Quais são os problemas comuns em núcleos de transformadores imersos em óleo?

O núcleo de ferro de um transformador imerso em óleo é um componente essencial que serve tanto como caminho de condução magnética quanto como estrutura de suporte. Ele deve ser ponto único aterrado Para garantir uma operação segura, o aterramento em múltiplos pontos pode causar circulação de corrente, superaquecimento e até mesmo acidentes graves. Abaixo, segue uma descrição detalhada das funções do núcleo, dos princípios de aterramento e das principais causas de falhas de aterramento.

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1 1. Funções principais do núcleo de ferro do transformador imerso em óleo

2 2. Princípio de Aterramento: Por que o Aterramento em Ponto Único é Obrigatório

3 3. Principais causas de falhas de aterramento no núcleo de transformadores imersos em óleo

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1. Funções principais do núcleo de ferro do transformador imerso em óleo

O papel do núcleo de ferro é crucial para a eficiência de conversão magnetoelétrica do transformador, com foco em dois aspectos principais:

Caminho de Condução MagnéticaProporciona um caminho fechado e de baixa relutância para o fluxo magnético gerado pela corrente alternada do enrolamento. Isso aumenta a indução mútua entre os enrolamentos primário e secundário, permitindo uma conversão eficiente de tensão/corrente.
Esqueleto estruturalEle serve como suporte fixo para os enrolamentos e outros componentes, garantindo a montagem estável das peças internas e mantendo a resistência mecânica durante a operação.

À medida que o campo eletromagnético ao redor dos enrolamentos muda, a susceptibilidade magnética e a indução magnética do núcleo também flutuam — sua presença é essencial para se obter uma indução mútua eficaz entre os enrolamentos.

2. Princípio de Aterramento: Por que o Aterramento em Ponto Único é Obrigatório

O núcleo e outras partes metálicas devem seguir regras rigorosas de aterramento para evitar danos ao isolamento e riscos de descarga:

(1) Necessidade de aterramento

Durante a operação normal, existe capacitância parasita entre os enrolamentos de alta tensão e os enrolamentos de baixa tensão, entre os enrolamentos de baixa tensão e o núcleo, e entre o núcleo e o tanque. Essas capacitâncias fazem com que os enrolamentos carregados induzam uma potencial flutuante no núcleo.

Devido às distâncias desiguais entre o núcleo e outras partes metálicas, surgem diferenças de potencial. Quando a diferença de potencial excede a capacidade de resistência do isolamento, ocorre uma descarga elétrica, que degrada o óleo isolante e o isolamento sólido ao longo do tempo.
O aterramento em ponto único equaliza o potencial do núcleo com o tanque (terra), eliminando o potencial flutuante e prevenindo a descarga.

(2) Perigos do aterramento multiponto

O aterramento multiponto (dois ou mais pontos de aterramento) forma um circuito fechado no núcleo. Sob a ação do campo magnético alternado:

A corrente de circulação flui através do circuito fechado, causando superaquecimento localizado do núcleo.
O sobreaquecimento leva à decomposição do óleo isolante, à redução do desempenho do isolamento e até mesmo à sua ruptura. Em casos graves, as lâminas de aço silício do núcleo podem queimar ou romper, provocando falhas graves no transformador.

Assim, o núcleo deve ser aterrado em apenas um ponto designado — quaisquer pontos de aterramento adicionais devem ser eliminados.

3. Principais causas de falhas de aterramento no núcleo de transformadores imersos em óleo

As falhas de aterramento do núcleo (principalmente aterramento multiponto) são causadas principalmente por fatores de construção, projeto e ambientais, incluindo:

Defeitos de construção e projetoProcessos de construção inadequados (por exemplo, remoção incompleta de rebarbas em chapas de aço silício) ou projeto inadequado da placa de aterramento (por exemplo, conexões de aterramento soltas) levam a pontos de aterramento não intencionais.
Fatores acessórios e externosAterramento em múltiplos pontos causado por acessórios externos (por exemplo, peças de fixação soltas, almofadas de isolamento danificadas entre o núcleo e o tanque) ou influências ambientais externas (por exemplo, degradação do isolamento induzida pela umidade).
Contaminação interna por corpo estranhoObjetos estranhos de metal (por exemplo, escória de solda, ferrugem, limalha de metal) deixados dentro do transformador durante a fabricação ou manutenção formam caminhos condutores, causando aterramento em múltiplos pontos.