鐵心多點(diǎn)接地故障的分析與處理

張勇　柴建功

摘 要：介紹了大型變壓器鐵心發(fā)生多點(diǎn)接地故障類型，分析了各類型故障的原因，提出了處理對(duì)策，并給出了鐵心故障處理實(shí)例。

關(guān)鍵詞：變壓器；鐵心；多點(diǎn)接地；限流電阻

1 引言

電力變壓器是電網(wǎng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣將直接影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。在眾多變壓器事故中，鐵心接地故障占有很大比例。因此，準(zhǔn)確、及時(shí)地處理故障，是保障變壓器安全運(yùn)行的必要條件。變壓器的鐵心多點(diǎn)接地后，一方面會(huì)造成鐵心局部短路過熱，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成鐵心局部燒損，釀成需更換鐵心硅鋼片的重大故障。另一方面，由于鐵心的正常接地線產(chǎn)生環(huán)流，引起變壓器局部過熱，也可能產(chǎn)生放電性故障。

2 鐵心多點(diǎn)接地故障的判斷

變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障有以下幾種判斷方法：（1）測(cè)量鐵心絕緣電阻。鐵心絕緣電阻為零或很低，表明可能存在鐵心接地故障。（2）監(jiān)視接地線中環(huán)流。對(duì)鐵心或夾件通過小套管引起接地的變壓器，應(yīng)監(jiān)視接地線中是否有環(huán)流，如有，則要使變壓器停運(yùn)，測(cè)量鐵心的絕緣電阻。（3）氣相色譜分析。利用氣相色譜分析法，對(duì)變壓器油中含氣量進(jìn)行分析，也是發(fā)現(xiàn)變壓器鐵心接地最有效的方法。發(fā)現(xiàn)鐵心接地故障的變壓器，其油色譜分析數(shù)據(jù)通常有以下特征：總烴含量超過《變壓器油中溶解氣體和判斷導(dǎo)則》（GB 7252-87）規(guī)定的注意值（150μL/L），其中乙烯（C2H4）、甲烷（C2H2）含量低或不出現(xiàn)，即未達(dá)到規(guī)定注意值（5μL/L）。若出現(xiàn)乙炔也超過注意值時(shí)，則可能是動(dòng)態(tài)接地故障。氣相色譜分析法可與前兩種方法綜合起來(lái)共同判定鐵心是否多點(diǎn)接地。

3 多點(diǎn)接地產(chǎn)生的原因

鐵心短路的原因有以下幾點(diǎn)：（1）制造變壓器或更換鐵心大修時(shí)，選用的硅鋼片質(zhì)量有問題。如硅鋼片表面粗糙不光滑；熱軋硅鋼片涂的絕緣漆膜脫落；冷軋硅鋼片的絕緣氧化膜附著力差也會(huì)脫落。以上幾種情況都會(huì)造成片間短路，形成多點(diǎn)接地。（2）鐵心加工工藝不合理。如毛刺超標(biāo)，剪切中放的不平，夾有細(xì)小的金屬顆粒或硬質(zhì)非金屬微粒將疊片壓出一個(gè)個(gè)小坑，另一面則成小凸點(diǎn)，疊裝后也將破壞絕緣層造成片間短路。（3）疊壓不當(dāng)。疊壓系數(shù)取得過大，使壓力過大破壞了片間絕緣。（4）運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)。變壓器長(zhǎng)期超銘牌容量運(yùn)行使片間絕緣老化；平時(shí)巡視和檢測(cè)不夠，使鐵心局部過熱嚴(yán)重，片間絕緣遭破壞造成多點(diǎn)接地。

4 多點(diǎn)接地故障的排除

4.1 變壓器不能停運(yùn)時(shí)排除鐵心多點(diǎn)接地故障的方法

（1）對(duì)有外接地線的變壓器，發(fā)生多點(diǎn)接地故障時(shí)，若測(cè)得故障電流較大，可先臨時(shí)斷開接地線，使變壓器處在無(wú)接地（正常一點(diǎn)接地）狀態(tài)下運(yùn)行。采用此種措施應(yīng)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行變壓器的監(jiān)視，以防故障點(diǎn)臨時(shí)消失后使鐵心出現(xiàn)懸浮電位?？刹扇≡诠ぷ鹘拥鼐€中串一滑線電阻，將電流限制在1A以下。具體做法是先將正常接地線打開，分別用電壓表及電流表測(cè)出電壓U及電流I，根據(jù)歐姆定律求出電阻R，即R=U/I，以此來(lái)確定電阻容量的大小?；€電阻選取好后，將其串聯(lián)在工作接地線中。（2）移接正常接線位置。當(dāng)多點(diǎn)接地故障點(diǎn)位置在檢測(cè)中已確認(rèn)，但又無(wú)法處理時(shí)，可采取將鐵心的正常工作接地片移至故障點(diǎn)同一位置，用來(lái)較大幅度地減小環(huán)流。

