變壓器鐵芯接地故障的分析及處理

王徑迤 郅青 薛宏

摘 要：鐵芯多位置接地是變壓器常見的故障之一，文章對故障特征、原因及分析檢查方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并使用常見的幾種故障問題分析法對數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。然后對一個在變壓器運行過程中發(fā)生的鐵芯接地故障進(jìn)行了分析，根據(jù)其氣相和對故障點的檢查和處理，指出了故障產(chǎn)生原因及應(yīng)作的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：變壓器；鐵芯；接地故障；氣相分析法

前言

鐵芯在變壓器運行階段是電場能轉(zhuǎn)化為磁場能的核心部件。鐵芯處于不均勻電場的工作環(huán)境中，從而造成一種感應(yīng)電容效應(yīng)。當(dāng)鐵芯的對地電位達(dá)到絕緣擊穿值時就會產(chǎn)生對地放電，而放電過后又重新處于感應(yīng)電容狀態(tài)。這種反復(fù)的充放電循環(huán)會使變壓器固體絕緣損壞，并進(jìn)一步導(dǎo)致絕緣油分解。嚴(yán)重時直接導(dǎo)致接地片熔斷或鐵芯燒壞，從而損壞變壓器。故而及時發(fā)現(xiàn)和排除變壓器鐵芯多點接地故障，對保證變壓器的安全穩(wěn)定運行具有重要意義[1]。

1 故障分析

1.1 問題的出現(xiàn)

某變電站主變的SFPSZ7-150000/220在安裝投運10年后，2010年的12月1日對該變壓器進(jìn)行油色譜分析時，發(fā)現(xiàn)油中含有故障特征氣體，總烴含量159μL/L，已超過GB/T 7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，于是對該臺變壓器進(jìn)行追蹤檢測。12月4日在對該主變進(jìn)行有色譜分析時，發(fā)現(xiàn)CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2含量均有明顯上升趨勢，尤其是CH4、C2H4含量上升幅度較大，C2H2含量達(dá)到2.1μL/L。

1.2 分析與論證

三比值法來源于檢測充油電氣設(shè)備，內(nèi)油、絕緣在故障下，裂解產(chǎn)生氣體組分含量。根據(jù)濃度與溫度，對比其相對關(guān)系，篩選出五種特征氣體，選取兩種溶解度和擴(kuò)散系數(shù)相近的氣體，然后形成三個比值，編以不同的代碼，這被稱為三比值法。來判斷變壓器故障性質(zhì)的方法[2]。根據(jù)12月1日、3日與5日，總共3次變壓器油氣相色譜分析，氣相色譜檢測值及三比值如表1所示。

在GB/T 7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中第十條第2點中，對故障主要方法為三比值法。對應(yīng)的0 2 2數(shù)值表示該變壓器的內(nèi)部，故障點的溫度已經(jīng)高于700℃。在鐵芯接地或夾件接地的部位，發(fā)生這種故障的可能性較大。根據(jù)該變壓器歷史上的色譜記錄，并沒有什么太大異常，所以很有可能，是由于落塵或微細(xì)顆粒搭接而成。也可能是變壓器上的一些金屬碎屑，造成鐵心多點接地，從而產(chǎn)生循環(huán)電流，引起局部溫度升高乃至過熱，這造成變壓器油加速分解直至裂變，形成上述氣體。

1.3 檢查、試驗及處理

為進(jìn)一步確定故障點，對該主變進(jìn)行了停運，開始必要的試驗檢查。用兆歐表測量，測出其鐵芯對地的絕緣電阻為幾乎為零。詳細(xì)檢查過程如下。直接檢查法查，找鐵芯接地故障處。吊罩后，再次用MI2077兆歐表測量絕緣電阻，其阻值仍幾乎為零。變壓器其上部油箱已吊出，觀察到鐵芯夾件絕緣電阻良好，說明故障點應(yīng)該在下節(jié)油箱與鐵芯之間。因該變壓器為槽式油箱，在現(xiàn)場不可能將鐵芯從油箱中完全吊出，只能沿油箱長、短軸各個方向，仔細(xì)查找故障點。由于油箱與夾件間隙過小，只好采用小鏡片反光照射或手電筒等方法來查故障點。經(jīng)反復(fù)查找都沒有發(fā)現(xiàn)故障部位，因此認(rèn)為該故障點在變壓器下節(jié)油箱中的更隱蔽處[3]。

加壓法查找故障處。原理圖如圖2所示，先解開鐵芯接地引線使其懸空，再將220V電源地線接在下節(jié)油箱，隨后通過調(diào)壓器TV開始升壓，經(jīng)試驗變壓器B把電容器C上的電壓升至6kV、絕緣桿M搭到e處，對電容C進(jìn)行充電。

斷開鐵芯正常接地點，用交流試驗裝置給鐵芯加壓，當(dāng)增大試驗電流時，電壓上不去，說明接地點很穩(wěn)固，必須改變方法。試驗原理如圖1所示，先將鐵芯接地引線解開并懸空，將220V電源地線接在變壓器的下節(jié)油箱上，然后通過調(diào)壓器TV升壓，經(jīng)試驗變壓器B將電容器C上的電壓升至6kV，把絕緣桿M搭到e處，對電容C充電。

K-開關(guān)；B-調(diào)壓變壓器；C-電容器；BY-故障變壓器下節(jié)油箱；TY-調(diào)壓器；M-絕緣桿；N-絕緣桿

圖2 采用加壓法處理鐵芯多點接地線路圖

充電后，將絕緣桿M從e點斷開，絕緣桿N搭接f點，對接地引線放電。此時變壓器要派專人分布各處，觀察是否存在冒煙并仔細(xì)傾聽有無異常響聲，發(fā)現(xiàn)在變壓器油箱底部有青煙冒出，說明該點為變壓器鐵芯多點接地故障處。第一次放電測到絕緣電阻0.67MΩ，第二次放電測到絕緣電阻350MΩ，證明該變壓器的多點接地故障已解決。采用上述方法處理鐵芯多點接地，應(yīng)當(dāng)注意加電壓的儀表、設(shè)備及人身的安全。

2 結(jié)論

以上事例說明，能否準(zhǔn)確判斷110kV變壓器的故障部位，除了根據(jù)氣體相色譜分析法和電氣法，對采集或試驗得出的各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)處理。還需依據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及運行狀態(tài)的情況，全面掌控、總體判斷，也可以采用，一些具備故障診斷的儀器輔助檢查。除了對其接地點的處理外，還應(yīng)采用吊罩檢查、采用直流法或交流法等方法，來解決故障點，在文章實例中，除解決了臨時故障點，還需加大變壓器局部的絕緣距離，做到永久消除故障。就配電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)所用設(shè)備質(zhì)量問題頻繁、損耗多高于相關(guān)規(guī)定的問題，減少了不合格產(chǎn)品入網(wǎng)，保障了入網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量，將節(jié)能減排落到了實處。

參考文獻(xiàn)

[1]張庚等.變壓器鐵心多點接地故障及其診斷[J].華北電力技術(shù)，2011.

[2]電力部.DL/T722-2000.電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗規(guī)程[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[3]張占，等.淺評電力變壓器的預(yù)防性試驗[J].電氣試驗，2009.

[4]曹昌瑞，等.變壓器鐵心接地故障的診斷及處理[J].青海大學(xué)學(xué)報，2013.

作者簡介：王徑迤（1983-），男，北京市人，碩士，工程師，從事設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督工作。