變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障診斷

趙榮杰

寧夏石嘴山供電局，寧夏石嘴山 753000

變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障診斷

趙榮杰

寧夏石嘴山供電局，寧夏石嘴山 753000

變壓器鐵芯有且只能有一點(diǎn)接地，出現(xiàn)兩點(diǎn)及以上的多點(diǎn)接地現(xiàn)象時(shí)，極易導(dǎo)致鐵芯故障，進(jìn)而影響變壓器正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)性能。本文介紹了變壓器鐵芯故障的類(lèi)型、相關(guān)診斷及其正確的接地方式，來(lái)減少因多點(diǎn)接地引起的故障。

鐵芯；變壓器；多點(diǎn)接地故障；診斷

作業(yè)狀態(tài)的變壓器鐵芯及其附件都處于繞組周?chē)牟痪鶆螂妶?chǎng)內(nèi)，高壓繞組與低壓繞組之間、低壓繞組與鐵芯之間、鐵芯與變壓器油箱之間都存在著寄生電容，如不接地，鐵芯及其他附件必然感應(yīng)到一定的電壓，在外加電壓的作用下，當(dāng)感應(yīng)電壓大于接地電壓時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。這種放電是由于電位差而產(chǎn)生，放電電位差短暫消失，放電停止，然后再產(chǎn)生電位差再放電，如此周而復(fù)始。為了避免電壓器內(nèi)部放電，變壓器鐵芯必須接地，并且只能有一點(diǎn)接地。多點(diǎn)接地，各點(diǎn)之間會(huì)形成環(huán)流，由于鐵芯芯片間有絕緣電阻，鐵芯自身也有電阻，當(dāng)環(huán)流通過(guò)時(shí)，將會(huì)發(fā)熱，而發(fā)熱將使油溫上升，變壓器內(nèi)部產(chǎn)氣速率猛增，局部高溫囤積，如不及時(shí)處理，輕則瓦斯繼電器動(dòng)作，嚴(yán)重者接地線(xiàn)燒斷中進(jìn)而出現(xiàn)放電故障，損壞固體絕緣和油質(zhì)絕緣強(qiáng)度，造成嚴(yán)重后果。鐵芯多點(diǎn)接地有兩個(gè)類(lèi)型：一種是鐵芯不穩(wěn)定性多點(diǎn)接地，一種是鐵芯穩(wěn)定性多點(diǎn)接地。確定好鐵芯多點(diǎn)接地的類(lèi)型才能對(duì)其故障僅有有效地診斷和改善。

1 變壓器鐵芯故障的類(lèi)型

鐵芯是變壓器的基本部件，是變壓器的磁路和安裝骨架。當(dāng)變壓器鐵芯與額外部件相關(guān)聯(lián)或者周?chē)h(huán)境不樂(lè)觀(guān)時(shí)，鐵芯故障極易發(fā)生。比如，當(dāng)鐵芯受潮或者受損，鐵芯與油箱殼相碰，油箱內(nèi)存在金屬異物、金屬粉末，鐵芯夾件紙板與鐵芯柱相接觸、與溫度計(jì)座套接觸等等，都是在實(shí)際應(yīng)用中變壓器鐵芯容易出現(xiàn)的故障。但是，大部分故障都是由于人為工作的不細(xì)致或者疏忽造成的，如安裝或者修葺變壓器完畢后，工作人員忘記將油箱蓋頂部的定位穩(wěn)定安置恰當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致鐵芯與油箱接觸造成故障發(fā)生。

2 變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的診斷

變壓器鐵芯多點(diǎn)接地不可忽視，極易導(dǎo)致放電、燒毀變壓器、中斷電源等惡性事故的發(fā)生。由于變壓器內(nèi)部存在磁通路，當(dāng)變壓器鐵芯發(fā)生兩點(diǎn)以上接地現(xiàn)象時(shí)，磁通路周?chē)鷷?huì)發(fā)生短路匝，內(nèi)流會(huì)大于環(huán)流，各接地點(diǎn)之間也會(huì)形成環(huán)流。環(huán)流的大小主要受兩方面影響：其一，與鐵芯正常接地點(diǎn)位置與故障接地點(diǎn)位置之間距離的大小有關(guān)，且成正比。距離遠(yuǎn)大，包含的磁通路越多，環(huán)流就越大，最大可達(dá)數(shù)百安。其二，環(huán)流的大小還與接地的材料有關(guān)，當(dāng)接地的位置是金屬或者高阻時(shí)，環(huán)流則會(huì)增大。通常說(shuō)來(lái)，只有110kV以上，以及部分35kV的變壓器有外接裝置，大部分鐵芯沒(méi)有外引的變壓器，為執(zhí)行鐵芯診斷操作帶來(lái)了很大的不便，也就不易判定其性能故障的類(lèi)型，不能對(duì)癥下藥。常用的變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障測(cè)量方法有在線(xiàn)測(cè)量、帶電取油、停電測(cè)試三個(gè)方法，此三個(gè)方法互利互補(bǔ)，結(jié)合使用效果最佳。

