有效解決變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的途徑

池 杰

（江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011）

0 引 言

變壓器是通過(guò)電磁感應(yīng)基于同一頻率可以實(shí)現(xiàn)在繞組之間進(jìn)行電壓或者電流交換的設(shè)備。它主要包括一次繞組、二次繞組與鐵芯等，其中鐵芯由軟磁材料制成，通常是0.35 mm冷軋硅鋼片，具備起始導(dǎo)磁率高、損耗低、磁性能穩(wěn)定等特征。而變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障形成的感應(yīng)環(huán)流會(huì)導(dǎo)致鐵芯局部過(guò)熱，從而分解與之接觸的絕緣油生成可燃性氣體，嚴(yán)重時(shí)甚至可熔斷接地片或燒壞鐵芯，使鐵芯點(diǎn)位懸浮并放電，導(dǎo)致變壓器無(wú)法繼續(xù)安全正常運(yùn)行。因此，有效解決該故障至關(guān)重要。

1 變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障檢測(cè)技術(shù)

電力系統(tǒng)變壓器運(yùn)行正常時(shí)必須是鐵芯一點(diǎn)接地，如圖1所示。

圖1 變壓器鐵芯接地示意圖

因變壓器四周有電場(chǎng)，包含了鐵芯與其余的金屬構(gòu)件，但是電容分布不夠均勻，存在不同的場(chǎng)強(qiáng)，一旦出現(xiàn)多點(diǎn)接地問(wèn)題，就會(huì)引發(fā)充放電現(xiàn)象，減小絕緣強(qiáng)度。此時(shí)，只有加強(qiáng)對(duì)故障的檢測(cè)，才能有效解決故障[1]。常用的變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障檢測(cè)技術(shù)主要有三種。第一種，帶電檢測(cè)技術(shù)，即在變壓器運(yùn)行時(shí)檢測(cè)，通常是以測(cè)量變壓器鐵芯接地下引線電流為主。如果鐵芯多點(diǎn)接地，就會(huì)在電路上出現(xiàn)環(huán)流。電流經(jīng)過(guò)鐵芯接地會(huì)有反射性的增加，此時(shí)直接測(cè)量電流就可確定變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障。第二種，斷電檢測(cè)技術(shù)。先對(duì)變壓器鐵芯的各級(jí)繞組直流電阻進(jìn)行測(cè)量，確定是否出現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地現(xiàn)象，然后將變壓器鐵芯接地線斷開，用絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量鐵芯對(duì)地絕緣電阻。如果電阻阻值太低，就可判定變壓器出現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地故障。第三種，對(duì)油浸式變壓器可采用抽油樣進(jìn)行氣相色譜的分析。（1）色譜分析中會(huì)出現(xiàn)較高的甲烷（CH4）及烯烴含量，但相比之前，一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）變化很小，基本正常，也就表示鐵芯本身過(guò)熱，這估計(jì)是因?yàn)槎帱c(diǎn)接地引發(fā)的；（2）譜分析中有乙炔（C2H2）出現(xiàn)，表示存在間歇性多點(diǎn)接地。

2 有效解決變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的策略

2.1 查找并消除鐵芯接地故障點(diǎn)

查找變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí)需將接地片斷開，對(duì)夾件絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量，以此判斷故障點(diǎn)是在下鐵扼還是上鐵扼。通常，比較容易發(fā)現(xiàn)外部直觀可見(jiàn)的接地點(diǎn)并及時(shí)給予處理，但是很多接地點(diǎn)是外觀看不見(jiàn)的，可能在鐵芯底部或內(nèi)部，常用直流法、交流法以及鐵芯加壓法、加大電流法、空載試驗(yàn)法等進(jìn)行查找。其中，相對(duì)常用的是鐵芯加壓法和空載試驗(yàn)法。前者是斷開變壓器鐵芯正常接地點(diǎn)，通過(guò)交流試驗(yàn)裝置給變壓器鐵芯加電壓，如果故障點(diǎn)沒(méi)能牢固接觸，就會(huì)在升壓環(huán)節(jié)聽(tīng)到放電聲，依據(jù)放電火花而觀察故障點(diǎn)；后者主要是利用空載損耗、兩相間空載損耗比對(duì)故障進(jìn)行判定，明確故障點(diǎn)在變壓器鐵芯的哪一相。消除變壓器鐵芯不可見(jiàn)的隱性接地點(diǎn)時(shí)，一般選擇電容放電沖擊。如果接地點(diǎn)不穩(wěn)定，可實(shí)行震動(dòng)敲擊，促使接地點(diǎn)有效脫離，從而解決故障[2]。

