变压器铁芯接地故障诊断与处理

变压器铁芯接地故障诊断与处理摘要：分析铁芯多点接地的危害，产生铁芯多点接地的因素，介绍如何判断和处理铁芯故障的方法。关键词：变压器、铁芯、危害、接地、故障、处理变压器是电力系统的重要设备，它的正常安全运行，是保证供电可靠性、连续性的重要条件，有关统计资料表明，由铁芯故障引起变压器事故率占第三位，下面从变压器铁芯故障的危害、接地类型和如何分析判断与处理方法作介绍。一、铁芯多点接地故障的危害、类型和原因1、铁芯多点接地故障的危害。变压器正常运行时，是不允许铁芯多点接地的，因为变压器正常运行中，绕组周围存在着交变的磁场，由于电磁感应的作用，高压绕组与低压绕组之间，低压绕组与铁芯之间，铁芯与外壳之间都存在着寄生电容，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用，使铁芯对地产生悬浮电位，由于铁芯及其它金属构件与绕组的距离不相等，使各构件之间存在着电位差，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电，这种放电是断续的，长期下去，对变压器油和固体绝缘都有不良影响，为了消除这种现象，把铁芯与外壳可靠地连接起来，使它与外壳等电位，但当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时，接地点就会形成闭合回路，造成环流，引起局部过热，导致油分解，绝缘性能下降，严重时，会使铁芯硅钢片烧坏，造成主变重大事故，所以主变铁芯只能一点接地。2、铁芯接地故障类型(1)安装时疏忽使铁芯碰壳，碰夹件。(2)穿芯螺栓钢座套过长与硅钢片短接。(3)铁芯绝缘受潮或损伤，导致铁芯高阻多点接地。(4)潜油泵轴承磨损，产生金属粉末，形成桥路。造成箱底与铁轭多点接地。3、引起铁芯故障的原因(1)接地片因加工工艺和设计不良造成短路。(2)由于附件引起的多点接地。(3)由遗落在主变内的金属异物和铁芯工艺不良产生毛刺，铁锈与焊渣等因素引起接地。二、铁芯产生多点接地时的几种处理方法。1、对于铁心有外引接地线的，可在铁心接地回路上串接电阻，以限制铁心接地电流，此方法只能作为应急措施采用。2、由于金属异物造成的铁心接地故障，一般情况下进行吊罩检查，都可以发现问题。3、对于由铁心毛刺，金属粉末堆积引起的接地故障，用以下方法处理效果较明显。1）电容放电冲击法；2）交流电弧法；3）大电流冲击法，即采用电焊机。三、变压器铁芯多点接地的判断及处理。我们从事变压器检修试验多年以来,对处理变压器铁芯多点接地故障取得了一些实际经验.现以龙洞堡1#主变为例介绍如何分析、判断和处理铁芯多点接地故障。１、该变压器为江西变压器厂制造，型号：SFSZT-31500/110,容量31500KVA，额定电压110/38.5/10.5KV，冷却方式:ONAN/ONAF,空载电流0.48%,空载损耗49.92KW，91年6月出品，95年6月22日投入运行，98年10月27日对该主变进行预防性试验时发现该主变铁芯对地绝缘电阻为0MΩ,判断为主变铁芯多点接地故障，当时系统运行方式不允许对变压器进行停电吊芯检查，同时根据以往油色谱试验数据以及上一年高压试验数据分析.(如表一,表二)。表一油质气相色谱试验数据库（μl/L）采样日期氢气甲烷乙烷乙烯乙炔一氧化碳二氧化碳H2CH4C2H6C2H4C2H2COCO21998.4.7.9时196.41.51.5——48345021998.7.29.23时14635.64.9.39.1——411610596注：98年7月29日数据是该主变受短路故障冲击时的采样。表二、绝缘试验数据库项目高压/中压，低压及地中压/高压，低压及地低压/高压，中压及地R15(MΩ)1200820910R60(MΩ)198018001850吸收比1.652.1952.033泄漏电流(μA)251812tgδ%0.20.20.4套管tgδ%A0.2B0.3C0.3套管电容量(PF)271.8260.8253直流电阻(Ω)A0B0C00.67090.67220.6753AMOBMOCMO0.075030.075510.07532abbcca0.0087280.0087490.008733注:预试时间1998年3月4日变温30°C电气试验数据正常,其中,绝缘电阻试验和介损试验均在合格范围,从色谱数据看，该主变没有出现过热现象，并可判断接地现象出现的时间不长，决定以油色谱试验对该主变进行跟踪，监视故障点的产气速率，决定该主变暂投入运行。