Como diagnosticar e eliminar falhas de aterramento do núcleo do transformador

1. Eliminação de Falhas de Aterramento Multiponto

(1) Medidas corretivas temporárias quando o transformador não pode ser desligado:
① Se houver um cabo de aterramento externo e a corrente de falha for relativamente alta, o fio terra poderá ser desconectado temporariamente para permitir a operação contínua. No entanto, o monitoramento aprimorado é obrigatório para evitar que o núcleo de ferro desenvolva um potencial flutuante quando o ponto de falha desaparecer.
② Se a falha de aterramento multiponto for instável, um reostato (resistor deslizante) pode ser conectado em série com o fio terra de trabalho para limitar a corrente abaixo de 1A. O reostato deve ser selecionado dividindo a tensão medida através do fio terra aberto pela corrente que flui através dele.
③ A Análise de Gás Dissolvido (DGA) deve ser usada para monitorar a taxa de geração de gás no ponto de falha.
④ Depois que o local exato da falha for identificado através da medição, mas não puder ser reparado imediatamente, a placa de aterramento do núcleo normal poderá ser realocada para a mesma posição do ponto de falha. Isso reduzirá significativamente a corrente circulante.

(2) Medidas de manutenção completas:
Uma vez detectada uma falha de aterramento multiponto, os transformadores que podem ser retirados de serviço devem ser desligados imediatamente para que a falha possa ser completamente eliminada. As ações específicas de manutenção devem ser adaptadas ao tipo e à causa do aterramento multiponto. Em alguns casos, nenhum ponto de falha pode ser encontrado mesmo após o transformador ser desenergizado e o núcleo ser levantado. Para localizar com precisão o ponto de aterramento no local, os seguintes métodos podem ser empregados:
① Método DC: Desconecte o elo de conexão entre o núcleo de ferro e os grampos. Aplique 6V DC nas chapas de aço silício em ambos os lados do garfo. Use um voltímetro DC para medir sequencialmente a tensão entre chapas de aço silício adjacentes. Quando a tensão indica zero ou o medidor indica polaridade reversa, esse local específico pode ser considerado o ponto de aterramento da falha.
② Método CA: Conecte uma tensão CA de 220–380 V ao enrolamento de baixa tensão do transformador, estabelecendo o fluxo magnético dentro do núcleo de ferro. Com o link de conexão entre o núcleo e as pinças aberto, use um miliamperímetro para verificar a corrente. Meça ponto a ponto ao longo de cada nível da canga usando o miliamperímetro; quando a leitura da corrente cai para zero, esse local é o ponto de falha.

2. Fenômenos anormais causados ​​por aterramento multiponto
(1) Correntes parasitas são geradas dentro do núcleo de ferro, aumentando as perdas no núcleo e causando superaquecimento localizado.
(2) Em casos graves de aterramento multiponto deixado sem tratamento por longos períodos durante a operação contínua, o óleo e os enrolamentos também superaquecerão, acelerando o envelhecimento do isolamento de papel-óleo. Isto faz com que o isolamento interlaminar das laminações do núcleo envelheça e se descasque, levando a um maior sobreaquecimento do núcleo e potencialmente à queima do núcleo de ferro.
(3) O aterramento multiponto prolongado degrada o óleo isolante dos transformadores imersos em óleo, gerando gases combustíveis e acionando o relé Buchholz (relé de gás).
(4) O superaquecimento do núcleo de ferro causa carbonização dos blocos espaçadores de madeira e das braçadeiras dentro da parte ativa.
(5) O aterramento multiponto severo pode queimar o fio de aterramento, fazendo com que o transformador perca seu aterramento normal de ponto único, levando a consequências catastróficas.
(6) O aterramento multiponto também pode induzir fenômenos de descarga.

3. Razões pelas quais o núcleo de ferro requer aterramento de ponto único em condições normais:
Durante a operação normal, existe um campo elétrico entre os enrolamentos energizados e o tanque de óleo. O núcleo de ferro e outros componentes metálicos residem neste campo elétrico. Devido à distribuição desigual da capacitância, a intensidade do campo elétrico varia em diferentes áreas. Se o núcleo de ferro não estiver aterrado de forma confiável, ocorrerão fenômenos de carga e descarga, danificando o isolamento sólido e reduzindo a rigidez dielétrica do óleo. Portanto, o núcleo de ferro deve ter um aterramento confiável de ponto único.

Os núcleos do transformador são compostos por chapas de aço silício. Para minimizar as correntes parasitas, existe um certo nível de resistência de isolamento entre as folhas (normalmente variando de apenas alguns ohms a várias dezenas de ohms). Como a capacitância interlaminar é extremamente alta, essas lacunas atuam como caminhos elétricos sob um campo elétrico alternado. Assim, aterrar o núcleo em apenas um ponto é suficiente para fixar o potencial de todo o conjunto empilhado ao potencial de terra.

Se o núcleo de ferro ou seus componentes metálicos estiverem aterrados em dois ou mais pontos, forma-se um circuito fechado entre os pontos de aterramento. Este loop liga parte do fluxo magnético, induzindo uma força eletromotriz (EMF) e criando uma corrente circulante, que leva ao superaquecimento localizado e pode até queimar o núcleo de ferro. Um aterramento de ponto único é a única configuração de aterramento aceitável e normal para um núcleo de transformador. Resumindo, o núcleo de ferro deve ser aterrado, e estritamente em apenas um ponto.

As falhas no núcleo são causadas principalmente por dois fatores: técnicas de construção inadequadas, resultando em curtos-circuitos, e aterramento multiponto acionado por acessórios ou fatores ambientais externos.