz wielopunktowym uziemieniem wywołanym przez akcesoria lub zewnętrzne czynniki środowiskowe.