一起500kV聯(lián)變鐵芯、夾件接地電流異常原因分析

福建省送變電工程有限公司 陳安杰 丁 蘇 陳章山

變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，若鐵芯或夾件發(fā)生多點(diǎn)接地事故，接地點(diǎn)間將形成接地回路，出現(xiàn)環(huán)流，從而導(dǎo)致鐵芯或夾件局部過(guò)熱，對(duì)變壓器的安全運(yùn)行產(chǎn)生威脅。本文從福建省檢修公司管轄下的一臺(tái)500kV變壓器鐵芯、夾件接地電流過(guò)大事故出發(fā)，描述了故障排查的過(guò)程，分析了事故的故障機(jī)理。分析認(rèn)為，鐵芯、夾件之間的磁屏蔽板由于制造工藝不佳，割破表面絕緣紙與鐵芯在變壓器運(yùn)行過(guò)程中因振動(dòng)接觸，從而造成了鐵芯與夾件多點(diǎn)接地形成環(huán)流。最后,本文提供了相應(yīng)的解決方案，具有典型的指導(dǎo)意義。

變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，高低繞組、鐵芯、夾件、油箱壁及大地相互之間存在寄生電容，帶電繞組通過(guò)電容的耦合作用會(huì)使得未接地的金屬部件上出現(xiàn)懸浮電位。若鐵芯、夾件的對(duì)地電位過(guò)高，可能出現(xiàn)對(duì)地?cái)嗬m(xù)性擊穿放電、絕緣油異常分解等問(wèn)題，影響變壓器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。故變壓器上鐵芯、夾件等金屬部件必須有且僅有一點(diǎn)可靠接地，使金屬部件電位近乎等于地電位。而只能有一點(diǎn)可靠接地是因?yàn)槿舭l(fā)生了多點(diǎn)接地，接地點(diǎn)間將形成閉合回路，變壓器漏磁通與此回路的交鏈會(huì)在回路上產(chǎn)生環(huán)流。環(huán)流過(guò)大將導(dǎo)致鐵芯、夾件等金屬部件局部過(guò)熱，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致絕緣油分解導(dǎo)、輕瓦斯保護(hù)甚至重瓦斯保護(hù)動(dòng)作引發(fā)跳閘事故。同時(shí)，鐵芯硅鋼片燒熔形成的片間短路故障也會(huì)嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行。因此，及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)并處理鐵芯、夾件接地故障對(duì)變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要作用。

圖1 感溫電纜處理前后對(duì)比圖

表1 通港變#1聯(lián)變鐵芯、夾件接地電流

1 事故介紹

運(yùn)維人員在對(duì)通港變#1聯(lián)變進(jìn)行鐵芯、夾件接地電流測(cè)試，發(fā)現(xiàn)#1聯(lián)變A相鐵芯、夾件接地電流超標(biāo)，如表1所示。當(dāng)天檢修人員取油樣進(jìn)行微水及油色譜試驗(yàn)，數(shù)據(jù)合格，如表2所示。

2 原因分析

8月26日上午 #1聯(lián)變停電進(jìn)行檢查，在測(cè)試了鐵芯、夾件的絕緣狀況，試驗(yàn)數(shù)據(jù)較出廠較大但符合標(biāo)準(zhǔn)，如表3。同時(shí)發(fā)現(xiàn)A相的感溫電纜搭在鐵芯、夾件的固定螺栓上，可能存在多點(diǎn)接地問(wèn)題導(dǎo)致鐵芯、夾件接地電流變大。于是將#1聯(lián)變?nèi)喔袦仉娎|靠近鐵芯、夾件的部分用絕緣膠布包扎，與鐵芯、夾件的引下線隔離，并將鐵芯、夾件的固定螺栓調(diào)整180°角，以拉大鐵芯、夾件的引下線與感溫電纜的距離，如圖1所示。

圖2 對(duì)照試驗(yàn)電路圖

圖3 磁屏蔽絕緣破損

表3 通港變#1聯(lián)變微水及油色譜試驗(yàn)結(jié)果

表4 對(duì)照試驗(yàn)數(shù)據(jù)

8月26日晚在#1聯(lián)變恢復(fù)送電后，復(fù)測(cè)接地電流，鐵芯、夾件電流三相一致。8月27日再次復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)#1聯(lián)變A相鐵芯、夾件電流的依舊存在異常升高，說(shuō)明不是或不僅是感溫電纜搭接的緣故。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)電流變化與35kV設(shè)備區(qū)電容器組、電抗器投退時(shí)間吻合，初步判斷在#1聯(lián)變帶負(fù)載后，鐵芯內(nèi)部存在多點(diǎn)接地的情況。