2.1 在線(xiàn)測(cè)量法

此法也叫鉗型電流表法。顧名思義，此法是以鉗型電流表為工具，在不需采取斷電的情況下就可測(cè)量鐵芯多點(diǎn)接地故障原因，并得以準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。在線(xiàn)測(cè)量是使用頻率最大的辦法，重在防范故障發(fā)生，所以需定時(shí)定期測(cè)量接地引線(xiàn)電流。首先變壓器投運(yùn)后應(yīng)測(cè)量并記錄接地電阻阻值，最為初始值。日后定期測(cè)量的數(shù)值都應(yīng)與初始值進(jìn)行比較，若無(wú)大幅度差值，則說(shuō)明無(wú)故障接點(diǎn)。測(cè)量值應(yīng)控制在100mA以?xún)?nèi)，若大于1A且與初始值增加幅度大，則可能是由低阻接地或者金屬接地引起的。

2.2 帶電取油法

此法也稱(chēng)為色譜分析法。即在不斷電的條件下，對(duì)油箱抽樣再加以色譜分析其組成成分來(lái)判斷結(jié)果。假若總烴明顯增加，而一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w與以往相比變化不大或基本不變，甲烷、乙烯卻占主要成分，則可能是鐵芯多點(diǎn)接地或鐵芯硅鋼片間維緣損壞，可判斷為裸金屬過(guò)熱。若總烴中出現(xiàn)乙炔成分，則可能不穩(wěn)定型鐵芯多點(diǎn)接地情況。

2.3 停電測(cè)試法

即絕緣電阻法。該法是通過(guò)2 500V搖表為工具，來(lái)?yè)u測(cè)鐵心與外殼之間電阻，通過(guò)測(cè)值來(lái)判斷故障原因。當(dāng)電阻值大于200mΩ時(shí)，則鐵芯絕緣正常良好。若測(cè)值在200Ω～400Ω之間，且搖表顯示鐵芯與外殼相連，則說(shuō)明鐵芯存在高阻接地點(diǎn)，此情況需及時(shí)處理，清理故障。若測(cè)量值為1Ω～2Ω，則發(fā)生金屬接地現(xiàn)象，必須對(duì)變壓器及時(shí)進(jìn)行處理。

在線(xiàn)測(cè)量法和帶電取油法都是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，操作簡(jiǎn)單也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，但是結(jié)果精確度不佳，而停電測(cè)試法雖然操作繁瑣，但是結(jié)果精確，可做最后的判定結(jié)果。

3 變壓器鐵芯正確接地方式

為了避免變壓器放電分解油箱，以及多點(diǎn)接地造成的環(huán)流高溫，國(guó)標(biāo)規(guī)定，普通變壓器鐵芯和較大金屬零件都要以油箱為媒介可靠接地，且只能有一點(diǎn)接點(diǎn)；對(duì)20 000kW及以上的變壓器，鐵芯接地則要通過(guò)油箱上部接通，且保證一點(diǎn)接地。具體做法是將變壓器鐵芯可靠地連接到變電站的主網(wǎng)系中，使鐵芯與大地之間的寄生電容被短接，鐵芯處于零電位狀態(tài)。此時(shí)電線(xiàn)中的電流稱(chēng)為帶電電阻對(duì)鐵芯的寄生電容電流。眾所周知三相變壓器，三相電壓對(duì)稱(chēng)，所以三相繞組對(duì)鐵芯的電容電流之和幾乎等于零。當(dāng)前，鐵芯硅鋼片之間放置一銅片接地可有效保證一點(diǎn)接地。因?yàn)殂~片可起到絕緣膜的作用，由此鐵芯的電阻值僅有幾歐到及時(shí)歐大小，如此之小的電阻在高壓供電線(xiàn)路中等同于通路。鐵芯接地的方式有四種：其一，上下夾件不絕緣，接地銅片要按著順序通過(guò)下夾件和地腳螺絲的形式來(lái)接地。其二，上下夾件不絕緣并且二者之間存在拉桿或者拉板時(shí)，接地銅片則要和上夾件連接，再經(jīng)過(guò)吊芯螺桿接地。其三，當(dāng)上下夾件間絕緣時(shí)，為避免兩點(diǎn)接地現(xiàn)象發(fā)生，要確保在上下鐵軛的對(duì)稱(chēng)位置需分別安裝一銅片來(lái)連接夾件，此時(shí)接地電流則通過(guò)上夾件到鐵芯片再到下夾件的順序接地。其四，當(dāng)采用接地套管接地時(shí)，接地順序則是鐵芯-接地片-上夾件-接地套管-接地。

4 結(jié)論

變壓器鐵芯必須接地，才能保證變壓器內(nèi)的寄生電容不產(chǎn)生電位差，從而遏制斷續(xù)放電的現(xiàn)象。確保變壓器接地的唯一性，避免各接地點(diǎn)之間的環(huán)流熱量。只有科學(xué)合理的變壓器鐵芯接地方式，才可以有效的減少變壓器磨損及事故發(fā)生的頻率。相信隨著科技的發(fā)展，全新高效的鐵芯接地方式也會(huì)隨之誕生。

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1674-6708（2012）59-0055-02