２、试验后投入运行，并加强油化试验的数据分析，油色谱跟踪的数据如下表所示表三、烃类气体含量注意值气体成分含量（μl/L）总烃150乙炔5氢150注：依据规程DL/T596-1996。表四、油质气相色谱试验数据库（μl/L）采样日期氢气甲烷乙烷乙烯乙炔一氧化碳二氧化碳H2CH4C2H6C2H4C2H2COCO21999.3.113241.6111202.657668321999.3.18.2933.48.9992.148745121999.3.31.4351.911.61272.977754781999.4.13.2647.817.11282.349257711999.4.22.2846.213.11393.041862781999.5.11.3448.613.01413.350466511999.6.11.4252.713.91543.65225155表五、油质气相色谱分析数据报告取样日期1999.6.11.日试验日期1999.6.11.日负荷大气压(Pa)环境温度20°CCH4C2H6C2H4C2H2总烃含量H2COCO2组分含量(单位:μl/L)52.713.9154.23.6224.541.6521.95155.4绝对产气速率(单位:%/mom)0.000.000.000.000.000.000.000.00相对产气速率8.127.468.988.168.6821.63.36-21.7三比值法编码022结果过热对表三，表四，表五油色谱数据进行如下分析，（1）总烃为224.5μl/L,（标准值不大于150μl/L），其中以甲烷，乙烯为主要成份,特征气体的比值编码为022，是高于700℃高温范围的热故障，根据经验公式，即T＝log322[C2H4/C2H6]+525，估算为861.5℃，并用总烃安伏曲线法判断为磁路故障过热，（2）99年3月11日至99年6月11日总烃相对产气速率为9.38%/mon，且各种特征气体产气速率都有逐渐上升的趋势，（3）当总烃含量超过注意值时，并且CO含量大于300μl/L时，可能存在固体绝缘过热故障。通过以上几点可以判断铁芯接地缺陷有加剧发展的趋势，为避免故障扩大和引起铁芯损坏以致影响主变的正常运行，决定提前对该主变进行大修。３、在6月17日通过对1#主变吊芯检查(1)检查各间隙，槽部没有发现异物。(2)并用铁丝对铁芯底部进行清理，也没有发现情况。(3)测量压板连片的绝缘均为10000MΩ以上。(4)测量穿芯螺栓绝缘时，发现右上的穿芯螺栓对铁芯绝缘为0MΩ，对该螺栓进一步检查时发现端部的绝缘套过短，螺栓压破绝缘套与上夹件相碰，当时怀疑穿芯螺栓穿过铁芯时与铁芯相碰而引起接地，问题就比较严重，处理困难，决定先处理螺栓端部，用绝缘纸板把穿芯螺栓垫起，再对穿芯螺栓与铁芯摇绝缘为10000MΩ以上，说明穿芯螺栓内部并没有与铁芯接触，只是由于主变受到冲击和振动时，使穿芯螺栓移位，造成端部与上夹件接触，铁芯与穿芯螺杆相通的假象，再对铁芯接地片仔细检查，没有发现有变色现象，可以判断该处没有很大的环流电流流过，用万用表测得铁芯对地电阻为54Ω，并再次对上、下夹件，铁轭、芯柱等处进行检查，还是没有发现异常情况。我们通过以上的处理分析，随后决定采用交流法查找接地点，从低压侧加200V，用毫安表沿铁轭各级逐点测量，如图1-1所示。发现铁芯靠下部左侧的电流0，可以初步判断该处为接地点。图1-1通过以上情况综合分析，造成铁芯多点接地，可能还是由于铁芯毛刺或悬浮物引起的接地故障，决定用电容放电法进行处理，如果利用电焊机进行大电流冲击法，现场操作不方便，点焊时间不好掌握，易造成铁心绝缘受损，或采用兆欧表对电容器充电，再由电容器对变压器铁心放电的方法，也存在操作不便，且电容器参数不好选择的缺点，通过比较，决定采用FCE－T型放电校验仪，输出电压：0～750V，输出电流5KA，10～20us，主要是考虑该仪器的输出电流大，而时间极短，不会对铁芯绝缘造成危害，测量接线如图1-2所示。首先用100V电压对铁芯进行放电，此时听到左下角有放电声，用万用表测得铁芯对地电阻为1.5MΩ，考虑铁芯对地绝缘垫片较薄，只升到600V电压再次冲击，第三次后就听不到放电声。立即用摇表测得铁芯绝缘为1000MΩ，说明故障点已消除。结论：１、发现铁芯多点接地故障时，可采用气相色谱法和监视接地电流，来跟踪监测。２、可以通过直流法和交流法来判断铁芯故障点。３、由铁芯毛刺或是浮物引起的接地故障可采用电容放电的方式，但要注意电压的大小，此方法不需要对变压器进行吊罩，可减少停电时间，提高供电可靠性。４、在主变安装和大修时，要注意对主变内部的清理工作，特别对铁芯槽和各间隙处要用油或氮气来冲吹清理。