干式變壓器穿芯螺桿接地的危害分析

李鋒，黃凱

(國投欽州發(fā)電有限公司，廣西 欽州 535008)

1 故障概況

國投欽州發(fā)電有限公司(以下簡稱欽州發(fā)電公司)2×630 MW機(jī)組，配置SCB10型及SCBZ10型低壓廠用變壓器(以下簡稱低廠變)。

2012年7月，欽州發(fā)電公司對#2機(jī)組A修時，對汽輪機(jī)PC2A低廠變進(jìn)行清掃及預(yù)試，在送電前測絕緣時發(fā)現(xiàn)該干式變壓器6根穿芯螺桿中有4根對地絕緣為0(該型變壓器鐵芯上、下各有3根穿芯固定螺桿)，另外2根對地絕緣為0.3～0.5 MΩ。隨后對#2機(jī)組所有該型號低廠變進(jìn)行檢修，發(fā)現(xiàn)穿芯螺桿均存在不同程度的接地現(xiàn)象，經(jīng)過檢修處理后，絕緣均能有效修復(fù)。該型號穿芯螺桿結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

圖1 干式變壓器穿芯螺桿結(jié)構(gòu)布置

2 原因分析

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，該型號干式變壓器穿芯螺桿采用的紙絕緣包扎工藝不良，與變壓器金屬外構(gòu)件接觸處的螺桿基本沒有做絕緣處理，螺帽與金屬外構(gòu)件之間也只墊了薄薄一層紙絕緣墊。上緊螺帽時，紙絕緣墊容易破損而導(dǎo)致螺桿直接與金屬外構(gòu)件接觸，造成穿芯螺桿直接接地，如圖2所示。

圖2 干式變壓器穿芯螺桿接地示意圖

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，變壓器穿芯螺桿與鐵芯之間的紙絕緣效果較好，但包裹穿芯螺桿的紙絕緣靠螺母端包扎效果較差，外部幾片鐵芯硅鋼片與螺桿間的紙絕緣已完全破損，運行中存在放電接地的風(fēng)險。運行中采用紅外成像測溫顯示穿芯螺桿處的溫度最高為110 ℃，鐵芯其他部位溫度最高為90 ℃左右。

3 穿芯螺桿接地可能引起的危害分析

變壓器正常運行時，帶電的繞組及引線所形成的電場為不均勻電場，鐵芯和其他金屬構(gòu)件就處于該電場中。由于鐵芯及其他金屬構(gòu)件所處的位置不同，所以各部位產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也不同。鐵芯對地電壓或鐵芯不同兩點之間感應(yīng)電壓的壓差達(dá)到絕緣的擊穿電壓時，變壓器內(nèi)部會發(fā)生放電現(xiàn)象。為避免上述情況的發(fā)生，DL/T 573—1995《電力變壓器檢修導(dǎo)則》規(guī)定：電力變壓器鐵芯和較大金屬零件(如油浸變壓器通過油箱)均應(yīng)可靠接地。

由上述可知，鐵芯需要1點接地，但卻不能有2點或多點接地。鐵芯1點接地時，鐵芯對地電容被短接，由于繞組之間的寄生電容三相對稱，所以流過鐵芯接地線的電容電流基本為0；當(dāng)鐵芯或其他金屬構(gòu)件有2點或多點接地時，鐵芯多個接地點與大地組成的回路與繞組磁通相交鏈，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，接地點形成閉合回路，在鐵芯內(nèi)部形成環(huán)流(即鐵芯渦流損耗)，鐵芯局部過熱。接地點過多時，流過鐵芯接地扁鐵的電流增大，會使接地扁鐵燒斷，鐵芯產(chǎn)生懸浮電位，進(jìn)而擊穿絕緣放電，最終燒毀變壓器。

干式變壓器穿芯螺桿是鐵芯與金屬外構(gòu)件直接接觸的主要固定件，因此穿芯螺桿與鐵芯及金屬外構(gòu)件之間都必須具有良好的絕緣，防止運行中的變壓器鐵芯通過穿芯螺桿與金屬外構(gòu)件產(chǎn)生多點接地。

4 檢修處理及防范措施

利用機(jī)組檢修低壓母線停電清掃檢修機(jī)會，通過對該型號所有干式變壓器進(jìn)行全面排查，對所有穿芯螺桿的原紙絕緣更換為強(qiáng)度及質(zhì)量更有保證的聚酯纖維材料的絕緣套管，螺母與金屬外構(gòu)件間再加上2 mm厚聚酯纖維材料的絕緣墊，從而保證穿芯螺桿與變壓器金屬外構(gòu)件絕緣可靠。

運行中的變壓器加強(qiáng)穿芯螺桿處鐵芯部位測溫，可以及時排查隱患。另外，變壓器所在室內(nèi)保證環(huán)境濕度，避免因濕度過大造成絕緣墊因受潮而接地。同時，在日常變壓器維護(hù)工作中應(yīng)做好穿芯螺桿的絕緣測試工作并建立完整的檔案。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗方法及診斷技術(shù)[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

[2]DL/T 573—1995 電力變壓器檢修導(dǎo)則[S].