【摘要】介紹電力變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的危害、類(lèi)型和原因及當(dāng)前檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀,通過(guò)一起變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障典型實(shí)例,簡(jiǎn)述了檢測(cè)方法和消除故障的方法。
【關(guān)鍵詞】變壓器鐵芯;多點(diǎn)接地;接地電流;檢測(cè);消除故障
1、概述
變壓器正常運(yùn)行時(shí),是不允許鐵芯多點(diǎn)接地的,當(dāng)變壓器發(fā)生鐵芯鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的放電脈沖,有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定短路接地,但變壓器鐵芯絕緣多點(diǎn)接地故障時(shí),便形成工頻短路電流,從而使變壓器內(nèi)部局部過(guò)熱,或造成輕瓦斯動(dòng)作。因此利用檢測(cè)接地電流工頻分量來(lái)判斷鐵芯絕緣是否正常相當(dāng)有效。注:DL596-96《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定:鐵芯絕緣正常時(shí),接地電流不大于0.1A。
變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備,它的正常安全運(yùn)行,事關(guān)重要,據(jù)電力權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì),由于鐵芯多點(diǎn)接地故障所導(dǎo)致的變壓器事故占總故障率第三位,為此,掌握變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的診斷方法和消除故障的方法,對(duì)確保變壓器安全運(yùn)行很有意義。
2、變壓器鐵芯接地方式
為了確保鐵芯一點(diǎn)接地,對(duì)鐵芯間無(wú)油道的變壓器,其鐵芯接地方式一般常見(jiàn)的有四種,
(1)當(dāng)上下夾件間有拉桿或拉板且不絕緣時(shí),接地銅片連接到上夾件上,再由上夾件經(jīng)螺桿接地。
(2)上下夾件間不絕緣,接地銅片從下夾件經(jīng)地腳螺絲接地。
(3)當(dāng)上下夾件間絕緣時(shí),在上下鐵軛的對(duì)稱(chēng)位置上各插以接地銅片連接夾件,由上夾件經(jīng)鐵芯片至下夾件再接地。要求接地片位置對(duì)稱(chēng)的目的,是為了避免鐵芯兩點(diǎn)接地。
(4)當(dāng)采用接地套管時(shí),鐵芯經(jīng)接地片至上夾件與接地套管連接接地。
3、鐵芯多點(diǎn)接地故障的類(lèi)型和原因
3.1鐵芯接地故障類(lèi)型
(1)安裝時(shí)疏忽使鐵芯碰殼,碰夾件。
(2)穿芯螺栓鋼座套過(guò)長(zhǎng)與硅鋼片短接。
(3)鐵芯絕緣受潮或損傷,導(dǎo)致鐵芯高阻多點(diǎn)接地。
(4)潛油泵軸承磨損,產(chǎn)生金屬粉末,形成橋路。造成箱底與鐵軛多點(diǎn)接地。
3.2引起鐵芯故障的原因
(1)接地片因加工工藝和設(shè)計(jì)不良造成短路。
(2)由于附件引起的多點(diǎn)接地。
(3)由遺落在主變內(nèi)的金屬異物和鐵芯工藝不良產(chǎn)生毛刺,鐵銹與焊渣等因素引起接地。
4、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、判斷故障方法
4.1測(cè)絕緣電阻的方法
按DL596-96《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中表5第8項(xiàng)規(guī)定“采用2500V兆歐表,測(cè)量其鐵芯的絕緣電阻?!逼錁?biāo)準(zhǔn)為:“①變壓器鐵芯的絕緣電阻應(yīng)大于10000MΩ;②與以前測(cè)試結(jié)果相比無(wú)顯著差別?!贝藴y(cè)量方法,是在停電后進(jìn)行測(cè)量,此方法適用于投運(yùn)前、大修后。
4.2測(cè)鐵芯接地電流的方法
按DL596-96《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中表5第8項(xiàng)規(guī)定“運(yùn)行中鐵芯接地電流一般不應(yīng)大于0.1A”??墒褂酶呔冗x頻鉗形電流表,采用電測(cè)法,在不改變?cè)O(shè)備接線(xiàn)的情況下,在變壓器鐵芯接地引出線(xiàn)處直接測(cè)量運(yùn)行狀態(tài)下接地電流值。
4.3其他檢測(cè)、判斷故障方法
