兩起電力變壓器鐵芯多點接地故障的診斷與處理

李 琛，黃 明，俞 華

（1.國網(wǎng)山西供電工程承裝公司，山西 太原 030001；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原 030001）

0 引言

電力變壓器鐵芯由硅鋼片組成，片間有一定的絕緣電阻。硅鋼片間電容大，在交變電場中可視為通路，因而鐵芯只需一點接地即可將整個鐵芯鉗制在地電位。國產(chǎn)和進口的大型變壓器鐵芯一般用一只小套管引至油箱外部與主網(wǎng)接地連在一起。變壓器鐵芯接地是變壓器常見故障,鐵芯接地故障已成為變壓器頻發(fā)性故障之一，據(jù)統(tǒng)計，它在變壓器事故中占第三。變壓器鐵芯接地故障已嚴重影響變壓器的安全運行及電網(wǎng)的穩(wěn)定性[1-2]。

1 變壓器鐵芯多點接地

2013年3月1 日，對110 kV某變電站進行鐵芯接地電流檢測時，發(fā)現(xiàn)1號主變壓器接地電流為1.6 A，是2012年5月22日測得95 mA的16倍。該變壓器型號為SFSZ10-50000/110，2006年12月投運。

1.1 變壓器異常分析診斷

對1號主變壓器本體及套管進行紅外診斷，未發(fā)現(xiàn)異常。

對1號主變壓器進行油色譜試驗，絕緣油色譜數(shù)據(jù)穩(wěn)定，無異常。

初步分析，變壓器鐵芯可能存在多點接地，導致鐵芯接地電流增大。

為盡快找到變壓器具體異常部位，對變壓器停電后進行了診斷性試驗，2013年3月30日對該變壓器進行了絕緣電阻試驗，絕緣電阻為零，綜合分析認為，該主變存在鐵芯多點接地故障。

1.2 原因分析

現(xiàn)場分析為變壓器本體油箱內(nèi)部可能有導電類雜質(zhì)存在，由于變壓器油流的作用，導電雜質(zhì)流動到變壓器上夾件與鐵芯之間，造成鐵芯對夾件導通，鐵芯多點接地。由于該變壓器夾件未外引出接地，無法測量鐵芯對夾件絕緣電阻。

由于變壓器現(xiàn)場條件限制，考慮到吊芯現(xiàn)場難以找到其確切接地點，特別是由于鐵銹焊渣懸浮、油泥沉積造成的多點接地，更難于查找，故決定臨時采用放電沖擊法進行處理。

1.3 處理情況

利用現(xiàn)場升壓變壓器進行慢慢升壓放電。當升至2 000 V左右時，聽見本體內(nèi)部有短促的放電聲，隨即停止加壓，并進行絕緣電阻測試，發(fā)現(xiàn)絕緣電阻升至10 000 MΩ。經(jīng)分析，多點接地故障暫時消除。

雖然鐵芯多點接地故障暫時消除，但是變壓器本體油箱內(nèi)部還存在導電類雜質(zhì)，在運行過程中還有可能造成多點接地故障，已對該變壓器制定吊芯檢查計劃，在吊罩檢查之前，運維人員加強對鐵芯接地電流的監(jiān)測。通過為期一年的跟蹤監(jiān)測，變壓器鐵芯接地電流在14～16 mA之間，目前變壓器運行正常。

2 變壓器夾件和鐵芯多點接地

某110 kV變電站2號主變于2004年12月24日投運，型號為SSZ10-50000/110，自投運以來，變壓器整體運行情況良好。

2014年5月3 日，進行110 kV 2號主變鐵芯接地電流測試中發(fā)現(xiàn)，鐵芯、夾件電流分別2.1 A、2.2 A，超出接地電流警示值100 mA。鐵芯和夾件接地電流值比較接近，初步懷疑鐵芯和夾件之間絕緣連通形成環(huán)流通路。

2.1 變壓器異常分析診斷

進行了紅外診斷和油色譜分析，測試結(jié)果均未有異?，F(xiàn)象。對主變鐵芯和夾件接地電流進行復測，結(jié)果和上次測試相同。

考慮到接地電流較大，研究決定停電進行處理。5月16日，對2號主變做常規(guī)高壓試驗檢查，發(fā)現(xiàn)鐵芯與夾件間絕緣電阻為0，其他數(shù)據(jù)均無異常。

