Чому сердечник трансформатора називають головним серцем силового трансформатора?

Як основний апарат і центральне обладнання в енергетичній промисловості, залізний сердечник силового трансформатора є життєво важливим функціональним і структурним компонентом для забезпечення безперешкодного потоку магнітного кола, перетворення енергії та електричної безпеки. З точки зору енергетичного обладнання та електробезпеки не можна не помітити несправності залізних сердечників трансформаторів.

Починаючи з опису робочого стану металевих сердечників трансформаторів, у цьому документі пояснюється принцип одноточкового заземлення сердечників трансформаторів, аналізуються причини замикань заземлення в сердечниках трансформаторів і надаються методи обробки та виявлення несправностей.

1 Опис робочих умов сердечника силового трансформатора

Сердечник становить структурне серце силового трансформатора, забезпечуючи важливу підтримку для магнітного потоку та перетворення енергії. Під час нормальної роботи сердечник створює надзвичайно сильне змінне магнітне поле через високу напругу та великі струми, що призводить до значної різниці потенціалів із землею. Ця різниця потенціалів може спричинити явище розряду між сердечником і масляним баком. Сильні розряди можуть безпосередньо пошкодити сердечник трансформатора, обмотки та корпус, що потенційно може призвести до аварій трансформатора та небезпеки при експлуатації.

2 Принцип одноточкового заземлення для сердечників силових трансформаторів

Одноточкове заземлення для сердечників силових трансформаторів передбачає закріплення шарів для формування єдиної потенційної площини. Це досягається шляхом з’єднання частини сердечника із затискною пластиною сердечника, закріпленою на внутрішній стінці резервуара за допомогою затискних дротів або болтів. Це забезпечує потенційну однорідність як всередині ядра, так і між ядром і резервуаром. Якщо серцевина демонструє нерівності, деформацію або вигин, це легко полегшить електричне заземлення через шари. У змінному електромагнітному полі це індукує змінні струми всередині сердечника, потенційно утворюючи локалізовані ланцюги. Отже, локалізоване тимчасове виділення тепла відбувається всередині сердечника, що призводить до надмірних внутрішніх температур, значного виділення шкідливих газів, активації систем захисту від газу та зупинки трансформатора. Ці проблеми погіршують функціональність трансформатора в енергосистемах і мережах.

3 Основні причини замикання заземлення сердечника силового трансформатора

(1) Наявність сторонніх предметів у силовому трансформаторі

 Хронологічно існування сторонніх предметів проявляється в кілька етапів:

По-перше, під час виробництва недостатня точність виготовлення сердечника та недостатнє очищення внутрішніх зон і компонентів сердечника можуть залишити залишки сміття, що погіршить ефективність заземлення сердечника.

По-друге, під час монтажу механічні зовнішні сили можуть спричинити деформацію сердечника та викривлення корпусу, зміщення матеріалів і створення кількох точок заземлення. Це призводить до коротких замикань, замкнутих контурів і перегріву.

По-третє, під час заливання оливи нестандартна якість оливи може ввести металеві забруднення, які прилипають до сердечника, порушуючи контроль точки заземлення та утворюючи численні точки заземлення.

По-четверте, під час технічного обслуговування та експлуатації знос, корозія та вібрація всередині трансформатора утворюють зернисте металеве сміття та порошкоподібні забруднення. Ці частинки проникають у ядро, порушуючи його нормальне функціонування та створюючи збої в роботі та приховані небезпеки.

(2) Недостатній зазор у сердечнику силового трансформатора

Надмірна близькість між затискачами сердечників і центральними штифтами може призвести до недостатнього зазору заземлення або поганої фіксації під час заземлення сердечника. Тоді робоче зміщення може викликати явища розряду. Ослаблення прокладок сердечника може призвести до контакту сердечника з корпусом, викликаючи коротке замикання.

(3) Попадання води всередину силового трансформатора

Під час монтажу або технічного обслуговування у вологу погоду невиконання заходів з гідроізоляції або ізоляції може пошкодити ізоляцію жили. Насичений вологою паперовий ламінатор під дією високої напруги легко спричиняє короткі замикання між сердечником і землею та розряди.

4 основні причини перегріву сердечника силового трансформатора

(1) Неякісні виробничі стандарти. Чим сучасніший і автоматизованіший силовий трансформатор, тим більший попит на передові технології виробництва. Деякі підрозділи з виробництва трансформаторів не мають необхідної кваліфікації для нових конструкцій, матеріалів і специфікацій, що призводить до таких практичних проблем, як недостатня точність, неповне очищення та невідповідні методи. Це призводить до перегріву ядра, що погіршує загальну стабільність.

(2) Неякісні методи встановлення. Під час монтажу недотримання принципу одноточкового заземлення жили призводить до недостатнього затягування гвинтів, недостатньої довжини дроту заземлення або неправильного розташування заземлення. Це призводить до того, що сердечник контактує з корпусом, що в кінцевому підсумку призводить до замикання сердечника на землю та спричиняє перегрів під час роботи.

5. Методи усунення замикань на землю сердечника силового трансформатора

Основні методи усунення несправностей заземлення сердечника силових трансформаторів включають: обробку періодичних багатоточкових замикань заземлення, керування багатоточковими замиканнями заземлення за допомогою вимірних значень опору ізоляції та вирішення багатоточкових замикань заземлення без значень опору ізоляції (також називають глухим заземленням). Цей розділ насамперед ілюструє підхід до періодичних багатоточкових замикань заземлення.

6 Виявлення замикань на землю сердечника силового трансформатора

(1) Стандартизувати процедури перевірки. Під час встановлення переконайтеся, що позиціонуючі штифти перевернуті або видалені. Ретельно переконайтеся, що всі компоненти правильного розміру, належної довжини та мають лише одну сполучну пластину, де це необхідно. Крім того, переконайтеся, що всі гвинти та гайки надійно закріплені, і перевірте, чи відповідає процес виробництва ламінованих листів кремнієвої сталі оптимальним стандартам. Принципово виключіть можливість наявності кількох точок заземлення.

(2) Процедури ретельного очищення. Після виготовлення, монтажу або серйозних модифікацій силових трансформаторів проведіть повне очищення внутрішніх компонентів. Переконайтеся, що в трансформаторі не залишилося зайвих металевих проводів або навіть дрібних частинок металу, які можуть схилити шари кремнієвої сталі до кількох точок заземлення.

(3) Підтримуйте чистоту бака. Проводьте планові перевірки охолоджувачів і масляних насосів під час роботи трансформатора, щоб запобігти локальному перегріву сердечника та передчасному виходу з ладу. Це запобігає потраплянню частинок металу, що утворюються в результаті тертя, через масло в бак. Накопичення надмірної кількості частинок з часом неминуче призводить до кількох точок заземлення.

(4) Покращити оперативний моніторинг. Це дає змогу оперативно вживати заходів щодо усунення несправностей при виявленні пошкоджень заземлення сердечника силових трансформаторів або розпочинати розслідування при виникненні підозрілих факторів. Така пильність гарантує запобігання замикань заземлення сердечника до їх виникнення.