淺談電力變壓器鐵芯多點接地過熱危害分析與處理方法

劉德祥　白秋杰　段明慧

【摘要】故縣水電廠尋峪變電站SFS7L7-16000/110型油浸風(fēng)冷變壓器，油樣預(yù)防性試驗時發(fā)現(xiàn)變壓器油中總烴、氫氣含量分別為1268.11、168.39PPm超過注意值，經(jīng)采用國標《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》特征氣體三比值法分析，發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存在（300～700）℃中溫過熱點，該過熱點可引起保護動作跳閘事故，進一步發(fā)展會引起燒壞元件等事故，綜合以上原因經(jīng)分析。認為該故障已嚴重影響該變壓器的安全運行且故障位置難以確定，必須盡快進行故障處理，需吊罩檢查，確定故障性質(zhì)及故障點，并進行徹底處理。

【關(guān)鍵詞】電力變壓器；過熱；鐵芯多點接地；分析處理；預(yù)防措施

1.概況

該變壓器作為近區(qū)負荷的供電設(shè)備，擔(dān)負著周邊地區(qū)35KV尋沙線、尋河線、尋杜線、尋崇線和變電站10KV生產(chǎn)生活用電供電任務(wù)，主要為生活用戶、礦區(qū)用戶和當(dāng)?shù)貐^(qū)域供電。其中35KV線路兩回，10KV線路四回，對周邊的經(jīng)濟發(fā)展和安全生產(chǎn)起著重要作用。

2.綜合分析

對變壓器內(nèi)部存在（300～700）℃中溫過熱點可能引起過熱故障原因的分析：

2.1變壓器鐵芯層間扭曲變形搭接或者機械損傷，小粘結(jié)片面造成鐵芯層間短路，引起的局部過熱；

2.2變壓器鐵芯立柱穿心螺桿絕緣墊片老化或損壞，造成鐵芯連接性短路，磁通集中形成渦流引起局部過熱；

2.3變壓器中運行油因鐵芯點過熱，絕緣材料老化，油質(zhì)劣化引起惡性循環(huán)使絕緣性能變壞，造成低電阻短路過熱；

2.4產(chǎn)生過熱故障原因有：導(dǎo)線過電流；鐵芯局部短路；鐵芯多點接地，形成環(huán)流；分接開關(guān)接觸不良；接線焊接不良，電磁屏蔽不良，使漏磁集中；油道堵塞，影響散熱等現(xiàn)象。

經(jīng)綜合分析結(jié)果不容樂觀，盡快消除此類隱患，避免以后不能正常運行，造成更大的經(jīng)濟損失。此類缺陷已嚴重影響到變壓器的安全運行和使用壽命，分析和消除此類故障意義重大。

3.檢查論證

因為該故障是一種軟故障，目測看不到，如果通過現(xiàn)場吊罩檢查找不到故障點，就需要運輸?shù)綇S家大修。經(jīng)過現(xiàn)場研究決定先對尋一號主變壓器進行現(xiàn)場吊罩檢查修復(fù)。

3.1吊罩后我們首先對變壓器鐵芯、線圈表面進行了檢查未發(fā)現(xiàn)明顯故障點；

3.2對鐵芯穿心連桿端部絕緣部分進行檢查，絕緣墊良好；

3.3對各部絕緣材料檢查，外觀良好，未見老化過熱碳化現(xiàn)象；

3.4調(diào)節(jié)變壓器有載調(diào)壓開關(guān)，測量各擋位繞組直流電阻值在合格范圍內(nèi)；

3.5懷疑是懸浮物造成，現(xiàn)場用氮氣進行吹掃后，解除鐵芯一點接地連線，測量鐵芯絕緣為0；

3.6現(xiàn)場用合格的變壓器油進行澆灌沖洗，未能消除故障。

通過以上檢查，確認了該故障屬于鐵芯多點接地造成，變壓器鐵芯多點接地，是變壓器較常見故障之一，現(xiàn)場處理都有一定的難度。因為該故障點類型較多，查找難度大，如果消除不了就要返廠大修。

4.確立方案

4.1消除變壓器鐵芯多點接地現(xiàn)場可利用的方法比較：

1）用直流焊機進行大電流沖擊法，沖擊電流不好確定，沖擊時間長易造成鐵芯絕緣受損。

2）采用2500V兆歐表對電容器進行充電，再由電容器對變壓器鐵芯進行放電，電容器電壓和放電時間不好確定。

通過研究比較，決定用電容器放電沖擊法進行處理，水電廠實驗室有實驗儀器，變壓器線圈和鐵芯在空氣中暴露容易受潮，時間不宜超過12小時，故障查找和排除有一定困難，鐵銹、焊渣、懸浮物、油泥沉積造成的多點接地，更是難于查找。

4.2現(xiàn)場條件確立方案：

方案一：用電容器放電沖擊法處理變壓器鐵芯多點接地

利用電容器瞬間放電產(chǎn)生的巨大電流熔化或燒斷殘留雜物，或者電容器瞬間巨大沖擊電流產(chǎn)生的電動力使殘留雜物脫離原來位置?？紤]到對鐵芯絕緣的保護，故放電電壓不能高于2.5KV。

方案二：變壓器返廠處理

如現(xiàn)場條件限制，缺陷無法在現(xiàn)場處理，則返廠處理。返廠處理需要經(jīng)過長距離運輸?shù)阶儔浩鲝S家，然后在該廠車間內(nèi)進行處理，處理完后再加油運回現(xiàn)場。