2.2 異常分析

由于鐵芯和夾件接地電流都明顯增大，幅值基本相等，應重點懷疑鐵芯和夾件可能存在連通?？紤]到油色譜特征氣體未有增長趨勢，分析認為鐵芯和夾件連通點尚未形成明顯的過熱現(xiàn)象。停電檢修時，應重點檢查鐵芯和夾件是否連通。

2.3 變壓器異常情況處理

a）考慮到接地電流較大，于是利用電容放電沖擊法。電容器選用的是脈沖電容器，它可以提供直流沖擊電流。試驗時，將刀閘K接于鐵芯正常接地點（變壓器鐵芯接地引出線斷開），利用兆歐表對電容進行充電，充電時間為1 min，然后將刀閘倒向放電回路，電容對鐵芯故障點放電。

放電后進行鐵芯對夾件的絕緣電阻、鐵芯對地絕緣電阻、夾件對地絕緣電阻檢測，發(fā)現(xiàn)鐵芯和夾件間絕緣電阻仍為0。

b）由于停電時間短，為防止缺陷的進一步擴大，先采取加裝限流電阻的臨時性措施。采用3個電阻（電阻值均為阻值100Ω、功率200 W）并聯(lián)。采用3個電阻并聯(lián)主要是防止一個電阻出現(xiàn)問題造成鐵芯、夾件懸浮電位。

運行后，進行了接地電流檢測。經(jīng)檢測，鐵芯、夾件電流分別23 mA、20 mA，均符合標準要求[3]。說明加裝限流電阻效果非常明顯。雖然裝置限流電阻取得了效果，但為了進一步查清和處理缺陷，需要進行再次停電對變壓器進行吊罩檢查。

c）吊罩檢查。2014年8月25日，進行2號主變吊罩檢查。重點查找鐵芯和夾件的連接部位。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，2號主變高壓測B相線圈下夾件與附近下鐵軛之間有一螺母，如圖1所示，螺母表面一小點灼燒痕跡。其他部位沒有發(fā)現(xiàn)異常。

圖1 螺母發(fā)現(xiàn)位置

將螺母去除后，進行了鐵芯對夾件的絕緣電阻測試，經(jīng)檢測，絕緣電阻為2 200 MΩ?？紤]到鐵芯和夾件的絕緣電阻正常，將限流電阻去掉。隨即變壓器投入運行，運行后監(jiān)測了變壓器鐵芯和夾件的接地電流，分別為24 mA、20 mA。說明鐵芯與夾件的絕緣已恢復正常。

3 結(jié)束語

針對變壓器的多點接地，主要有以下處理措施。

a）加裝限流電阻。建議采用多個電阻的并聯(lián)，防止一個電阻出現(xiàn)問題造成鐵芯、夾件懸浮電位[4-5]。

b）利用電容放電沖擊法。電容器選用的是脈沖電容器，它可以提供直流沖擊電流。試驗時，將刀閘K接于鐵芯正常接地點（變壓器鐵芯接地引出線斷開），利用兆歐表對電容進行充電，充電時間為1 min，然后將刀閘倒向放電回路，電容對鐵芯故障點放電。

c）查找故障點。直流法，將變壓器吊罩后，將鐵芯接地連接片打開，在鐵軛兩側(cè)的硅鋼片上通入6 V的直流，然后用直流電壓表依次測量各級硅鋼片間的電壓，當電壓等于零或者表針指示反向時，則可認為該處是故障接地點。

[1] 閆永明.變壓器鐵芯多點接地故障的檢測與處理[J].山西電力,2001(2):47-48.

[2] 黎煒.主變鐵芯多點接地故障分析及處理[J].電力安全技術(shù),2003,5（3）:7-8.

[3]國家電網(wǎng)公司.Q/GDW 168—2008 輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程[S].北京:中國電力出版社,2008.

[4] 司增彥.變壓器鐵芯接地故障的診斷與處理.變壓器，2005（11）：38-40.

[5] 咸日常.大型變壓器鐵芯接地故障的綜合判斷與現(xiàn)場處理.變壓器，2002（2）：39-42.