變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障分析判斷及處理

1、<p>　　變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障分析判斷及處理</p><p>　　摘要：結(jié)合某發(fā)電公司一臺(tái)勵(lì)磁變壓器的故障處理實(shí)例，對(duì)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的分析判斷及現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易處理方法作了探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：變壓器；鐵芯；接地；判斷；處理 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TM41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p>&

2、lt;b>　　0 引言 </b></p><p>　　電力變壓器正常運(yùn)行時(shí)，是不允許鐵芯多點(diǎn)接地的。因?yàn)樽儔浩髡＿\(yùn)行中，繞組周?chē)嬖谥蛔兊拇艌?chǎng)，由于電磁感應(yīng)的作用，高壓繞組與低壓繞組之間、低壓繞組與鐵芯之間、鐵芯與外殼之間都存在著寄生電容，帶電繞組將通過(guò)寄生電容的耦合作用，使鐵芯對(duì)地產(chǎn)生懸浮電位；由于鐵芯及其它金屬構(gòu)件與繞組的距離不相等，使各構(gòu)件之間存在著電位差，當(dāng)兩點(diǎn)之間的電位差達(dá)到能夠擊

3、穿其間的絕緣時(shí)，便產(chǎn)生火花放電，這種放電是斷續(xù)的；長(zhǎng)期下去，對(duì)變壓器油和固體絕緣都有不良影響。為了消除這種現(xiàn)象，把鐵芯與外殼可靠地連接起來(lái)，使它與外殼等電位；但當(dāng)鐵芯或其他金屬構(gòu)件有兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地時(shí)，接地點(diǎn)就會(huì)形成電磁閉合回路，造成短路環(huán)流。因此準(zhǔn)確、及時(shí)地診斷與處理變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障，對(duì)保證變壓器的安全運(yùn)行具有重要意義。 </p><p>　　1 鐵芯多點(diǎn)接地類(lèi)型 </p><p>

4、　　變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障按接地性質(zhì)可分為兩大類(lèi)：不穩(wěn)定接地和穩(wěn)定接地。 </p><p>　　1.1 不穩(wěn)定接地是指接地點(diǎn)接地不牢靠，接地電阻變化較大，主要特征表現(xiàn)為： </p><p>　　1.1.1 鐵芯對(duì)地絕緣物幾處不同程度受潮，造成鐵芯通過(guò)低電阻接地； </p><p>　　1.1.2 鐵芯與接地體間隙中形成不穩(wěn)定橋路接地； </p><

5、;p>　　1.1.3 變壓器本體的灰塵、油污以及一些不潔凈而有潮氣的纖維等物，沾附在鐵芯對(duì)地的絕緣物表面，導(dǎo)致鐵芯通過(guò)低電阻不穩(wěn)定接地等。 </p><p>　　1.2 穩(wěn)定接地（也稱(chēng)死接地現(xiàn)象）是指接地點(diǎn)接地牢靠，接地電阻穩(wěn)定無(wú)變化，多是由于變壓器內(nèi)部絕緣缺陷或廠(chǎng)家設(shè)計(jì)安裝不當(dāng)造成的接地故障，主要特征表現(xiàn)為： </p><p>　　1.2.1 金屬物件掉落在鐵芯與接地體間鐵芯穿芯螺

6、栓； </p><p>　　1.2.2 鐵芯組件緊固時(shí)個(gè)別尖角外露，觸碰接地體； </p><p>　　1.2.3 穿芯螺桿處的鐵墊圈在緊固時(shí)由于受力過(guò)大，其邊緣翹起而觸碰接地體； </p><p>　　1.2.4 鐵扼硅鋼片個(gè)別部位緊固不實(shí)，在強(qiáng)弱不同磁場(chǎng)力作用下，時(shí)而碰觸接地體，時(shí)而離開(kāi)接地體，壓環(huán)壓釘?shù)鹊慕^緣破壞等； </p><p>

7、　　1.2.5 鐵芯夾件肢板距芯柱太近、鐵芯疊片因某種原因翹起后,觸及到夾件肢板,形成多點(diǎn)接地； </p><p>　　1.2.6 鐵軛螺桿的襯套過(guò)長(zhǎng),與鐵軛疊片相碰,構(gòu)成了新的接地點(diǎn)； </p><p>　　1.2.7 鐵芯下夾件墊腳與鐵軛間的絕緣紙板脫落或破損,使墊腳鐵軛處疊片相碰造成接地。 </p><p>　　2 鐵芯多點(diǎn)接地故障的判斷及現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易處理方法 &

8、lt;/p><p>　　2.1電氣測(cè)量數(shù)據(jù)分析 </p><p>　　變壓器正常運(yùn)行時(shí)，可在變壓器鐵芯外引接地套管的接地引下線(xiàn)上用鉗型電流表測(cè)量引線(xiàn)上是否有電流，正常情況下此電流很小，為mA級(jí)（一般小于0.1A），當(dāng)存在多點(diǎn)接地故障時(shí)，環(huán)流上升到“A”級(jí)，最大電流可達(dá)數(shù)百安培，通過(guò)測(cè)量環(huán)流便能對(duì)鐵芯接地故障進(jìn)行判斷。 </p><p>　　運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故

