第18章接地电流检测技术

目录第一节变压器铁心接地电流检测技术...........................................................................2一、变压器铁心接地电流检测概述...............................................................................2二、变压器铁心接地电流检测基本原理.......................................................................42.1变压器铁心接地基本知识.........................................................................................42.2变压器铁心的接地形式.............................................................................................72.3变压器铁心接地电流形成机理.................................................................................92.4.变压器铁心接地电流测试设备组成及基本原理...................................................11三、变压器铁心接地电流检测及诊断方法.................................................................133.1现行铁心接地电流检测方法...................................................................................133.2铁心接地电流的诊断标准.......................................................................................173.3铁心接地电流检测的注意事项...............................................................................17四、典型测试案例分析.................................................................................................204.1铁心电流检测发现110kV主变铁心电流过大典型案例.......................................204.2铁心接地电流检测发现多点接地典型案例...........................................................23第二节电缆护层接地电流检测技术.............................................................................25一、电缆护层接地电流检测概述.................................................................................25二、电缆护层接地电流检测基本原理.........................................................................262.1电力电缆接地基本知识...........................................................................................262.2电力电缆护层接地电流形成机理...........................................................................292.3.电力电缆护层接地电流测试设备组成及基本原理...............................................32三、电缆护层接地电流检测检测及诊断方法.............................................................333.1电缆护层接地电流检测方法...................................................................................333.2电缆护层接地电流的诊断标准..............................................................................353.3电缆护层接地电流检测的注意事项......................................................................35四、典型测试案例分析.................................................................................................364.1电缆护层接地电流检测发现110kV电缆护层保护器击穿缺陷案例...................364.2电缆护层接地电流检测发现110kV交联单心电缆护层破损缺陷案例...............37参考文献（自动编号）.......................................................................................................39第X章接地电流检测技术（冀北公司）在电力系统中，接地是用来保护人身及电力、电子设备安全的重要措施。