Почему сердечник трансформатора называют главным сердцем силового трансформатора?

Железный сердечник силового трансформатора, являющийся основным аппаратом и центральным оборудованием в энергетике, представляет собой жизненно важный функциональный и структурный компонент, обеспечивающий беспрепятственный поток магнитной цепи, преобразование энергии и электрическую безопасность. С точки зрения силового оборудования и электробезопасности нельзя не заметить неисправности в железных сердечниках трансформаторов.

В статье, начиная с описания рабочего состояния железных сердечников трансформаторов, поясняется принцип одноточечного заземления железных сердечников трансформаторов, анализируются причины замыканий на землю в железных сердечниках трансформаторов, а также приводятся методы устранения и обнаружения неисправностей.

1 Описание условий эксплуатации сердечника силового трансформатора

Сердечник представляет собой структурное ядро ​​силового трансформатора, обеспечивая необходимую поддержку преобразования магнитного потока и энергии. Во время нормальной работы сердечник генерирует чрезвычайно сильное переменное магнитное поле из-за высокого напряжения и больших токов, что приводит к значительной разности потенциалов относительно земли. Эта разность потенциалов может вызвать явления разряда между активной зоной и нефтяным резервуаром. Сильные разряды могут напрямую повредить сердечник, обмотки и корпус трансформатора, что потенциально может привести к авариям трансформатора и опасностям в его эксплуатации.

2 Принцип одноточечного заземления сердечников силовых трансформаторов

Одноточечное заземление сердечников силовых трансформаторов предполагает закрепление пластин для образования единой потенциальной плоскости. Это достигается путем соединения секции сердечника с зажимной пластиной сердечника, прикрепленной к внутренней стенке резервуара с помощью зажимных проволок или болтов. Это обеспечивает потенциальную однородность как внутри активной зоны, так и между активной зоной и резервуаром. Если сердечник имеет неровности, деформацию или изгиб, он легко облегчает электрическое заземление через пластины. В переменном электромагнитном поле это индуцирует переменные токи внутри сердечника, потенциально образуя локализованные цепи. В результате внутри активной зоны происходит локальное кратковременное тепловыделение, приводящее к превышению внутренних температур, значительному выделению вредных газов, срабатыванию систем газовой защиты и остановке трансформатора. Эти проблемы ухудшают функциональность трансформатора в энергосистемах и сетях.

3 основные причины неисправностей заземления силового трансформатора

(1) Наличие посторонних предметов внутри силового трансформатора.

 Хронологически существование посторонних предметов проявляется в несколько стадий:

Во-первых, во время производства недостаточная точность изготовления сердечника и недостаточная очистка внутренних зон и компонентов сердечника могут привести к образованию остаточного мусора, что снижает эффективность заземления сердечника.

Во-вторых, во время установки внешние механические силы могут вызвать деформацию сердечника и корпуса, смещение материалов и создание нескольких точек заземления. Это приводит к коротким замыканиям, замкнутым контурам и перегреву.

В-третьих, во время заливки масла некачественное масло может привести к появлению металлических загрязнений, которые прилипают к сердечнику, нарушая контроль точки заземления и образуя несколько точек заземления.

В-четвертых, во время технического обслуживания и эксплуатации из-за износа, коррозии и вибрации внутри трансформатора образуются гранулированный металлический мусор и порошкообразные загрязнения. Эти частицы проникают в активную зону, нарушая ее нормальное функционирование и создавая эксплуатационные сбои и скрытые опасности.

(2) Недостаточный зазор в сердечнике силового трансформатора.

Чрезмерно близкое расположение между зажимами сердечника и центральными штырями может привести к недостаточному заземляющему зазору или плохой фиксации во время заземления сердечника. Операционное смещение может затем вызвать явления разряда. Ослабление прокладок сердечника может привести к контакту сердечника с корпусом, что приведет к короткому замыканию.

(3) Попадание воды внутрь силового трансформатора.

Во время установки или обслуживания в сырую погоду несоблюдение мер по гидроизоляции или изоляции может привести к повреждению изоляции жил. Пропитанные влагой бумажные пластинки при воздействии высокого напряжения легко вызывают короткое замыкание между жилой и землей и неисправности разряда.

4 основные причины перегрева сердечника силового трансформатора

(1) Некачественные производственные стандарты. Чем современнее и автоматизированнее силовой трансформатор, тем выше потребность в передовых технологиях производства. Некоторым подразделениям по производству трансформаторов не хватает необходимой квалификации для работы с новыми конструкциями, материалами и спецификациями, что приводит к практическим проблемам, таким как недостаточная точность, неполная очистка и несоответствующие технологии. Это приводит к перегреву ядра, что ставит под угрозу общую стабильность.

(2) Нестандартные методы установки. Несоблюдение при монтаже принципа одноточечного заземления жил приводит к неправильной затяжке винтов, недостаточной длине заземляющего провода или неправильному расположению заземления. Это приводит к контакту сердечника с корпусом, что в конечном итоге приводит к замыканию на землю сердечника и перегреву во время работы.

5. Методы устранения замыканий на землю сердечника силового трансформатора.

Основные методы устранения замыканий на землю в силовых трансформаторах включают в себя: обработку периодических многоточечных замыканий на землю, управление многоточечными замыканиями на землю с помощью измеримых значений сопротивления изоляции и устранение многоточечных замыканий на землю без значений сопротивления изоляции (также называемое «мёртвым заземлением»). В этом разделе в первую очередь иллюстрируется подход к прерывистым многоточечным замыканиям на землю.

6 Обнаружение замыканий на землю ядра силового трансформатора

(1) Стандартизировать процедуры проверки. Во время установки убедитесь, что позиционирующие штифты либо перевернуты, либо удалены. Тщательно убедитесь, что все компоненты имеют правильный размер, соответствующую длину и имеют только одну соединительную пластину, где это необходимо. Кроме того, убедитесь, что все винты и гайки надежно затянуты, и проверьте, соответствует ли процесс производства пластин из кремнистой стали оптимальным стандартам. Принципиально исключить возможность наличия нескольких точек заземления.

(2) Тщательная очистка. После изготовления, установки или серьезной модификации силовых трансформаторов проведите комплексную очистку внутренних компонентов. Убедитесь, что внутри трансформатора не осталось лишних металлических проводов или даже мельчайших металлических частиц, которые могут привести к появлению нескольких точек заземления на пластинах кремнистой стали.

(3) Поддерживайте чистоту резервуара. Проводите регулярные проверки охладителей и масляных насосов во время работы трансформатора, чтобы предотвратить локальный перегрев сердечника и преждевременный выход из строя. Это предотвращает попадание металлических частиц, образующихся в результате трения, в бак через масло. Накопление чрезмерных частиц с течением времени неизбежно приводит к появлению нескольких точек заземления.

(4) Улучшить оперативный мониторинг. Это позволяет оперативно принимать меры по устранению неисправностей при обнаружении повреждений заземления силовых трансформаторов или инициировать расследование при возникновении подозрительных факторов. Такая бдительность позволяет предотвратить замыкания на землю до того, как они произойдут.