【案例1】廣深港鐵路專線一臺(tái)牽引變，型號(hào)D-QYJ-50000/220。在2009年正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生鐵心多點(diǎn)接地故障。當(dāng)時(shí)的故障現(xiàn)象是變壓器局部發(fā)熱，油面溫度升高，氣體繼電器輕瓦斯動(dòng)作發(fā)出故障信號(hào)。立即將該變壓器停止運(yùn)行，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不適合吊罩檢查，我公司維修人員由人孔進(jìn)入變壓器，進(jìn)行摸排檢查，最終發(fā)現(xiàn)上定位固定板的一顆螺栓松動(dòng)并掉落到夾件和鐵軛之間，導(dǎo)致夾件與鐵心連通，最終判定為鐵心多點(diǎn)接地。工作人員將松動(dòng)螺栓復(fù)原并檢查其他螺母是否有松動(dòng)情況，問題排除后，變壓器運(yùn)行情況正常。

4.2 徹底檢修措施

監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)變壓器存在多點(diǎn)接地故障后，對(duì)于可及時(shí)停運(yùn)或有同規(guī)格的備用變壓器可替換的，就應(yīng)該及時(shí)停運(yùn)，退出后徹底消除接地故障。排除此類故障的方法，根據(jù)多點(diǎn)接地類型及原因，應(yīng)采取對(duì)應(yīng)的檢修措施。（1）對(duì)于夾件墊腳與鐵軛間的絕緣紙板脫落或破損者，應(yīng)按絕緣規(guī)范要求，更換一定厚度的新紙板。（2）檢修或更換箱蓋上的溫度計(jì)座套，使其與上夾件或鐵軛、旁柱間距離符合規(guī)定要求，杜絕相碰造成多點(diǎn)接地。（3）清除油箱內(nèi)油中或器身中落入的金屬異物，以消除由其構(gòu)成的接地故障。（4）清除油箱底部及下夾件與鐵軛間木墊塊上的油泥污物，對(duì)變壓器油進(jìn)行真空干燥處理，消除水分及潮氣，提高絕緣電阻值。（5）對(duì)于鐵心疊片局部生銹或絕緣漆皮、氧化膜層脫落，可拆下這部分疊片，補(bǔ)涂硅鋼片漆，使片間有良好的絕緣層。對(duì)于原硅鋼片質(zhì)量有問題，表面不平度大、凹凸不平小坑密布及片間絕緣較差又無(wú)法修復(fù)時(shí)，應(yīng)更換這部分鐵心疊片。

【案例2】2010年廣東某220KV變電站主變，型號(hào)為SFSZ10-180000/220TH的變壓器，該變壓器在廠內(nèi)做預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，鐵心對(duì)地絕緣電阻為0MΩ。經(jīng)吊罩檢查發(fā)現(xiàn)，下鐵軛鐵心疊片與下節(jié)油箱固定板相碰，致使鐵心通過下節(jié)油箱多點(diǎn)接地，最終將該固定板切割后，鐵心對(duì)地絕緣達(dá)到2000MΩ以上，故障排除。

5 結(jié)論

（1）當(dāng)出現(xiàn)鐵心多點(diǎn)接地故障時(shí)，要進(jìn)行綜合測(cè)定和全面分析檢查后，再視現(xiàn)場(chǎng)具體情況選擇處理方案，切不可盲目進(jìn)行放電沖擊或電焊燒除，以免造成絕緣損壞，使故障擴(kuò)大。（2）從故障發(fā)生的部位及發(fā)生的原因來(lái)看，只有生產(chǎn)和運(yùn)行單位雙方從不同角度努力，才能保證變壓器長(zhǎng)期安全運(yùn)行。