通常我们将接地分为工作接地、系统接地、防雷接地、保护接地，用他们来保护不同的对象。对于大型高压电气设备，如变压器、电力电缆、避雷器等设备因其内部结构设计或运行要求，也是通过接地来实现设备正常运行的要求，这几种接地形式从目的上来说是没有什么区别的，均是通过接地导体将过电压产生的过电流通过接地装置导入大地，从而实现保护的目的，而通过接地装置流入大地的电流会因设备运行状态的改变而发生改变，所以对于接地电流的测量可以直接或间接地反映设备运行状况。接地电流测试方法简单，但是却因设备种类不同，测试数据反映的意义大不相同，因篇幅所限，本章只针对变压器铁心及电缆护层的接地电流测试进行介绍。第一节变压器铁心接地电流检测技术一、变压器铁心接地电流检测概述变压器铁心是变压器内部传递、变换电磁能量的主要部件，正常运行的变压器铁心必须接地，并且只能一点接地，对变压器的事故统计分析表明，铁心事故在变压器总事故中已占到了第三位，其中大部分是铁心多点接地引起，经检查证实的240台变压器故障中46台是由于铁心多点接地问题造成的。当铁心两点或多点接地时，在铁心内部会感应出环流，该电流可达数十甚至上百安培，会引起铁心局部过热，严重时会造成铁心局部烧损，还可能使接地片熔断，导致铁心电位悬浮，产生放电性故障，严重威胁到变压器的可靠运行。目前，对于运行中变压器铁心多点接地故障的预防主要是通过对铁心接地电流的定期检测进行的，变压器铁心接地电流的检测对于变压器的安全运行具有非常重要的意义。例如，某型号为SFPS-120000/220的变压器，油中溶解气体分析结果表明H2和总烃高，且气体增长速率与变压器运行负荷的关系不密切，测试铁心接地电流已达16A。经停电检查发现，内部铁心接地连片过长而跨接铁心，将铁心短接近1/10，造成铁心多点接地，接地连片烧断3/4。该隐患如未及时发现和消除，接地连片烧断后可能导致铁心失去地电位，从而造成严重的事故。又如，某热电厂一台SSZ-120000/220变压器运行中检测铁心接地电流达500mA，超过规程规定的“不大于0.1A”的要求，为了确保变压器运行安全，不得不安排停电检修，进行铁心的绝缘试验，试验结果显示铁心绝缘良好，不存在多点接地，原铁心接地电流检测结果不准确，造成误停电，该台变压器的整个启停过程共经历3天时间，造成巨大经济损失。目前，电力运行单位对于变压器铁心接地电流检测和监测的管理中，大都采取手持式钳形电流表进行检测以及加装铁心接地电流在线检测装置等方法，这些检测方法可以及时、便捷和较为准确的检测出变压器铁心的接地电流，除此之外，一些专用的铁心接地电流检测仪器和装置也越来越多的得到了推广和应用。对运行中的变压器进行铁心接地电流的检测和监测，能够及时发现铁心多点接地引起的接地电流变化，是防范铁心多点接地故障的最直接、最有效的方法。二、变压器铁心接地电流检测基本原理2.1变压器铁心接地基本知识2.1.1铁心铁心是变压器的主要部件之一，它构成了变压器的主磁路。变压器是依据电磁感应原理来工作的，一、二次绕组之间并没有电的直接联系，只有通过铁心形成磁的联系。利用变压器铁心可获得强磁场，增强一、二次绕组间的电磁联系，减少励磁电流。为了提高导磁系数和降低铁心涡流损耗，铁心用表面涂漆的硅钢片叠成。电工硅钢片很薄，变压器上目前一般用厚度为0.23～0.35mm的硅钢片。铁心是变压器内部电磁能量转换的媒介，把一次电路的电能转为磁能，又由此磁能转变为二次电路的电能。在结构上，夹紧装置使铁心成为一个机械上完整的结构，而且在其上面套有带绝缘的绕组，支持着引线，并几乎安装了变压器内部的所有部件。铁心的质量在变压器各部件中最大，在干式变压器中铁心的质量占总质量的50%左右；在油浸式变压器中，铁心所占质量的比例稍有下降，约为30%。变压器的铁心（即磁导体）一般是框形闭合结构。其中套绕组的部分称为心柱，不套绕组只起闭合磁路作用的部分称为铁轭。现代铁心的心柱和铁轭在一个平面内，即为平面式铁心，新式的立体铁心呈三角形立体排列。2.1.2铁心的种类铁心有两大基本结构形式，即壳式和心式。它们的主要区别在于铁心与绕组的相对位置，即绕组被铁心包围时称为壳式；铁心被绕组包围时称为心式。心式变压器的特点是绕组包围铁心，铁心处于器身内心，故称心式或内铁心，判断的标准是总有几个绕组的一边没有铁心或铁轭。而壳式变压器的特点是铁心包围绕组，任何一个绕组的两边一定有铁心或铁轭，铁心像一个外壳包围着绕组，故称壳式变压器或外铁式变压器。它主要用在家用视频电器或特大型变压器上，可拆成小件到现场组装成整体变压器。一般情况下，壳式铁心是水平放置的，心式铁心是垂直放置的。大容量的心式变压器由于运输高度所限，压缩了上下铁轭的高度，以增加旁轭的办法增加磁路，但是它们仍保留心式结构的特点，因此它们虽有包围绕组的旁轭，仍属于心式结构。2.1.3铁心的接地形式变压器在运行中，铁心以及固定铁心的金属结构、零件、部件等，均处在强电场中，在电场作用下，它具有较高的对地电位。如果铁心不接地，它与接地的部件、油箱等之间就会有电位差存在，在电位差的作用下，会产生断续的放电现象。另外，在绕组的周围，具有较强的磁场，铁心和零部件都处在非均匀的磁场中，它们与绕组的距离各不相等，所以各零部件被感应出来的电动势大小也各不相等，彼此之间因而也存在着电位差。铁心和金属构件上会产生悬浮电位差，电位差虽然不大，但也能击穿很小的绝缘间隙，因而也会引起持续性的微量放电，这些现象都是不允许的，而且要检查这些断续放电的部位，是非常困难的。因此，必须将铁心以及固定铁心、绕组等的金属零部件，可靠地接地，使它们与油箱同处于地电位。铁心是由许多层硅钢片叠积而成的，如果铁心有两点或两点以上接地，则铁心中磁通变化时就会在接地回