方案比較：方案一，用電容器放電沖擊法處理變壓器鐵芯多點接地，基本不產(chǎn)生費用，雖然存在一定風(fēng)險，但是風(fēng)險是在可控范圍內(nèi)的；方案二，現(xiàn)場無法處理時采用變壓器返廠處理，但運輸費用較高，檢修費更高，耗時較長，可以徹底消除過熱故障。經(jīng)比較與現(xiàn)場實際情況結(jié)合確定采用方案二。

5.故障處理

經(jīng)過吊罩檢查，確定該故障屬于鐵芯多點接地造成。對變壓器鐵芯多點接地故障因為無法看到或者判斷接地點的位置或形式，可能是鐵芯尖端毛刺或懸浮物引起的接地故障。

利用電容器瞬間放電產(chǎn)生的巨大電流可以熔化尖端毛刺或燒斷殘留雜物，沖擊電流產(chǎn)生的電動力使懸浮附著物移開原來位置可以消除此類故障。經(jīng)過縝密研究和分析，決定先用兩臺6.3KV 2.39μF并聯(lián)補償電容器加2500V電壓進行嘗試，利用現(xiàn)場2500V搖表對電容充電20秒，要求緩慢升壓至2500V，然后戴高壓絕緣手套取下充電線夾，斷開電容器和兆歐表的連接線，用事先連接好電容器連接線的絕緣桿與變壓器鐵芯外引線接觸，短接變壓器鐵芯與電容器的兩端時，聽見鐵芯內(nèi)部“砰”的短路放電聲，放電沖擊完成。拆除所有試驗引線，測量鐵芯對地絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)絕緣電阻值升至2500MΩ，確定鐵芯多點接地故障已消除。測量線圈絕緣電阻、介損及漏泄電流與預(yù)試時基本相同，變壓器在各項指標驗證合格后投入了運行。

6.工作條件和要求

1、對故障變壓器申請停電檢修，并做好各方面安全措施。

2、現(xiàn)場要具備重要的條件：合適的起重機

3、制定檢修項目及進度表。

4、制定施工技術(shù)措施，組織措施及安全措施。

5、檢修前一切材料，備品應(yīng)提前運至現(xiàn)場并妥善保管。

6、對檢修用車吊，起重工具，運輸工具和千斤頂?shù)?，并進行必要的鑒定，同時準備好搭架子的一切，油務(wù)準備將變壓器排出的油，用油罐車運至廠房進行處理。

7、檢修現(xiàn)場應(yīng)提前清理干凈，準備好檢修現(xiàn)場的臨時電源盤，接好臨時照明，并備有足夠的消防器材。

8、由于變電站沒有專用的變壓器檢修場地，尋1號主變檢修需在室外進行，應(yīng)在檢修前選擇合適的天氣，必須備足防塵防雨設(shè)施。

9、排油要求

變壓器現(xiàn)場第一次排油，將變壓器油排至主變低壓側(cè)觀察孔以下約20mm，排油前對器身進行油循環(huán)加熱，使器身溫度高于周圍溫度10℃以上，方可排油。

吊罩前進行第二次排油，把油排凈，排出的油用油罐車運至廠房油處理室進行處理，排油時環(huán)境溫度不得低于0℃，變壓器器身溫度要高于環(huán)境溫度10℃以上。

7.預(yù)防措施

7.1利用停電檢修時，在變壓器鐵芯外接地端子引線上裝設(shè)電流表，可以發(fā)現(xiàn)鐵芯多點接地故障。在經(jīng)過放電沖擊法消除接地現(xiàn)象后，加強監(jiān)視，防止故障再次形成。

7.2當(dāng)出現(xiàn)鐵芯多點接地故障時，要在經(jīng)過試驗測定和全面分析檢查后，根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇處理方案，切不可盲目進行放電沖擊或電焊燒除，以免造成鐵芯絕緣損壞擴大故障范圍。

7.3每次變壓器吊芯大修時，要打開底部排污閥同時清除油箱底部的油泥鐵銹等雜物，并用合格的變壓器油進行清洗至干凈。

7.4定期對變壓器潛油泵及冷卻器進行檢查，防止由于軸承磨損或金屬剝落，必要時進行拆除解體檢修，減少由于此類問題造成的變壓器鐵芯多點接地故障。

7.5在變壓器大修時，要嚴格按照變壓器檢修規(guī)程上的要求進行，監(jiān)督并提高對檢修工藝的要求，檢查主變內(nèi)部的清理效果，對鐵芯槽和各間隙處要用合格油進行沖洗或氮氣進行吹掃清理。

7.6從變壓器運行中鐵芯接地故障來看，主要要加強加油過程的防護和監(jiān)督，防止異物殘留或進入變壓器內(nèi)部或油中，作為檢修技術(shù)部門應(yīng)做好監(jiān)督和檢查，并簽字確認合格后，方可投入運行。

7.7無法直觀看到或經(jīng)過檢查不容易發(fā)現(xiàn)故障點的接地故障，采用本文介紹的處理辦法可能會減少不必要的經(jīng)濟損失，節(jié)約時間，提高現(xiàn)場檢修消缺質(zhì)量。

參考文獻

[1]《變壓器安裝使用說明書》

[2]《變壓器檢修規(guī)程》

[3]《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗標準》

[4]《電業(yè)安全工作規(guī)程》有關(guān)部分

作者簡介

劉德祥，男，河南明珠洛河水力發(fā)電有限公司水電廠檢修分場電氣班電氣檢修技師。

白秋杰，男，河南明珠洛河水力發(fā)電有限公司水電廠檢修分場電氣班電氣檢修技師。

段明慧，男，河南明珠洛河水力發(fā)電有限公司水電廠檢修分場電氣班電氣檢修技師.