2.2 采取吊罩處理方法解決故障

工作人員應(yīng)重點(diǎn)檢查變壓器鐵芯可能接地的部分，將變壓器箱殼吊開。為縮短變壓器芯體暴露在空氣中的時(shí)間，通常在解開鐵芯和夾件的連接片后要進(jìn)行檢查試驗(yàn)，包括：第一，分部測(cè)量各個(gè)穿心螺桿或夾件對(duì)變壓器鐵芯的絕緣性能，進(jìn)而縮小故障查找的范圍；第二，檢查重點(diǎn)部位，了解間隙之間是否有硅鋼片的存在，且有無(wú)螺帽和廢料等；第三，直接清除絕緣墊片的油泥或鐵銹，并用鐵絲清理看不見(jiàn)的變壓器鐵芯底部；第四，用油沖洗或用氮?dú)鈱?duì)間隙進(jìn)行沖吹，確?？梢郧謇砀蓛簦坏谖?，利用榔頭進(jìn)行敲打，通過(guò)搖表進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以了解絕緣的實(shí)際情況，同時(shí)分析接地點(diǎn)的故障。如果是雜物引起變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障，通常在進(jìn)行以上檢查后依舊無(wú)法找到并解決故障。針對(duì)因鐵芯積累鐵銹、毛刺、焊渣等引起的多點(diǎn)接地故障，采取吊罩處理方法一般很難取得顯著成效。此時(shí)，需使用放電沖擊方法燒掉雜物，以有效解決故障。

2.3 采取放電沖擊方法解決故障

采取放電沖擊方法可擊穿變壓器鐵芯接地雜物，但在實(shí)踐中要考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和變壓器鐵芯多點(diǎn)接地方式、接地程度，這在吊罩或不吊罩的情況下都可以使用[3]。在現(xiàn)場(chǎng)，主要有電焊機(jī)交流電流方法和電容器充放電方法。前者只在解決金屬接地故障時(shí)適用，不易控制電流，且現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)金屬接地故障的幾率較小，一般電阻都在數(shù)百歐姆以上，所以該故障解決方法很少應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)；后者則憑借操作方便、方法簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于檢修現(xiàn)場(chǎng)。

2.4 加強(qiáng)對(duì)故障的臨時(shí)應(yīng)急解決

當(dāng)變壓器在運(yùn)行時(shí)發(fā)生鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí)，為了確保變壓器的安全性，通常需要停電開展吊罩檢查與處理作業(yè)。但是，當(dāng)變壓器很難停電時(shí)，需將電阻串接到鐵芯接地回路上，然后做好臨時(shí)處理，限制鐵芯的接地回路環(huán)流，避免故障惡化。串接前，需要對(duì)回路環(huán)流以及開路的電壓進(jìn)行測(cè)量，然后計(jì)算電阻，確保其不大也不小，保持變壓器鐵芯處于基本地電位，能把環(huán)流降至0.1 A以下，同時(shí)也需要考慮到電阻的熱容量，避免電阻被燒壞，確保變壓器繼續(xù)運(yùn)行。

2.5 有效解決故障的保障性策略

第一，當(dāng)明確變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障后，應(yīng)利用正常接地點(diǎn)將交流電施加給鐵芯進(jìn)行燒熔，或?qū)⒅绷麟娛┘咏o鐵芯實(shí)現(xiàn)容器儲(chǔ)能，再通過(guò)規(guī)范化的脈沖放電操作將多余接地點(diǎn)燒除，從而完善對(duì)接地故障的處理。