9、障后，為保證設(shè)備的安全．均需停電進(jìn)行檢查和處理。但對(duì)于系統(tǒng)暫不允許停電檢查的，為防止故障進(jìn)一步惡化，可采用：①有外引接地線(xiàn),如果故障電流較大時(shí),可臨時(shí)打開(kāi)地線(xiàn)運(yùn)行。但必須加強(qiáng)監(jiān)視,以防故障點(diǎn)消失后使鐵芯出現(xiàn)懸浮電位。②如果多點(diǎn)接地故障屬于不穩(wěn)定型可采取在外引鐵芯接地回路上串接電阻的臨時(shí)應(yīng)急措施，以限制鐵芯接地回路的環(huán)流，防止故障的進(jìn)一步惡化。在串接電阻前，分別對(duì)鐵芯接地回路的環(huán)流和開(kāi)路電壓進(jìn)行測(cè)量，然后計(jì)算所串電阻阻值。注意所串電阻不宜

10、太大，以保持鐵芯基本處于低電位；也不宜太小，以能將環(huán)流限制在0.1 A以下。同時(shí)還需注意所串電阻的熱容量，以防燒壞電阻造成鐵芯開(kāi)路。③用色譜分析監(jiān)視故障點(diǎn)的產(chǎn)氣速率（利用氣相色譜分析法，對(duì)油中含氣量進(jìn)行分析，也是發(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯接地最有效的方法。發(fā)生鐵芯接地故障的變壓器,其油色譜分析數(shù)據(jù)通常有以下特征：總烴含量超過(guò)“變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則”(GB7252—87)規(guī)定的注意值(150uL／L)，其中乙烯(C2H4 )、甲烷(CH4

11、)占較大比重；乙炔(C2H2)含量低或不出現(xiàn)，即未達(dá)到規(guī)定注意值(5uL／L)。若出現(xiàn)乙炔</p><p>　　2.2當(dāng)設(shè)備停止運(yùn)行時(shí)，斷開(kāi)鐵芯引出接地線(xiàn)，用2500V兆歐表對(duì)鐵芯接地套管測(cè)量絕緣電阻，如電阻值為零或與歷年數(shù)據(jù)相比較其值降低很多，則表明可能存在鐵芯接地故障，此時(shí)應(yīng)正確測(cè)量各級(jí)繞組的的直流電阻，若各組數(shù)據(jù)未超標(biāo)，且各相之間與歷次測(cè)試數(shù)據(jù)之間相比較無(wú)明顯偏差，變化規(guī)律基本一致，則可排除故障部位在電氣回

12、路內(nèi)，從而確認(rèn)鐵芯多點(diǎn)接地故障。 </p><p>　　根據(jù)多點(diǎn)接地類(lèi)型及原因,應(yīng)采取相應(yīng)的檢修措施外觀(guān)檢查：①檢查鐵芯與夾件支板是否相碰，硅鋼片是否有波浪鼓起，上下夾件與鐵芯之間、鐵芯柱與拉板之間有無(wú)異物，下鐵軛與變壓器底部是否有異物橋接短路，檢查各間隙、槽部重點(diǎn)部位有無(wú)螺帽、硅鋼片、廢料等金屬雜物。②清除鐵芯或絕緣墊片上的鐵銹或灰塵、油污，對(duì)鐵芯底部看不到的地方用鐵絲進(jìn)行清理。③對(duì)各間隙進(jìn)行壓縮空氣吹掃或油沖

13、洗清理。④分部測(cè)量各夾件或穿心螺桿對(duì)鐵芯的絕緣以逐步縮小故障查找范圍。⑤用榔頭敲擊振動(dòng)夾件，同時(shí)用搖表監(jiān)測(cè)，看絕緣是否發(fā)生變化，查找并消除動(dòng)態(tài)接地點(diǎn)。如未發(fā)現(xiàn)異常，則進(jìn)行下一步試驗(yàn)。 </p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)通常處理鐵芯故障主要采取電容直流電壓法和電焊機(jī)交流電流法。對(duì)于不穩(wěn)定接地故障， </p><p>　　特別是由于鐵銹焊渣懸浮、油泥沉積造成的多點(diǎn)接地，一般采用電容放電沖擊法排除故障。

14、方法如下：如圖一，將K接于鐵芯正常接地點(diǎn)（變壓器鐵芯接地引出線(xiàn)斷開(kāi)），利用兆歐表對(duì)電容進(jìn)行充電約60S后，將刀閘開(kāi)關(guān)K倒向放電回路，電容對(duì)鐵芯接地故障點(diǎn)放電，然后測(cè)試鐵芯絕緣電阻，如電阻值恢復(fù)正常則故障排除，否則重復(fù)充放電過(guò)程幾次即可排除故障。此方法現(xiàn)場(chǎng)取材較困難，電壓不可以隨意調(diào)整，操作不便且不安全。 </p><p>　　而對(duì)于金屬性接地故障一般采用電焊機(jī)交流電流法。由于此方法電流不好控制，電流過(guò)大會(huì)使故障點(diǎn)

