Proč je jádro transformátoru oslavováno jako hlavní srdce výkonového transformátoru?

Jako hlavní zařízení a centrální zařízení v energetickém průmyslu tvoří železné jádro výkonového transformátoru životně důležitou funkční a strukturální součást pro zajištění nerušeného toku magnetického obvodu, přeměny energie a elektrické bezpečnosti. Z hlediska energetického zařízení a elektrické bezpečnosti nelze přehlédnout poruchy železných jader transformátorů.

Tento článek počínaje popisem provozního stavu železných jader transformátorů objasňuje princip jednobodového uzemnění železných jader transformátorů, analyzuje příčiny poruch uzemnění v železných jádrech transformátorů a poskytuje metody pro řešení a detekci poruch.

1 Popis provozních podmínek jádra výkonového transformátoru

Jádro tvoří strukturální srdce výkonového transformátoru a poskytuje nezbytnou podporu pro magnetický tok a přeměnu energie. Během normálního provozu jádro generuje extrémně silné střídavé magnetické pole v důsledku vysokého napětí a velkých proudů, což má za následek významný rozdíl potenciálu vůči zemi. Tento potenciálový rozdíl může způsobit jevy výboje mezi jádrem a olejovou nádrží. Silné výboje mohou přímo poškodit jádro transformátoru, vinutí a plášť, což může vést k nehodám transformátoru a provozním rizikům.

2 Princip jednobodového uzemnění jader výkonového transformátoru

Jednobodové uzemnění pro jádra výkonových transformátorů zahrnuje zajištění lamel, aby vytvořily jednotnou potenciální rovinu. Toho je dosaženo připojením části jádra k upínací desce jádra připevněné k vnitřní stěně nádrže pomocí upínacích drátů nebo šroubů. To zajišťuje potenciální rovnoměrnost jak uvnitř aktivní zóny, tak mezi jádrem a nádrží. Pokud by jádro vykazovalo nerovnosti, deformace nebo ohýbání, snadno usnadní elektrické uzemnění skrz lamely. V rámci střídavého elektromagnetického pole to indukuje v jádře střídavé proudy, které potenciálně tvoří lokalizované obvody. V důsledku toho dochází v aktivní zóně k lokalizovanému přechodnému uvolňování tepla, které vede k nadměrným vnitřním teplotám, značnému uvolňování škodlivých plynů, aktivaci systémů ochrany proti plynu a odstavení transformátoru. Tyto problémy zhoršují funkčnost transformátoru v energetických systémech a sítích.

3 Primární příčiny poruch uzemnění jádra výkonového transformátoru

(1) Přítomnost cizích předmětů uvnitř výkonového transformátoru

 Chronologicky se existence cizích předmětů projevuje v několika fázích:

Za prvé, během výroby může nedostatečná přesnost výroby jádra a nedostatečné čištění vnitřních oblastí a součástí jádra zanechat zbytky nečistot, což snižuje účinnost uzemnění jádra.

Za druhé, během instalace mohou mechanické vnější síly způsobit deformaci jádra a deformaci pláště, uvolnění materiálů a vytvoření více uzemňovacích bodů. To vede ke zkratům, uzavřeným smyčkám a přehřátí.

Za třetí, během plnění oleje může nestandardní kvalita oleje zanést kovové nečistoty, které ulpívají v blízkosti jádra, narušují řízení zemnícího bodu a vytvářejí více uzemňovacích bodů.

Za čtvrté, během údržby a provozu, opotřebení, koroze a vibrace uvnitř transformátoru vytvářejí zrnité kovové úlomky a práškové nečistoty. Tyto částice pronikají do jádra, narušují jeho normální fungování a vytvářejí provozní poruchy a latentní nebezpečí.