9月3日將運(yùn)行中的#1聯(lián)變A相的鐵芯和夾件引線入地點(diǎn)處是否短接及是否投入電容器組作為變量，取以下5種情況：（1）未投電容器組，鐵芯、夾件不短接。（2）未投電容器組，鐵芯、夾件短接。（3）投電容器組，鐵芯、夾件短接。（4）投電容器組，鐵芯、夾件短接，解開(kāi)短接線下部的鐵芯接地扁鐵。（5）投電容器組，鐵芯、夾件不短接，恢復(fù)鐵芯接地扁鐵。測(cè)試A相的鐵芯、夾件接地電流電流大小及相位變化，如表4，圖2所示。

對(duì)照（2）、（3）試驗(yàn)可知，投入電容器組后鐵芯、夾件接地電流明顯增加；對(duì)照（4）、（5）試驗(yàn)可知，鐵芯、夾件之間存在環(huán)流，且電流值與鐵芯、夾件對(duì)地電流升高的部分基本等同?？膳袛?1聯(lián)變A相鐵芯與夾件間的絕緣水平在帶負(fù)載后嚴(yán)重下降。

經(jīng)內(nèi)部檢查后發(fā)現(xiàn)#1聯(lián)變A相上夾件與高壓繞組之間磁屏蔽靠近鐵芯部位的位置局部有絕緣破損現(xiàn)象，如圖3。磁屏蔽壓在繞組及夾件之間，末端連接在夾件上通過(guò)夾件接地，并與鐵芯存在一定間隙。

經(jīng)分析可知，停電狀態(tài)下，因磁屏蔽與鐵芯之間存在充滿絕緣油的絕緣間隙，故絕緣電阻測(cè)量結(jié)果合格。當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí)，磁屏蔽中因無(wú)磁通通過(guò)，自身不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，而是因安裝在夾件上，而夾件與鐵芯又處于夾緊狀態(tài)，故磁屏蔽會(huì)隨著鐵芯、夾件一起振動(dòng)，磁屏蔽與鐵芯之間仍存在絕緣間隙，絕緣狀態(tài)良好，變壓器鐵芯、接地電流正常。當(dāng)變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，磁屏蔽中有漏磁通通過(guò)，自身產(chǎn)生振動(dòng)，該振動(dòng)與鐵芯、夾件的振動(dòng)不同步導(dǎo)致了磁屏蔽與鐵芯之間的間隙縮小，產(chǎn)生斷續(xù)連接現(xiàn)象。而磁屏蔽已有一點(diǎn)與夾件連接，從而導(dǎo)致鐵芯與夾件間發(fā)生兩點(diǎn)接地，最終體現(xiàn)為鐵芯、夾件間出現(xiàn)環(huán)流，接地電流過(guò)大。

圖4 磁屏蔽破損處理

3 事故處理

完整排查后發(fā)現(xiàn)A相有15處包封不同程度破損，B相有1處在磁屏蔽中部輕微破損，C相未發(fā)現(xiàn)。為徹底消除故障，具體處理措施為：（1）將磁屏蔽靠近鐵芯部位的局部位置采用0.5 mm絕緣紙板加包一層，并與鐵軛之間用2 mm紙板徹底絕緣如圖4所示。（2）因三臺(tái)主變結(jié)構(gòu)相同，為避免后續(xù)類(lèi)似問(wèn)題發(fā)生，對(duì)另外兩臺(tái)產(chǎn)品磁屏蔽絕緣系統(tǒng)做同樣加強(qiáng)處理。

結(jié)束語(yǔ)：變壓器鐵芯及夾件多點(diǎn)接地故障是變壓器運(yùn)行過(guò)程中十分常見(jiàn)的故障，但是會(huì)對(duì)變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生很大的影響。所以，我們需要通過(guò)綜合分析變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、安裝工藝與現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)準(zhǔn)確迅速地排查解決該故障。

本文介紹了一種通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)排查故障，進(jìn)而有針對(duì)性地進(jìn)行變壓器內(nèi)部檢查最后解決故障的方法，高效準(zhǔn)確，對(duì)變壓器鐵芯、夾件接地故障的處理具有指導(dǎo)意義。