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变压器铁芯多点接地故障原因及解决处理办法

2019.11.06

变压器铁芯有两点及以上接点时,铁芯主磁通周围有短路匝存在,内将流过环流,其大小取决于铁芯正常接地点与故障点的位置,距离越远,包括的磁通就越多,环流也比较大,有可能高达数百安培,反之,环流较小。另外,环流也与金属接地或高阻接地有关。由于铁芯芯片间有绝缘电阻,铁芯自身也有电阻,当环流通过时,将会发热,而发热将使油温上升,变压器内部产气速率猛增,如不及时处理,轻则瓦斯继电器动作,严重者接地线烧断中进而出现放电故障,损坏固体绝缘和油质绝缘强度,造成严重后果。

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一、变压器铁芯多点接地故障的危害

 

变压器正常运行时,是不允许铁芯多点接地的,因为变压器正常运行中,绕组周围存在着交变的磁场,由于电磁感应的作用,高压绕组与低压绕组之间,低压绕组与铁芯之间,铁芯与外壳之间都存在着寄生电容,带电绕组将通过寄生电容的耦合作用,使铁芯对地产生悬浮电位,由于铁芯及其它金属构件与绕组的距离不相等,使各构件之间存在着电位差,当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时,便产生火花放电,这种放电是断续的,长期下去,对变压器油和固体绝缘都有不良影响,为了消除这种现象,把铁芯与外壳可靠地连接起来,使它与外壳等电位,但当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时,接地点就会形成闭合回路,造成环流,引起局部过热,导致油分解,绝缘性能下降,严重时,会使铁芯硅钢片烧坏,造成主变重大事故,所以主变铁芯只能一点接地。

 

二、变压器铁芯接地故障的原因

 

  变压器铁芯接地故障主要原因有:

  (1)接地片因施工工艺和设计不良造成短路;

  (2)由于附件和外界因素引起的多点接地;

3)由遗落在主变内的金属异物和铁芯工艺不良产生毛刺,铁锈与焊渣等因素引起接地。

 

三、变压器铁芯故障的类型

 

变压器铁芯常见的故障类型有下述六种:

 

1.铁芯碰壳、碰夹件。安装完毕后,由于疏忽,未将油箱顶盖上运输用的稳(定位)钉翻转过来或拆除掉,导致铁芯与箱壳相碰;铁芯夹件肢板碰触铁芯柱;硅钢片翘曲触及夹件肢板;铁芯下夹件垫脚与铁轭间纸板脱落,垫脚与硅钢片相碰;温度计座套过长与夹件或铁轭、芯柱相碰等。

 

2.穿芯螺栓钢座套过长与硅钢片短接。

 

3.油箱内有异物,使硅钢片局部短路。如山西某变电所的一台31500/110型电力变压器发生铁芯多点接地,吊罩发现在夹件与铁轭间有一把天柄螺丝起子;另一变电所一台60000/22O型电力变压器吊罩启发现有一根120mm长的铜丝;还有一个变电所台120000/220电力变压器吊罩后在下夹件与铁轭之间找出一锅块;再如,东北某变电所的一台大型电力变压器发生铁芯多点接地,吊罩检查发现油箱底部有三段曲折型钢丝,钢丝的直径约0.31mm,长度分别为252831mm.

 

4.铁芯绝缘受潮或损伤,如底沉积油泥及水分,绝缘电阻下降,夹件绝缘、垫铁绝缘、铁盒绝缘(纸板或木块)受潮或损坏等,导致铁芯高阻多点接地。

 

5.潜油泵轴承磨损,金属粉末进入油箱中,堆积在底部,在电磁引力作用下形成桥路,使下铁轨与垫脚或箱底接通,造成多点接地。

 

6.运行维护差,不按期检修。

 

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  四、铁芯多点接地故障的判断

 

  1、测量铁芯绝缘电阻:铁芯绝缘电阻为零或很低,则表明可能存在铁芯接地故障.

  2、监视接地线中环流:对铁芯或夹件通过小套管引起接地的变压器,应监视接地线中是否有环流,如有,则要使变压器停运,测量铁芯的绝缘电阻。

3、气相色谱分析:利用气相色谱分析法,对油中含气量进行分析,也是发现变压器铁芯接地最有效的方法。发现铁芯接地故障的变压器,其油色谱分析数据通常有以下特征:总烃含量超过“变压器油中溶解气体和判断导则”(GB7252-87)规定的注意值(150μL/L),其中乙烯(C2H4)、甲烷(C2H2)含量低或不出现,即未达到规定注意值(5μL/L)。若出现乙炔也超过注意值时,则可能是动态接地故障。气相色谱分析法可与前两种方法综合起来,共同判定铁芯是否多点接地。

 

  五、现场简易处理方法

 

 1、不吊芯临时串接限流电阻

  运行中发现变压器铁芯多点接地故障后,为保证设备的安全,均需停电进行吊芯检查和处理。但对于系统暂不允许停电检查的,可采用在外引铁芯接地回路上串接电阻的临时应急措施,以限制铁芯接地回路的环流,防止故障进一步恶化。

在串接电阻前,分别对铁芯接地回路的环流和开路电压进行测量,然后计算应串电阻阻值。注意所串电阻不宜太大,以保护铁芯基本处于地电位;也不宜太小,以能将环流限制在0.1A以下。同时还需注意所串电阻的热容量,以防烧坏电阻造成铁芯开路。

 

  2、吊芯检查

  (1)分部测量各夹件或穿心螺杆对铁芯(两分半式铁芯可将中间连片打开)的绝缘以逐步缩小故障查找范围。

  (2)检查各间隙、槽部重点部位有无螺帽、硅钢片、废料等金属杂物。

  (3)清除铁芯或绝缘垫片上的铁锈或油泥,对铁芯底部看不到的地方用铁丝进行清理。

  (4)对各间隙进行油冲洗或氮气冲吹清理。

(5)用榔头敲击振动夹件,同时用摇表监测,看绝缘是否发生变化,查找并消除动态接地点。

 

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  3、放电冲击法

由于受变压器身在空气中暴露时间不宜太长的限制,以及变压器本身装配形式的制约,现场很多情况下无法找到其具体确切接地点。特别是铁锈焊渣悬浮、油泥沉积造成的多点接地,更是难于查找。此类故障可采用放电冲击法,这种方法要根据现场具体情况、接地方式和接地程度,在吊芯或不吊芯状态下可进行。

 

现场应用时,主要有电容直流电压法和电焊机交流电流法。电焊机交流电流法只适用于金属性接地故障,但电流不好控制,而现场这种情况极少,接地电阻大都几百欧以上。电容直流电压法现场取材较困难,操作不便且不安全,也不宜推广。根据检修实例和现场经验,本文先容一种安全可靠、操作简便,而且利于快速就地取材的方法。这种方法就是利用高压电气试验用升压变压器进行放电冲击。现场应用时注意换算好二次电压,由于铁芯对地绝缘垫片很薄,故二次电压不能高于2500V。 


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