變壓器鐵芯多點接地故障問題的分析與維修處理

黃偉均

摘 要：在電力系統(tǒng)中，變壓器極為重要，它是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要設備之一。在電力系統(tǒng)運行的過程中，受多種因素的影響，變壓器經(jīng)常會發(fā)生故障，其中，多點接地故障較為常見。簡要分析了電壓器鐵芯多點接地故障中的常見表現(xiàn)和問題出現(xiàn)的原因，基于此，總結了相應的維修處理措施，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：電力系統(tǒng)；變壓器；多點接地故障；電壓器鐵芯

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.154

電力變壓器是電力網(wǎng)中主要的靜態(tài)電力設備之一，它是由鐵芯、繞組和箱體等組成的，這些結構相互配合、相互作用。如果變壓器的安裝、維護等工作存在操作不規(guī)范、不嚴謹?shù)那闆r，就可能導致絕緣體、接地套管等部位的變壓器鐵芯出現(xiàn)多點接地的問題。因此，在維護和管理電力變壓器的過程中，要注重對鐵芯多點接地故障的分析和處理，及時解決鐵芯多點接地故障，從而為變壓器的穩(wěn)定運行提供保障。

1 改善變壓器鐵芯多點接地故障

1.1 故障出現(xiàn)的主要位置

變壓器鐵芯多點接地故障多出現(xiàn)在以下幾個位置：①鐵芯夾件，變壓器中的夾片、夾具是故障易發(fā)的部位。這主要是因為沒有完整地把接地銅片連接到夾具或者夾片上，導致夾具到變壓鐵芯之間的距離過短，出現(xiàn)放電現(xiàn)象。②鐵芯絕緣體。一般情況下，變壓器中的絕緣體會受雨水的影響，在安裝和運維的過程中，很容易忽視對雨水、滲水等情況的預防、處理，導致絕緣體出現(xiàn)膨脹或解潮的現(xiàn)象，使絕緣體出現(xiàn)搭接的情況，進而引發(fā)鐵芯多點接地故障。③硅鋼片。在溫度、外力的影響下，硅鋼片可能會變形。在制造硅鋼片的過程中，如果沒有進行嚴箍和對齊操作，就會使硅鋼片彎曲，進而出現(xiàn)多點接地故障。④接地套管。在變壓器中，接地套管有重要的作用。而在溫度或外力的影響下，接地套管可能會出現(xiàn)變形、開裂等現(xiàn)象，變壓器中存在雜物，使鐵芯多點接地有搭接，從而引發(fā)多點接地故障。

1.2 常見故障類型及其成因

總的來說，變壓器多點接地故障主要有以下幾種：①安裝變壓器時有疏忽，鐵芯觸碰到了殼或夾件；②穿芯螺栓鋼座套的長度過長，使硅鋼片發(fā)生短接；③鐵芯絕緣體受到損傷時，鐵芯會出現(xiàn)高阻多點接地故障；④潛硅軸承被磨損時，會產(chǎn)生金屬粉末，形成橋路，導致箱底和鐵軛出現(xiàn)多點接地故障。

導致鐵芯出現(xiàn)故障的原因主要有3個：①加工接地片時，加工工藝和設計不夠規(guī)范，導致短路情況的出現(xiàn)；②變壓器中的其他附件也可能引發(fā)多點接地故障；③安裝變壓器時，稍有疏忽，就會導致主變中出現(xiàn)金屬異物，出現(xiàn)由鐵芯帶來的毛刺，進而出現(xiàn)鐵銹、焊渣等，引發(fā)接地故障。

2 故障檢測和處理方法

2.1 檢測方法

2.1.1 分析應用試驗數(shù)據(jù)

2.1.1.1 應用色譜數(shù)據(jù)分析方法

通過分析油中溶解的氣體色譜對數(shù)據(jù)，在沒有停電的情況下，對變壓器中的油色譜進行試驗和跟蹤，判斷變壓器中是否有鐵芯多點接地故障出現(xiàn)。一般情況下，如果變壓器中存在鐵芯多點接地故障，則色譜分析結果如下：①烴的總含量超出國家規(guī)定的1.50×10-4注意值；②總烴產(chǎn)氣的速率在國家規(guī)定的注意值，乙烯呈急劇增長的趨勢；③應用三比法可知體征氣體編碼為0，2，2；④估算故障點的溫度在700～1 000 ℃之間。

