花園電廠高廠變鐵芯及其夾件接地引下線電流偏大的分析

國神公司花園電廠 趙 紅

國神公司花園電廠四臺高廠變是由新疆特變電工股份公司生產(chǎn)制造的油浸風(fēng)冷無載調(diào)壓變壓器，從投產(chǎn)運(yùn)行到至今鐵芯及其夾件接地引下線電流出現(xiàn)偏大的現(xiàn)象，超出電氣設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程不大于0.1安培的要求，存在環(huán)流。依據(jù)巡檢記錄的數(shù)據(jù)和變壓器的理論知識分析、判斷，鐵芯及其夾件接地引下線電流偏大是因為基建人員接接地引下線的位置不正確，其引出線接成褲衩形式，造成2點(diǎn)接地形成閉合回路，在運(yùn)行變壓器漏磁穿過褲衩閉合回路時產(chǎn)生電動勢，電動勢隨高廠變負(fù)荷大小而變化，接地引下線的接地電流隨之變化，其包含了閉合回路電流的數(shù)值。

1 設(shè)備主要參數(shù)及巡檢數(shù)據(jù)

型式：戶外、三相、分裂（雙卷）銅繞組、無載調(diào)壓變壓器；冷卻方式：油浸風(fēng)冷；額定頻率：50Hz；額定容量：58/36-36MVA、68/42-42 MVA、31.5/31.5MVA(繞組溫升65K時)；高壓繞組(MVA)油浸風(fēng)冷58、68、31.5，油浸自冷為以上容量的70%；低壓繞組(MVA)油浸風(fēng)冷36、42、31.5，油浸自冷為以上容量的70%；額定電壓：高壓側(cè)22kV、低壓側(cè)10.5～10.5kV；繞組額定變比：分裂變22±2×2.5%/10.5-10.5kV，雙卷變22±2× 2.5%/10.5kV。

短路阻抗：16.5%、16.5%、13%（在額定電壓和頻率下溫度為75℃,以高壓繞組額定容量為基準(zhǔn)的半穿越短路阻抗）在各分接情況下短路阻抗正誤差不超過+5%，負(fù)誤差控制在3%之內(nèi)）；接地方式：高壓側(cè)不接地，低壓側(cè)經(jīng)30.3歐姆電阻接地；聯(lián)接組標(biāo)號：D、yn1、yn1，D、yn1；端子連接方式：高壓側(cè)22kV離相封閉母線。低壓側(cè)10.5kV共箱封閉母線；套管相間距離：低壓≥200，高壓≥400；變壓器相序：面對變壓器高壓側(cè)，從左到右高壓側(cè)為A、B、C，低壓側(cè)相序為：分裂變n1、a1、b1、c1，a2、b2、c2、n2，雙卷變n1、a1、b1、c1。

我廠維保隊伍定期檢測1、2、3、4機(jī)高廠變鐵芯及其夾件接地電流，數(shù)據(jù)如表1。

表1 巡檢數(shù)據(jù)

圖1中的高廠變鐵芯及其夾件引出線的末端是通過螺栓固定在變壓器的外殼上，變壓器外殼接地。在安裝時，基建安裝人員未拆開鐵芯及其夾件引出線末端的固定螺栓接接地引下線,而是在變壓器鐵芯及其夾件引出線的支撐絕緣子端和引出線末端之間任意位置接接地引下線。

圖1 高廠變鐵芯及其夾件接地引下線接線圖

2 分析、判斷高廠變鐵芯及其夾件接地引下線電流偏大原因

目前，我國制造的大中型變壓器的鐵芯及其夾件都經(jīng)一只套管引至油箱體外部接地。這是因為電力變壓器在正常運(yùn)行時繞組周圍存在電場，而鐵芯和夾件等金屬構(gòu)件處于場強(qiáng)各異的電場之中，會因懸浮電位產(chǎn)生斷續(xù)放電而損傷絕緣。若鐵芯及其夾件不可靠接地，則產(chǎn)生充放電現(xiàn)象，損壞其固體和油絕緣，因此鐵芯及其夾件必須有可靠接地。如鐵芯由于某種原因在某位置出現(xiàn)另一點(diǎn)接地時形成閉合回路，則正常接地的引線上就會有環(huán)流，這就是人們常說的鐵芯多點(diǎn)接地故障。

從巡檢記錄的數(shù)據(jù)顯示出：高廠變鐵芯及其夾件接地引下線的電流是隨機(jī)組負(fù)荷大小的變化而變化，其電流已超出0.1A的規(guī)定值。從高廠變鐵芯及其夾件接地引下線示意圖中發(fā)現(xiàn)：高廠變鐵芯及其夾件引出線的末端是通過螺栓固定在變壓器外殼上，變壓器外殼接地，因此鐵芯及其夾件引出線的末端通過變壓器外殼接地點(diǎn)而接地，并和基建人員安裝的鐵芯及其夾件接地引下線的接地點(diǎn)形成閉合回路。這樣的錯誤安裝造成變壓器鐵芯、夾件接地引下線的電流偏大。分析如下：

變壓器利用電磁感應(yīng)原理將一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換另一種電壓等級的交流電能的電氣設(shè)備，變壓器運(yùn)行中輸變電能的同時也存在繞組的銅損和鐵芯的鐵損損耗，鐵損包括磁滯損耗和渦流損耗，磁滯損耗作用于鐵芯助磁，渦流損耗作用于漏磁。漏磁隨變壓器負(fù)荷大小變化。

電磁感應(yīng)電動勢：由于E=4.44fNФ（f為50Hz、N為匝數(shù)、Ф為磁通量），其中Ф是穿過鐵芯及其夾件引出線的末端經(jīng)過變壓器外殼接地點(diǎn)而接地，并和基建人員安裝的鐵芯及其夾件接地引下線的接地點(diǎn)形成閉合回路中高廠變的漏磁，其Ф大小隨變壓器負(fù)荷的變化而變化，E也隨之變化，因此在閉合的回路中就會產(chǎn)生電流。

鐵芯及其夾件接地引下線電流大小包含漏磁Ф在鐵芯及其夾件引出線的末端通過變壓器外殼接地點(diǎn)而接地，并和基建人員安裝的鐵芯及其夾件接地引下線的接地點(diǎn)形成閉合回路產(chǎn)生的電流，因此測量的數(shù)據(jù)不是真實有效的高廠變鐵芯及其夾件的接地引下線的電流值。

3 解決方案及實際檢測

解決方案：拆除固定在變壓器外殼上的變壓器鐵芯及其夾件引出線末端的螺栓，鋸掉多余的鐵芯及其夾件引出線，或是從變壓器鐵芯及其夾件引出線末端接接地引下線避免形成閉合回路。

實際檢測：在拆除#1高廠變的鐵芯及其夾件接地引下線的末端的固定螺栓后，分別測量鐵芯及其夾件接地引下線末端的固定螺栓處和鐵芯及其夾件接地引下線接地端的電流值。證明基建人員的錯誤安裝是造成變壓器鐵芯及其夾件接地引下線的電流偏大，也驗證我的分析和判斷。