第二，在變壓器鐵芯和地之間接入萬(wàn)能表，基于電阻變化情況做出深入分析，利用絕緣紙板橫掃有較高可能性的接地點(diǎn)，并觀察萬(wàn)能表指針變化，以具體問(wèn)題具體分析為基礎(chǔ)，積極采取行之有效的策略解決變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障。如果懷疑接地位置位于變壓器油箱箱體底部，可先用油流沖洗油箱底部，恢復(fù)底部絕緣，以有效解決變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障[4]。

第三，在分析及解決故障時(shí)，應(yīng)積極測(cè)量故障點(diǎn)，仔細(xì)觀察、深入分析。如果確實(shí)很難找到有效的解決策略，可由檢修人員把變壓器鐵芯正常運(yùn)行的接地片移向故障點(diǎn)相同位置，通過(guò)降低環(huán)流的方式解決變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障。該過(guò)程中，檢修人員必須注意，在打開變壓器鐵芯正常接地點(diǎn)時(shí)，要加強(qiáng)油色譜采樣與分析，確保順利有效解決多點(diǎn)接地故障，以滿足運(yùn)行穩(wěn)定性的要求。

3 變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障預(yù)防措施

在有效解決變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障后應(yīng)進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤才能再次運(yùn)行，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)變壓器鐵芯，利用氣相色譜分析法確定變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷故障性質(zhì)[5]。最好能將電流表裝設(shè)在接地線上，以及時(shí)找到故障。特別對(duì)于放電沖擊后消除了接地現(xiàn)象的情況，還應(yīng)該及時(shí)監(jiān)視，防范再一次出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障。當(dāng)出現(xiàn)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí)，應(yīng)在綜合測(cè)定和全面檢查分析后，按照實(shí)際情況確定解決方案，不得隨意放電沖擊或者電焊燒除，避免故障持續(xù)擴(kuò)大。在每一次大修時(shí)，要將雜物直接清理干凈，并且強(qiáng)調(diào)對(duì)冷卻器、潛油泵的檢修，避免因?yàn)榻饘俚膭兟浠蛘呤禽S承的磨損而引發(fā)鐵芯多點(diǎn)接地故障。此外，要加大管理檢修人員的力度，預(yù)防在檢修環(huán)節(jié)錯(cuò)誤地把檢修工具或螺帽、螺桿等變壓器的其他部件掉入變壓器器身，預(yù)防發(fā)生鐵芯多點(diǎn)接地故障。

4 結(jié) 論

在發(fā)電廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)際中，變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障具有一定的特殊性與復(fù)雜性，如果無(wú)法及時(shí)有效解決，必然會(huì)嚴(yán)重制約發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在這樣的情況下，相關(guān)人員應(yīng)采取先進(jìn)技術(shù)有效檢測(cè)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障，查找、消除故障點(diǎn)，通過(guò)吊罩處理、放電沖擊等有效解決故障，加強(qiáng)臨時(shí)應(yīng)急操作，保障排除故障，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)故障的預(yù)防，保證發(fā)電廠電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，以提高生產(chǎn)效能。

[1] 段 勇，趙政洪.變壓器鐵芯常見(jiàn)故障分析判斷與處理[J].低碳世界，2017，（31）：86-87.

[2] 王 賀，周子洋，張 超.干式變壓器鐵芯接地故障分析[J].中國(guó)水能及電氣化，2017，（5）：50-51.

[3] 李佳明，邢繼紅.變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障判斷及處理方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（24）：194-195.

[4] 劉德祥，白秋杰，段明慧.淺談電力變壓器鐵芯多點(diǎn)接地過(guò)熱危害分析與處理方法[J].科技與企業(yè)，2015，（5）：232-233.

[5] Zoka Y.An Economic Evaluation for an Autonomous Independent Network of Distributed Energy Resources[J].Electric Power Systems Research，2007，（7）：831-838.