變壓器鐵芯、夾件多點接地故障檢測及處理

藏亮 張操 梁嘉輝

摘要：變壓器鐵芯、夾件多點接地的故障在變壓器運行過程中不可避免，為了保障變壓器安全穩(wěn)定運行，分析變壓器鐵芯多點接地的故障原因、特點及危害，總結(jié)其檢測方法以及處理措施是非常重要的。

關(guān)鍵詞：變壓器、鐵芯、接地

1前言

變壓器鐵芯夾件多點接地故障會導(dǎo)致運行中的變壓器出現(xiàn)部分部件如鐵軛等放電、溫升增加等異?，F(xiàn)象。為了能夠避免或者限制變壓器的這種故障狀況，就需要根據(jù)變壓器結(jié)構(gòu)及原理去分析鐵芯夾件多點接地的故障原因以及表現(xiàn)特征，進一步提出可靠且易實施的檢測方法，并根據(jù)檢測結(jié)果制定變壓器有效的限制措施，來保障變壓器能夠繼續(xù)安全可靠運行[1]。

2變壓器鐵芯夾件多點接地故障原因及危害

2.1變壓器鐵芯、夾件有且僅有一點可靠接地

變壓器帶電運行時，油箱里引線與帶電繞組的位置決定了最終的電場分布，如果變壓器鐵芯夾件存在的電場不均勻。鐵芯及其夾件的每一個部件空間位置的不同，最終會在強電場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電壓。如果不接地，鐵芯夾件對地懸浮電位的存在就會對油箱壁間歇性放電導(dǎo)致變壓器絕緣油分解劣化等異常狀況[2]。因此，變壓器在帶電運行的過程中必須一點可靠接地。但是當(dāng)鐵芯、夾件發(fā)生兩點及以上接地時，在接地點之間形成閉合回路，鐵芯夾件各部位因空間位置不同存在的電位差就會在閉合回路中產(chǎn)生壓降，從而形成環(huán)流，造成鐵芯、夾件部件溫升增加。

2.2變壓器鐵芯多點接地故障的原因

變壓器鐵芯及其夾件多點接地故障大多數(shù)原因由以下引起的：

（1）變壓器鐵芯夾件與油箱短接造成接地故障，這是因為與之相連的接地線連接不夠牢固形成的。

（2）夾件與變壓器箱蓋的定位螺栓之間的絕緣性不夠高導(dǎo)致了多點接地。

（3）安裝完成的變壓器的頂部運輸定位銷翻轉(zhuǎn)或者拆除形成的多點接地。

（4）變壓器鐵芯夾件接地引出導(dǎo)線套管破裂，從油箱內(nèi)引出的接地導(dǎo)線與油箱蓋短接形成的多點接地。

（5）鐵芯硅鋼片在運輸和形成的過程中容易翻起，此時由于芯柱和鐵芯夾件支板之間的安全距離不夠，使其接觸到夾件支板，就導(dǎo)致了多點接地[2]。

（6）有異物存在于變壓器的上梁、側(cè)梁以及墊腳絕緣附近，使得這些不明物體短接油箱導(dǎo)致了多點接地。

（7）變壓器鐵芯下夾件墊腳與軛之間絕緣紙板破損或脫落，其疊片與下夾件就會形成金屬性接觸造成新的接地點。

（8）變壓器強迫油循環(huán)使用的潛油泵裝置，潛油泵在運行過程中軸承有可能出現(xiàn)磨損，磨損后的金屬碎屑通過潛油泵的油流進入油箱當(dāng)中，這些金屬碎屑在電磁場的作用下，形成導(dǎo)電點，使鐵芯或夾件與變壓器油箱外殼短路接地，從而形成多點接地故障[3]。

