Как диагностировать и устранить неисправности заземления сердечника трансформатора

1. Устранение многоточечных замыканий на заземление.

(1) Временные меры по исправлению ситуации, когда трансформатор не может быть отключен:
① Если имеется внешний заземляющий провод и ток повреждения относительно высок, заземляющий провод можно временно отсоединить, чтобы обеспечить продолжение работы. Однако обязателен усиленный мониторинг, чтобы предотвратить появление плавающего потенциала на железном сердечнике после исчезновения точки повреждения.
② Если многоточечное замыкание на заземление нестабильно, реостат (скользящий резистор) можно подключить последовательно с проводом рабочего заземления, чтобы ограничить ток до уровня ниже 1 А. Реостат следует выбирать путем деления измеренного напряжения на разомкнутом рабочем заземляющем проводе на ток, протекающий через него.
③ Анализ растворенного газа (DGA) должен использоваться для мониторинга скорости образования газа в точке повреждения.
④ Если точное место повреждения определено посредством измерения, но не может быть немедленно устранено, обычную заземляющую пластину сердечника можно переместить в то же положение, что и точка повреждения. Это значительно уменьшит циркулирующий ток.

(2) Меры по тщательному техническому обслуживанию.
При обнаружении многоточечного замыкания на заземление трансформаторы, которые могут быть выведены из эксплуатации, должны быть немедленно отключены, чтобы можно было полностью устранить замыкание. Конкретные действия по техническому обслуживанию должны быть адаптированы к типу и причине многоточечного заземления. В некоторых случаях точку повреждения не удается обнаружить даже после обесточивания трансформатора и поднятия сердечника. Чтобы точно определить точку заземления на месте, можно использовать следующие методы:
① Метод постоянного тока: Отсоедините соединительное звено между железным сердечником и зажимами. Подайте напряжение постоянного тока 6 В на листы кремнистой стали с обеих сторон ярма. Используйте вольтметр постоянного тока для последовательного измерения напряжения между соседними листами кремнистой стали. Когда напряжение показывает ноль или измеритель показывает обратную полярность, это конкретное место можно считать точкой заземления повреждения.
② Метод переменного тока: подключите переменное напряжение 220–380 В к низковольтной обмотке трансформатора, установив магнитный поток внутри железного сердечника. При разомкнутой соединительной линии между сердечником и зажимами проверьте наличие тока миллиамперметром. Измерьте точку за точкой на каждом уровне ярма с помощью миллиамперметра; когда текущее показание падает до нуля, это место является точкой неисправности.

2. Аномальные явления, вызванные многоточечным заземлением
(1) Внутри железного сердечника генерируются вихревые токи, увеличивающие потери в сердечнике и вызывающие локальный перегрев.
(2) В тяжелых случаях многоточечного заземления, оставленного без обработки в течение длительного времени во время непрерывной работы, масло и обмотки также перегреваются, ускоряя старение масляно-бумажной изоляции. Это приводит к старению и отслаиванию межламинарной изоляции пластин сердечника, что приводит к дальнейшему перегреву сердечника и потенциальному выгоранию железного сердечника.
(3) Длительное многоточечное заземление приводит к ухудшению качества изоляционного масла в масляных трансформаторах, образованию горючих газов и срабатыванию реле Бухгольца (газового реле).
(4) Перегрев железного сердечника приводит к обуглероживанию деревянных прокладок и зажимов внутри активной части.
(5) Сильное многоточечное заземление может привести к перегоранию заземляющего провода, в результате чего трансформатор потеряет нормальное одноточечное заземление, что приведет к катастрофическим последствиям.
(6) Многоточечное заземление также может вызвать явления разряда.

3. Причины, по которым железный сердечник требует одноточечного заземления в нормальных условиях:
При нормальной работе между обмотками под напряжением и масляным баком существует электрическое поле. Железный сердечник и другие металлические компоненты находятся внутри этого электрического поля. Из-за неравномерного распределения емкости напряженность электрического поля варьируется в разных областях. Если железный сердечник не заземлен надежно, возникнут явления зарядки и разрядки, повреждающие твердую изоляцию и снижающие диэлектрическую прочность масла. Поэтому железный сердечник должен иметь надежное одноточечное заземление.

Сердечники трансформатора изготовлены из листов кремнистой стали. Чтобы свести к минимуму вихревые токи, между листами существует определенный уровень сопротивления изоляции (обычно от нескольких Ом до нескольких десятков Ом). Поскольку межламинарная емкость чрезвычайно высока, эти зазоры действуют как электрические пути в переменном электрическом поле. Таким образом, заземления сердечника только в одной точке достаточно, чтобы зафиксировать потенциал всей многослойной сборки на уровне потенциала земли.

Если железный сердечник или его металлические компоненты заземлены в двух или более точках, между точками заземления образуется замкнутый контур. Эта петля связывает часть магнитного потока, индуцируя электродвижущую силу (ЭДС) и создавая циркулирующий ток, что приводит к локальному перегреву и может даже сжечь железный сердечник. Одноточечное заземление является единственной приемлемой и нормальной конфигурацией заземления сердечника трансформатора. Короче говоря, железный сердечник должен быть заземлен, причем строго только в одной точке.

Неисправности ядра в первую очередь вызваны двумя факторами: некачественными методами строительства, приводящими к коротким замыканиям, и многоточечным заземлением, вызванным аксессуарами или внешними факторами окружающей среды.