Обмотки и сердечник являются важнейшими компонентами для передачи и преобразования электромагнитной энергии в трансформаторе. Точная оценка, обнаружение и устранение неисправностей сердечника необходимы для обеспечения нормальной работы трансформатора.
I. Опасности, причины и типы многоточечных замыканий на землю в сердечниках трансформаторов
Опасность множественных замыканий на землю в сердечниках трансформатора: Множественные замыкания на землю в сердечнике трансформатора не должны возникать при нормальной работе. Когда трансформатор работает нормально, вокруг обмоток существует переменное магнитное поле. Из-за электромагнитной индукции паразитная емкость существует между высоковольтной обмоткой и низковольтной обмоткой, между низковольтной обмоткой и сердечником, а также между сердечником и внешней оболочкой. Обмотка, находящаяся под напряжением, будет генерировать плавающий потенциал в сердечнике относительно земли из-за эффекта связи паразитной емкости. Поскольку расстояния между сердечником и другими металлическими компонентами с обмотками неодинаковы, между этими компонентами существует разность потенциалов. Когда разность потенциалов между двумя точками достигает уровня пробоя изоляции, возникают искровые разряды. Этот тип разряда является прерывистым и со временем отрицательно влияет как на трансформаторное масло, так и на твердую изоляцию.Чтобы устранить это явление, сердечник должен быть надежно соединен с внешней оболочкой, чтобы обеспечить одинаковый потенциал. Однако при наличии двух или более точек заземления на сердечнике или других металлических компонентах точки заземления образуют замкнутый контур, вызывая циркулирующие токи, локальный перегрев, разложение масла и снижение характеристик изоляции. В тяжелых случаях это может привести к серьезной аварии, такой как возгорание листов из кремниевой стали с сердечником. Следовательно, для сердечника основного трансформатора допускается только одна точка заземления.
2. Причины неисправностей заземления сердечника：Основными причинами неисправностей заземления в сердечниках трансформаторов являются следующие: короткие замыкания, вызванные неправильной технологией изготовления и конструкцией заземляющих полос; множественные точки заземления, вызванные аксессуарами и внешними факторами; неисправности заземления, вызванные металлическими посторонними предметами, оставшимися в основном трансформаторе, и грубыми процессами в сердечнике, такими как заусенцы, ржавчина и сварочный шлак.
3. Типы неисправностей сердечника Распространенные типы неисправностей в сердечниках трансформаторов включают следующие шесть:
(1) Контакт между сердечником и оболочкой или зажимами во время монтажа. Это может произойти, если не использовать стабилизирующий штифт, используемый для транспортировки на верхней крышке масляного бака, или перевернуть его во время снятия, в результате чего сердечник соприкоснется с корпусом. Другие примеры включают в себя соприкосновение зажимов сердечника с колонной сердечника, скручивание листов кремниевой стали и контакт с концами зажима, отваливание бумаги между нижней ножкой зажима сердечника и железным хомутом, а посадочная втулка датчика температуры слишком длинная и контактирует с зажимом, железным хомутом или колонной сердечника.
(2) Короткое замыкание, вызванное чрезмерной длиной стальной посадочной втулки болта со сквозным сердечником и коротким замыканием листов кремниевой стали.
(3) Наличие посторонних предметов в масляном баке вызывает локальные короткие замыкания в листах кремниевой стали. Примерами могут служить отвертка, найденная между зажимами и железным хомутом в силовом трансформаторе 31500/110 на электростанции в Шаньси, и медный провод длиной 120 мм, обнаруженный при осмотре капота силового трансформатора 60000/220 на другой подстанции.
(4) Влага или повреждение изоляции сердечника, такие как осаждение осадка и влаги, приводящие к снижению сопротивления изоляции. Влага или повреждение изоляции в зажимах, железных прокладках и железных коробках (бумажных или деревянных блоках) также могут привести к образованию множественных точек заземления с высоким сопротивлением в сердечнике.
(5) Износ подшипников вала насоса, попадание металлического порошка в масляный бак, скопление на дне и образование перемычки под действием электромагнитных сил, в результате чего нижняя железная рейка соединяется с прокладкой или дном бака, что приводит к появлению множества точек заземления.
(6) Некачественная эксплуатация и техническое обслуживание, невыполнение запланированных периодических проверок.
II. Методы тестирования и устранения неисправностей в сердечнике трансформатора
1. Transformer Core Fault Testing Methods
(1) Метод клещевого амперметра (онлайн-измерение): Для трансформаторов с сердечниками с внешним светодиодом метод клещевого амперметра используется для точного непрерывного тестирования множественных замыканий на землю в сердечнике. Регулярно измеряйте ток заземляющего провода каждый год, и, как правило, ток должен быть ниже 100 миллиампер. Если он превышает это значение, необходим усиленный контроль. После ввода трансформатора в эксплуатацию измерьте сопротивление линии заземления непрерывно несколько раз в качестве исходного значения. Если начальное значение уже велико, что указывает на значительный поток утечки из самого трансформатора, последующие измерения с небольшой разницей можно рассматривать как отсутствие неисправных точек заземления. Если ток линии заземления превышает 1 ампер и значительно увеличивается по сравнению с первоначальным значением, это может свидетельствовать о низкоомном заземлении или неисправности металлического заземления, которую следует незамедлительно устранить.
