電力變壓器鐵芯接地故障的診斷與處理

于 慶

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

電力變壓器鐵芯接地故障的診斷與處理

于 慶

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

電力變壓器是電力輸送的關(guān)鍵設(shè)備之一，一旦電力變壓器在運(yùn)行中發(fā)生故障，將嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文針對電力變壓器常見的鐵芯接地故障分析了其產(chǎn)生原因和診斷方法，并針對不同的故障特征給出了相應(yīng)的解決措施和處理辦法。

變壓器;電力輸送;鐵芯接地故障

1 電力變壓器鐵芯接地故障的概念

電力變壓器鐵芯接地故障是電力變壓器的常見故障之一。這種故障會(huì)造成電力變壓器鐵芯局部過熱，使得瓦斯繼電器頻繁動(dòng)作，特別嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致局部變壓器鐵芯受損，此外電力變壓器鐵芯的正常接地線會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，從而導(dǎo)致電力變壓器的局部過熱。所以，及時(shí)準(zhǔn)確地判斷出電力變壓器鐵芯接地故障產(chǎn)生的原因以及故障點(diǎn)，采取正確的措施解決故障意義重大。

2 電力變壓器鐵芯接地故障類型

電力變壓器正常運(yùn)行時(shí)，鐵芯必須接地，而且必須是一點(diǎn)接地，以保證鐵芯在高電場中仍與大地等電位。當(dāng)變壓器在運(yùn)行中發(fā)生兩點(diǎn)以上同時(shí)接地的時(shí)候，鐵芯與大地之間會(huì)形成環(huán)流，造成鐵芯多點(diǎn)接地發(fā)熱故障。 變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的原因有很多，常見的有以下幾種：

（1）鐵芯絕緣受潮或者損傷，箱底沉積水分以及油泥，造成絕緣電阻下降，從而導(dǎo)致鐵芯多點(diǎn)接地。

（2）穿芯螺栓鋼座套過長與硅鋼片短接。

（3）由于安裝時(shí)疏忽導(dǎo)致鐵芯碰殼，碰夾件。

（4）由于潛油泵的軸承磨損使得金屬粉末進(jìn)入到油箱中，由于電磁力的作用而形成橋路，墊腳或者箱底會(huì)與下鐵軛接通。

（5）由于加工工藝和設(shè)計(jì)原因?qū)е陆拥仄搪?。?）由于外界因素以及相關(guān)附件導(dǎo)致的多點(diǎn)接地。

3 變壓器鐵芯接地故障的診斷

變壓器鐵芯接地故障的診斷方法主要有電氣法和氣相色譜分析法。電氣法包括停電電氣測試分析法和帶電電氣測試分析法。

停電電氣測試分析法就是在停電后對繞組的直流電阻進(jìn)行測量，然后對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將測量數(shù)據(jù)與歷次的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，有無異常波動(dòng)，通過數(shù)據(jù)分析對接地故障點(diǎn)進(jìn)行排除，判斷是否為分接開關(guān)接觸不良或者套管導(dǎo)電桿兩端引線接觸不良等。為了進(jìn)一步核實(shí)是否為鐵芯多點(diǎn)接地，可以斷開鐵芯正常接地線，采用2500V的兆歐表對變壓器鐵芯的絕緣電阻進(jìn)行測量，如絕緣電阻阻值很低或者為零，就表明可能存在變壓器鐵芯接地故障。

帶電電氣測試分析法是指在電力變壓器鐵芯的外引接地線上，用鉗流表測量引線中是否存在電流。通常變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，接地線上的電流大約為幾十到幾百毫安。當(dāng)存在多點(diǎn)接地時(shí)，流經(jīng)鐵芯接地線的電流會(huì)達(dá)到幾安甚至幾十安電流。測量時(shí)鉗流表應(yīng)當(dāng)放在變壓器的中間位置，選擇干擾最小的方向。通過測量接地引線中電流的大小能夠準(zhǔn)確地判斷出變壓器鐵芯是否存在多點(diǎn)接地故障。

氣相色譜分析法是對油中含氣量進(jìn)行氣相色譜分析，是目前檢測變壓器鐵芯接地故障的最有效方法。發(fā)生鐵芯接地故障時(shí)變壓器的油中溶解氣體色譜分析數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生變化：總烴含量高，往往會(huì)超過“變壓器油中溶解氣體和判斷導(dǎo)則”中規(guī)定的注意值（150μL/L），其組成氣體含量的排列按照C2H4-CH4-C2H6-C2H2順序遞減，當(dāng)油中特征氣體組成氣體含量未達(dá)到注意值時(shí)，也依照此順序遞減；總烴產(chǎn)生的速率會(huì)超過電力試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的注意值，同時(shí)C2H4的產(chǎn)生速率超過限值；采用IEC四比值法進(jìn)行判斷時(shí)，CH4/H2=1~3；C2H6/C2H4＜1；C2H4/C2H6≥3；C2H2/C2H4＜0.5。如果色譜分析出現(xiàn)了以上變化或者滿足判據(jù)條件，同時(shí)測得鐵芯絕緣電阻為零或者相比投運(yùn)前明顯下降以及鐵芯接地線中有環(huán)流時(shí)，就可判斷為變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障。