4.3.1用絕緣油試驗(yàn)綜合分析法:依據(jù)運(yùn)行、試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn),一般當(dāng)方生變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí),變壓器絕緣油色譜分析數(shù)據(jù)結(jié)果有以下特點(diǎn):①總烴含量較高,超過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定150ppm的注意值。②總烴產(chǎn)氣速率超過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定注意值范圍,其中乙烯的產(chǎn)氣速率上升較快。③用IEC三比法,特征氣體的比值編碼一般為0、2、2。④甲烷及烯烴組分很高,而一氧化碳?xì)怏w變化甚少或正常時(shí),有裸金屬過(guò)熱現(xiàn)象等。
4.3.2用電測(cè)法判斷故障方法:在停電后進(jìn)行診斷性試驗(yàn)的方法一般有兩種,其一為直流法,將鐵芯與夾件的連接片斷開(kāi),在鐵軛與兩側(cè)的硅鋼片上通入6V左右的直流電流,后用直流電壓表依次測(cè)量各級(jí)硅鋼片間電壓,當(dāng)被測(cè)處電壓為零或表計(jì)指針?lè)聪驎r(shí),該處位置為故障接地點(diǎn)。其2為交流法,將鐵芯與夾件的連接片斷開(kāi),再將變壓器低壓繞組接入220VAC交流電壓,此時(shí)變壓器鐵芯中便有磁通存在,如果有多點(diǎn)接地故障時(shí),用毫安表測(cè)量會(huì)測(cè)得電流,用毫安表沿鐵軛各級(jí)依次逐點(diǎn)測(cè)量,當(dāng)毫安表在電流為零時(shí),該處位置為故障接地點(diǎn)。以上這兩種方法均可檢測(cè)出變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的故障位置,可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
5、故障典型實(shí)例
5.1發(fā)現(xiàn)故障
某公司試驗(yàn)人員于2012年12月1日在對(duì)某110kV變電站#1主變壓器鐵芯電流進(jìn)行帶電測(cè)量時(shí),發(fā)現(xiàn)鐵芯接地電流為2.93A,測(cè)量所用儀器為西安佳源技術(shù)公司生產(chǎn)的JBT變壓器鐵芯電流測(cè)量?jī)x,并觀(guān)察變壓器運(yùn)行溫度升高。次日立即對(duì)該變壓器鐵芯絕緣電阻進(jìn)行了測(cè)試,使用1000V兆歐表進(jìn)行,發(fā)現(xiàn)鐵芯絕緣電阻為3.6MΩ,初步判定該變壓器鐵芯存在多點(diǎn)接地故障。
變壓器鐵芯電流帶電檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量圖
5.2初步故障診斷
5.2.1油色譜測(cè)試數(shù)據(jù)
在發(fā)現(xiàn)該變壓器鐵芯接地電流超出國(guó)標(biāo)規(guī)定的注意值后,立即進(jìn)行了絕緣油色譜試驗(yàn),其試驗(yàn)結(jié)果如下:
某110變壓器本體油色譜測(cè)值
5.2.2綜合判定
由于本次油色譜測(cè)試數(shù)據(jù)均未超出國(guó)標(biāo)規(guī)定的注意值,再由于該變壓器以往沒(méi)有發(fā)生鐵芯接地情況,且未經(jīng)歷惡劣運(yùn)行工況,只是在幾天前進(jìn)行了隔膜式油枕改造,對(duì)變壓器進(jìn)行了抽真空注油,注油位置在下部放油閥處注油。初步判定為在注油時(shí),該變壓器因底部雜質(zhì)被油流沖起沉積到變壓器底部的夾件或鐵芯某處,形成橋接支路,造成了鐵芯接地故障。
5.3故障消除方法
消除此類(lèi)接地故障,一般采取電焊機(jī)消除或電容器充電消除這兩種方式。后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,該接地點(diǎn)有一定的阻值,可能橋接雜質(zhì)量不會(huì)太大,決定先采取電容器充電-放電法消除該故障。
電容器充放電法消除故障原理及接線(xiàn)圖如下:
在打開(kāi)該主變鐵芯接地與接地網(wǎng)連線(xiàn)后,現(xiàn)場(chǎng)選用約35μF、交流1.68kV的電容器,用2500V可調(diào)式數(shù)字兆歐表進(jìn)行充電,充到2000V以上后,迅速斷開(kāi)兆歐表,并快速接至變壓器鐵芯接地引出端,聽(tīng)到一聲清脆的放電聲即完成放電沖擊,同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)人員聽(tīng)到變壓器內(nèi)部(有載分接開(kāi)關(guān)附近)有明顯沖擊聲。沖擊后測(cè)量鐵芯對(duì)地絕緣電阻為30000MΩ(1000V),消除了該故障,取得了預(yù)期效果。
6、結(jié)論
6.1通過(guò)變壓器鐵芯接地電流帶電檢測(cè)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障。
6.2若初步診斷鐵芯有多點(diǎn)接地故障時(shí),可采用DL596-96《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的測(cè)量絕緣電阻的方法,進(jìn)一步確定、分析。
6.3依據(jù)變壓器運(yùn)行情況、近期檢修情況進(jìn)行變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障類(lèi)型的判定,因地制宜的采取電容器充電-放電法消除故障。