(2) Nedostatečná vůle v jádru výkonového transformátoru

Příliš těsná blízkost mezi svorkami jádra a centrálními kolíky může mít za následek nedostatečnou vzdálenost uzemnění nebo špatnou fixaci během uzemnění jádra. Provozní posun pak může spustit jevy výboje. Uvolnění distančních vložek jádra může způsobit kontakt mezi jádrem a krytem a způsobit zkraty.

(3) Vniknutí vody do výkonového transformátoru

Během instalace nebo údržby ve vlhkém počasí může neprovedení hydroizolačních nebo izolačních opatření poškodit izolaci jádra. Papírové lamináty nasycené vlhkostí, jsou-li vystaveny vysokému napětí, snadno způsobují zkrat mezi jádrem a zemí a poruchy vybíjení.

4 Základní příčiny přehřátí jádra výkonového transformátoru

(1) Nestandardní výrobní normy. Čím modernější a automatizovanější je výkonový transformátor, tím větší je požadavek na pokročilé výrobní techniky. Některé výrobní jednotky transformátorů postrádají potřebnou kvalifikaci pro nové konstrukce, materiály a specifikace, což má za následek praktické problémy, jako je nedostatečná přesnost, neúplné čištění a nevyhovující techniky. To vede k přehřívání jádra, což snižuje celkovou stabilitu.

(2) Nestandardní instalační techniky. Během instalace nedodržení principu jednobodového uzemnění jádra vede k nedostatečnému utažení šroubů, nedostatečné délce zemnícího vodiče nebo nesprávnému umístění uzemnění. To způsobí, že se jádro dostane do kontaktu s pláštěm, což nakonec vede k zemnímu spojení jádra a ke spuštění přehřátí během provozu.

5. Metody řešení zemních poruch jádra výkonového transformátoru

Primární metody pro řešení poruch uzemnění jádra ve výkonových transformátorech zahrnují: řešení přerušovaných vícebodových poruch uzemnění, řízení vícebodových poruch uzemnění s měřitelnými hodnotami izolačního odporu a řešení vícebodových poruch uzemnění bez hodnot izolačního odporu (také nazývané mrtvé uzemnění). Tato část primárně ilustruje přístup k občasným vícebodovým poruchám uzemnění.

6 Detekce zemních poruch jádra výkonového transformátoru

(1) Standardizovat inspekční postupy. Během instalace zajistěte, aby byly polohovací kolíky buď obráceny, nebo odstraněny. Pečlivě ověřte, zda jsou všechny součásti správně dimenzovány, vhodně prodlouženy a v případě potřeby mají pouze jednu spojovací desku. Kromě toho zkontrolujte, zda jsou všechny šrouby a matice bezpečně upevněny, a zkontrolujte, zda výrobní proces laminací z křemíkové oceli splňuje optimální standardy. Zásadně eliminovat možnost více uzemňovacích bodů.

(2) Důkladné čisticí postupy. Po výrobě, instalaci nebo větších úpravách výkonových transformátorů proveďte komplexní čištění vnitřních součástí. Zajistěte, aby v transformátoru nezůstaly žádné přebytečné kovové dráty nebo dokonce nepatrné kovové částice, které by mohly předurčit lamely z křemíkové oceli k několika uzemňovacím bodům.

(3) Udržujte nádrž v čistotě. Provádějte rutinní kontroly chladičů a olejových čerpadel během provozu transformátoru, abyste zabránili místnímu přehřátí jádra a předčasnému selhání. Tím se zabrání tomu, aby se kovové částice vzniklé třením dostaly do nádrže přes olej. Akumulace nadměrných částic v průběhu času nevyhnutelně vede k několika uzemňovacím bodům.

(4) Zlepšit provozní monitorování. To umožňuje rychlou nápravnou akci při detekci poruch uzemnění jádra ve výkonových transformátorech nebo zahájení vyšetřování, když se objeví podezřelé faktory. Taková ostražitost zajišťuje, že se poruchám uzemnění jádra zabrání dříve, než k nim dojde.