（9）下夾件與軛階梯間的絕緣墊塊受潮或表面臟污， 長時間就會產(chǎn)生油泥，隨著油泥的堆積，最后使得該部位絕緣電阻值降低，形成一個或多個接地點。

2.3變壓器鐵芯夾件多點接地故障的危害

（1） 變壓器鐵芯夾件長時間不能一點接地時會出現(xiàn)懸浮高電位，繼而引起放電，造成變壓器絕緣油分解劣化。

（2）變壓器出現(xiàn)多點接地時，鐵芯夾件與接地點之間會形成環(huán)流，造成鐵芯局部過熱，甚至?xí)斐善錅厣脑黾樱瑢?dǎo)致輕瓦斯動作。

（3）變壓器保證正常運作的前提是其鐵芯一點接地，否則不斷的放電和發(fā)熱會使得它產(chǎn)生乙炔、氫氣等可燃性氣體，影響使用壽命[4]。

3變壓器鐵芯、夾件多點接地時的在線檢測方法

3.1接地電流測量法

在變壓器鐵芯、夾件外部引出接地扁鐵上，用鉗形表測量接地扁鐵中的電流。變壓器正常運行時，流過接地扁鐵的電流為繞組對夾件、鐵芯的容性電流，電流在幾十毫安左右，基本上不會超過100mA，一般情況下用精度不高的鉗形電流表無法檢測到。當(dāng)出現(xiàn)多點接地時，流過的環(huán)流大小取決于故障點與正常接地點的空間位置，短路匝中包圍的磁通越多，接地電流越大，電流在幾十安左右甚至更大。通過測量接地扁鐵中的電流，可以很準確地判斷出鐵芯或夾件有無多點接地的異常情況。

3.2變壓器油中溶解氣體分析

根據(jù)《GB7252-2001 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》對變壓器絕緣油中氣體種類以及含量進行氣相色譜分析，對比前一次變壓器正常運行中的氣相色譜分析可以檢測變壓器鐵芯夾件是否存在多點接地。發(fā)生鐵芯、夾件多點接地故障的變壓器，絕緣油色譜分析一般有下列特征：總烴含量超過規(guī)定的注意值150μL/L，通常乙烯、甲烷和氫氣占較大比重，乙炔含量低或者沒有。當(dāng)色譜分析出現(xiàn)上述特征，并在鐵芯夾件絕緣電阻為零或很低及鐵芯夾件接地導(dǎo)線中有環(huán)流時，且接地電流大于300mA時，可認定該變壓器鐵芯夾件已發(fā)生多點接地故障。

4變壓器鐵芯、夾件多點接地時的在線限制措施

下文是結(jié)合某電廠生產(chǎn)現(xiàn)場天威保變的750kV變壓器出現(xiàn)夾件多點接地的應(yīng)對處理措施。

為控制故障進一步發(fā)展，在不停電的情況下，在變壓器夾件接地回路中接入限流電阻，從而消除變壓器因環(huán)流接地部位引起的過熱故障。使用FLUK17B+萬用表測量鐵芯夾件對地電壓僅為1.2V，逐根據(jù)歐姆定律和伏安法特性進行制定方案，以增加鐵芯夾件回路電阻的方式來改變接地電流的大小;由于現(xiàn)場情況突然，未找到滑動電阻器。商討決定選用1500W、150Ω的電阻四個并聯(lián)后串如回路中，并聯(lián)后電阻為37.5Ω，然后串入鐵芯夾件接地回路中。

在斷開鐵芯夾件之前先用90mm?銅線一段接地，另一端接在變壓器鐵芯夾件引出線，讓鐵芯夾件回路電流通過導(dǎo)線流過，然后斷開鐵芯夾件接地扁鐵，斷開后測量導(dǎo)線電流為98A，將并聯(lián)后37.5Ω電阻器串聯(lián)到鐵芯夾件接地扁鐵斷口處，串聯(lián)后測量電阻器電阻為37.42Ω，對之前連接于接地端導(dǎo)線斷開后測量鐵芯夾件接地串入電阻后電流為0.08A，測量電阻溫度為24℃，在后續(xù)的巡檢過程中電阻溫度基本處于環(huán)境溫度，接地電流保持在0.07A，沒有異?，F(xiàn)象。

結(jié)束語

變壓器鐵芯夾件多點接地故障，嚴重時會影響到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，需要我們?nèi)粘１O(jiān)督，在故障未擴大時及時發(fā)現(xiàn)問題。通過診斷問題的出處，將故障的特征進行具體分析，提出有效的解決方案，在可行的范圍內(nèi)將損失控制在最低的狀態(tài)下，避免事故擴大，確保電力系統(tǒng)安全運行。

參考文獻

[1] 張庚.變壓器鐵芯多點接地故障及其診斷.太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010年11期.

[2] 吳增偉，賈鵬.變壓器鐵芯多點接地故障的分析、診斷與處理[J] .實驗室科學(xué)報，2009年04期.

[3] 黎煒.主變鐵芯多點接地故障分析及處理[J].電力安全技術(shù)報，2003年03期.