當色譜分析出現(xiàn)以上幾種特征時，并證實不存在分解開關接觸不良、油泵故障等情況，則可判定為變壓器發(fā)生了鐵芯多點接地故障。

2.1.1.2 分析電氣測量數(shù)據(jù)的方法

這種方法有環(huán)流測量法和測量絕緣電阻2種。當變壓器運行時，可應用鉗型電流表測量接地套管接地引下線處的電流，如果正常，則該處電流的數(shù)值較小。如果存在多點接地故障，則此處環(huán)流數(shù)值可達到A級，嚴重情況時可達數(shù)百安培。

對于測量絕緣體電阻這種方法，需要設備停止運行，斷開鐵芯，引出接地線，再應用2 500 V的兆歐表測量鐵芯接地套管處的絕緣電阻。測量后，需將數(shù)據(jù)與歷年數(shù)據(jù)、零電阻進行比較，如果發(fā)現(xiàn)此處電阻值比較低，則變壓器可能存在鐵芯多點接地故障。出現(xiàn)這種情況時，應該準確測量繞組中的直流電阻。如果得到的數(shù)據(jù)符合相對標準，且數(shù)值處于偏小的狀態(tài)，有一定變化規(guī)律，則可明確電氣回路中沒有故障，從而進一步確定變壓器鐵芯多點接地故障。

2.1.2 分析設備的運行狀況

這種方法需要在故障已經(jīng)出現(xiàn)時使用，具體應用時，可從以下2個方面入手：①從變壓器的運行時間、具體負荷情況、故障出現(xiàn)的情況、外力作用等方面入手分析；②參考變壓器的運行記錄、實驗數(shù)據(jù)，確定故障的具體類型。一般情況下，如果變壓器不運行的狀況持續(xù)較長時間，變壓器鐵芯電阻突然降低，色譜分析顯示正常，則屬于不穩(wěn)定性故障，可能是由油泥沉淀引起的。

2.2 故障處理方法

2.2.1 應急方法

這種處理方法主要被應用于不穩(wěn)定接地故障的處理中，具體流程是：把開關安裝在鐵芯沒有故障的接地點處。此時，鐵芯接地引出線未連接，采用兆歐表實施充電電容。隨后將開關放置到放電回路中，對故障點實施放電，并測量鐵芯絕緣處的電阻，確定故障的排除效果。

2.2.2 徹底排除措施

在具體工作中，要想徹底排除故障，要從以下3方面入手：①檢查變壓器的外觀，查看鐵芯與夾具之間有無碰撞的情況，硅鋼片有無彎曲，鐵芯柱與拉板之間是否有異物。②打開鐵芯與夾件處的連接片，應用6 V直流電從硅鋼片通過，測量硅鋼片處的電壓。如果電力數(shù)值是0，或者指針指向反方向，則可確定此處是故障點。③將電壓接入變壓器低壓繞組中，使鐵芯處有磁通產(chǎn)生，隨后測量該處電流，確定此處是否為故障點。④鐵芯接地點處于斷開狀態(tài)時，向鐵芯加壓，確定故障點。

3 案例分析

2016-07，某電力試驗人員帶電測量某一變壓鐵芯電流，發(fā)現(xiàn)鐵芯接地電流是3.12 A，且變壓器的溫度升高。隨后，測試此變壓器的鐵芯絕緣體，發(fā)現(xiàn)電阻是3.6 MΩ，懷疑此變壓器存在多點接地故障。隨后，進行絕緣油色譜實驗，結果如表1所示。經(jīng)分析，此變壓器存在鐵芯多點接地故障，這是向變壓器注油時，夾件、鐵芯處被沖擊所致。

針對這一故障，應用圖1所示原理和路線處理，即將鐵芯接地與接地網(wǎng)的連線打開后，使用35 uF、交流是1.68 kV的電容器，2 500 V的兆歐表充電，達到2 000 V以上后，立即將歐兆表斷開，并迅速將鐵芯接地的引出端連接到變壓器中。這時，聽到清脆的放電聲，則表明放電沖擊完成。隨后測量鐵芯處的

絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)其為30 000 MΩ，則表明故障已成功消除。

4 結束語

在變壓器運行的過程中，不能出現(xiàn)鐵芯多點接地，否則可導致放電脈沖出現(xiàn)，也可導致不穩(wěn)定型的短路接地出現(xiàn)，從而出現(xiàn)變壓器內(nèi)部局部過熱、輕瓦斯動作等情況，難以保證變壓器的穩(wěn)定運行。因此，在對變壓器進行運維的過程中，要注重鐵芯多點接地這一故障的處理，使變壓器能夠穩(wěn)定運行，從而保證整個電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