(2) Метод хроматографического анализа (отбор проб масла при включенном питании): Хроматографический анализ проводится на образцах масла. Если общее содержание углеводородов значительно увеличивается, при этом в составе газа преобладают метан и этилен, а монооксид углерода и двуокись углерода остаются относительно неизменными или изменяются лишь минимально по сравнению с предыдущими уровнями, это свидетельствует о перегреве чистого металла. Это может быть вызвано множественными замыканиями на землю в сердечнике или повреждением изоляции между сердечником и листами кремниевой стали. Требуется дальнейшее расследование. Если в общем количестве углеводородов появляется ацетилен, то, скорее всего, это периодически возникающий нестабильный тип множественных замыканий на землю в активной зоне.
(3) Метод определения сопротивления изоляции (проверка при отключении питания): Используйте мегаомметр напряжением 2500 вольт для измерения сопротивления между сердечником и оболочкой. Если сопротивление изоляции составляет 200 Мом или выше, это указывает на хорошую изоляцию сердечника. Если мегаомметр показывает непрерывность между сердечником и оболочкой, переключитесь на омметр для измерения сопротивления между сердечником и оболочкой. Если измеренное значение находится в диапазоне от 200 до 400 Ом, это указывает на наличие высокоомных точек заземления в сердечнике, требующих устранения множественных неисправностей заземления в сердечнике трансформатора.
Если измеренное значение превышает 1000 Ом, при небольшом токе, протекающем по проводу заземления, и трудно устранить неисправность, он может продолжать работать без лечения. Следует проводить регулярный онлайн-мониторинг, например, с использованием метода клещевого амперметра (для трансформаторов с внешними светодиодными сердечниками) или хроматографического анализа масла. При обнаружении аномалий требуется дальнейшее лечение. Если измеренное значение находится в диапазоне от 1 до 2 Ом, это указывает на металлические точки заземления в сердечнике, и необходима обработка трансформатора.
2. Methods for Dealing with Multiple Grounding Points in Transformer Cores:
(1) Для трансформаторов с внешними линиями заземления на сердечнике к цепи заземления сердечника может быть последовательно подключен резистор для ограничения протекания тока в заземлении сердечника. Этот метод подходит только для использования в качестве аварийной меры.
(2) В случае неисправностей заземления сердечника, вызванных посторонними металлическими предметами, общей процедурой является проведение осмотра вытяжки, который, как правило, может выявить проблему.
(3) При повреждениях заземления, вызванных заусенцами сердечника или накоплением металлического порошка, такие методы, как воздействие разрядом конденсатора, дуга переменного тока и воздействие большим током, показали более заметные эффекты.
iii. Стандарты качества при капитальном ремонте сердечника трансформатора
1. Сердечник должен быть плоским, без отслаивающейся изоляционной краски, с плотными слоями, а боковые листы из кремниевой стали не должны быть приподнятыми или волнистыми. На поверхностях сердечника не должно быть масла и загрязнений, а также не должно быть коротких замыканий или перекрытий между слоями. Зазор в местах соединения должен соответствовать требованиям.
2. Необходимо обеспечить хорошую изоляцию между сердечником и верхним и нижним зажимами, хомутом, прижимной пластиной и опорной плитой;
3. Между стальной прижимной пластиной и сердечником должен быть заметный равномерный зазор; изоляционная прижимная пластина должна быть целой, без повреждений и трещин и с соответствующим креплением;
4. Стальная прижимная пластина не должна образовывать замкнутый контур и должна иметь единственную точку заземления;
5. После открытия соединительных элементов между верхним зажимом и сердечником и соединительных элементов между стальной прижимной пластиной и верхним зажимом измерьте сопротивление изоляции между сердечником и верхним и нижним зажимами, а также между стальной прижимной пластиной и сердечником. Существенных изменений по сравнению с предыдущими испытаниями быть не должно;
6. Болты должны быть надежно закреплены, и не должно быть ослабления положительных и отрицательных прижимных штифтов и стопорных гаек на зажимах. Они должны хорошо соприкасаться с изоляционными прокладками и не иметь следов ожогов от разрядки. Обратные прижимные штифты должны находиться на достаточном расстоянии от верхнего зажима;
7. Стержневые болты должны быть надежно закреплены, а их сопротивление изоляции не должно существенно изменяться по сравнению с предыдущими испытаниями;
8. Масляные каналы не должны быть перекрыты, прокладки масляных каналов не должны быть ослаблены или заблокированы, и они должны быть аккуратно расположены;
9. Сердечник должен иметь только одну точку заземления. Заземляющий элемент должен быть медным, толщиной 0,5 мм и шириной не менее 30 мм, вставленным в 3-4 уровня сердечника. Для больших трансформаторов глубина вставки должна составлять не менее 80 мм, а открытая часть должна быть обернута изоляцией для предотвращения коротких замыканий в сердечнике;
10. Она должна быть надежно закреплена с достаточной механической прочностью, хорошей изоляцией без образования замкнутого контура и без контакта с сердечником;