4 變壓器鐵芯接地故障的處理

4.1 臨時(shí)串接限流電阻

當(dāng)變壓器運(yùn)行中發(fā)生鐵芯接地故障后，鑒于變壓器在電力運(yùn)行中的重要性，為了保證設(shè)備的安全，需要將變壓器停電進(jìn)行吊芯檢查和處理。但是對于系統(tǒng)暫時(shí)不允許停電檢查的，我們可以采用在外引鐵芯接地回路上串接電阻的臨時(shí)應(yīng)急措施來限制接地回路的環(huán)流，阻止故障進(jìn)一步惡化。在串接電阻前，需要分別測量鐵芯接地回路的環(huán)流和開路電壓，然后計(jì)算出應(yīng)當(dāng)串接的電阻阻值。需要注意兩方面，一方面是所串接的電阻不宜太小，以免起不到限流的作用，為了保護(hù)鐵芯基本處于低電位，所選的電阻也不宜太大；另一方面還需要慎重選擇所串接電阻的熱容量指標(biāo)，防止串接電阻燒壞后造成變壓器鐵芯開路。

4.2 吊罩處理

吊開鐘罩，對變壓器鐵芯可能接地的部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查是目前較為普遍的處理方法。為了縮短變壓器器身在空氣中的暴露時(shí)間，通常在解開鐵芯與夾件等連接片之后繼續(xù)進(jìn)行下列檢查試驗(yàn)：

（1）檢查各個(gè)間隙以及槽部重點(diǎn)部位是否有硅鋼片、廢料和螺帽等金屬雜物。

（2）用鐵絲對鐵芯底部進(jìn)行清理。

（3）為了縮小故障的排查范圍，分別對穿心螺桿或者夾件對變壓器鐵芯的絕緣進(jìn)行測量。

（4）選用榔頭敲擊振動(dòng)夾件，同時(shí)采用搖表進(jìn)行監(jiān)測，查看絕緣是否發(fā)生變化，查找且消除動(dòng)態(tài)接地點(diǎn)。

（5）對各間隙進(jìn)行油沖洗或氮?dú)鉀_吹清理。

通過這些檢查可以發(fā)現(xiàn)由于雜物引起的鐵芯接地故障的故障點(diǎn)，但是對于鐵銹和焊渣等引起的接地故障效果不大，我們需要采用放電沖擊法來進(jìn)行故障處理。

4.3 放電沖擊法

放電沖擊法主要有電容放電沖擊法和電焊機(jī)交流法。

電焊機(jī)交流法僅適用于金屬性接地故障，首先斷開電力變壓器鐵芯的正常接地點(diǎn)，然后通過電焊機(jī)設(shè)備對變壓器鐵芯施加電流，隨著施加電流的不斷增大，而且變壓器鐵芯故障接地點(diǎn)的電阻大時(shí)，因?yàn)殍F芯接地故障點(diǎn)的溫度升高快，使得變壓器的油因?yàn)榉纸舛盁?，從而找到變壓器鐵芯接地的故障點(diǎn)。

電容放電沖擊法是采用輸出電壓在600到1000V之間的直流電壓發(fā)生器對一電容進(jìn)行充電，充電完成后利用電容器對變壓器故障電放電，仔細(xì)傾聽異常響聲和是否有異物冒煙。當(dāng)電容器對鐵芯接地引線放電時(shí)，如有異響和青煙，則該處為變壓器鐵芯接地故障處。反復(fù)操作幾次，然后采用1000V兆歐表對鐵芯絕緣電阻進(jìn)行測量，當(dāng)絕緣電阻值合格時(shí)，表明多點(diǎn)接地故障已經(jīng)排除。

為了及時(shí)準(zhǔn)確地查找故障，建議在電力變壓器的鐵芯接地線上安裝電流表，同時(shí)為了避免金屬剝落或者軸承磨損造成接地故障，還要加強(qiáng)冷卻器以及潛油泵的檢修工作。

5 結(jié)語

變壓器多點(diǎn)接地故障對變壓器的安全運(yùn)行具有很大的威脅，當(dāng)出現(xiàn)變壓器鐵芯接地故障時(shí)，要對故障進(jìn)行全面分析檢查，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇處理方案，最大限度減少設(shè)備停電時(shí)間和降低處理成本。

[1] 張俊，張興存，張慧.變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的判斷及處理[J].寧夏電力，2011（4）:26-29.

[2] 劉慶寧.變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障判斷[J].四川電力技術(shù)，1998（3）:27-29.

[3] 王秋榮.對變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的分析及處理[A].科技部.2014年全國科技工作會(huì)議論文集[C].科技部，2014（2）.

Diagnosis and treatment of iron core grounding fault in power transformer

Yu Qing
(Qigihar Institute of Engineering 161005, China)

Power transformer is one of the key equipment of electricity transmission, once in the operation of the power transformer in fails, will seriously affect the safe and stable operation of power system. Common power transformer core earth fault, the author of this paper analyses the causes and diagnostic methods, and according to different fault features gives the corresponding solution measures and treatment method.

transformer; electricity transmission ; core ground fault

于慶（1981— ），男，山東黃縣人。