15、被焊牢不能起弧，找不出故障點(diǎn)。碰焊時(shí)必須派足夠人員全方位監(jiān)視，程序復(fù)雜，也不宜推廣。 </p><p>　　根據(jù)檢修實(shí)例和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較容易，而且安全可靠、控制操作使用簡(jiǎn)單方便，且利于快速就地取材的兩種方法就是：利用高壓電氣試驗(yàn)用升壓變壓器放電沖擊法和利用試驗(yàn)用調(diào)壓箱進(jìn) </p><p>　　行交流電流法。原理圖見(jiàn)圖二、圖三。 </p><p><b&g

16、t;　　圖二 </b></p><p>　　圖二是利用高壓電氣試驗(yàn)用升壓變壓器進(jìn)行放電沖擊的原理圖。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)注意換算好二次電壓，由于鐵芯對(duì)地絕緣墊片很薄，故二次高壓不能高于2500 V。試驗(yàn)采用的直流沖擊電壓可由低(一般從400 V開(kāi)始)逐步升高，分幾次進(jìn)行。沖擊時(shí)監(jiān)聽(tīng)變壓器上下、左右，故障接地處(金屬性接地)，隨沖擊電壓的高低及接地情況的不同而發(fā)出程度不同的放電聲。每進(jìn)行一次放電后，隨即測(cè)量鐵芯對(duì)

17、地的絕緣電阻，根據(jù)測(cè)試結(jié)果決定再次沖擊的直流電壓值，一般經(jīng)三、四次沖擊后能恢復(fù)正常。當(dāng)鐵芯對(duì)地絕緣恢復(fù)后，則在沖擊時(shí)便聽(tīng)不到變壓器鐵芯對(duì)地的放電聲了。 </p><p><b>　　圖三 </b></p><p>　　圖三是利用高壓電氣試驗(yàn)用調(diào)壓器小電流方法代替電焊機(jī)大電流法沖擊原理圖?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)注意選擇好調(diào)壓器的容量電流輸出不能低于20A。需要儀器：調(diào)壓器一臺(tái)、電壓

18、表一塊、電流表一塊、萬(wàn)用表一塊和紅外成像儀一臺(tái)。按圖將試驗(yàn)設(shè)備接線(xiàn)，將鐵芯的正常接地點(diǎn)斷開(kāi)，接好線(xiàn)后檢查無(wú)誤升壓。用調(diào)壓器升壓要緩慢進(jìn)行，同時(shí)觀(guān)察電流和電壓的變化情況，若故障點(diǎn)接觸不牢固，在升壓過(guò)程中可能會(huì)聽(tīng)到放電聲，根據(jù)放電火花可觀(guān)察到故障點(diǎn)。當(dāng)電壓上升時(shí)，電流很小或沒(méi)有電流，則說(shuō)明接地點(diǎn)電阻較大，調(diào)壓器最高電壓不足以擊穿接地點(diǎn)；當(dāng)試驗(yàn)裝置電流增大時(shí)電壓升不上去，沒(méi)有放電現(xiàn)象，說(shuō)明接地故障點(diǎn)很穩(wěn)固，電流通過(guò)接地點(diǎn)；此時(shí)可采用下以下步驟

19、：逐漸調(diào)整調(diào)壓器使電流逐漸上升，當(dāng)電流上升到5A時(shí)穩(wěn)定五分鐘，觀(guān)察鐵芯發(fā)熱情況，用紅外成像儀觀(guān)察是否有明顯發(fā)熱點(diǎn)，如果沒(méi)有明顯發(fā)熱點(diǎn)則繼續(xù)增大電流，但電流值不可超過(guò)15A，持續(xù)時(shí)間不可超過(guò)10分鐘。如果是一點(diǎn)接地，這時(shí)故障點(diǎn)溫度升高會(huì)很快，并出現(xiàn)發(fā)熱明顯或燒開(kāi)的情況；如鐵芯沒(méi)有明顯發(fā)熱點(diǎn)且溫度不高，則說(shuō)明鐵芯可能存在多點(diǎn)接地的可能。在試驗(yàn)過(guò)程中如果儀表監(jiān)測(cè)電流突然回零電壓升高，說(shuō)明故障點(diǎn)已燒開(kāi)。 </p><p>

20、;<b>　　3現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例 </b></p><p>　　2008年10月 ，某發(fā)電公司三號(hào)機(jī)勵(lì)磁變（干式變壓器）型號(hào)為(THT 8FN 45M/G一4300)，在進(jìn)行小修檢查時(shí)，用搖表測(cè)得其鐵芯對(duì)外殼絕緣電阻值為0(用2500V搖表?yè)u測(cè))，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)得電阻值約為1.4KΩ。 </p><p>　　表1、三號(hào)機(jī)勵(lì)磁變鐵芯絕緣電阻數(shù)據(jù)對(duì)比表 </p>&

21、lt;p>　　從表1可以看出絕緣電阻突然下降至0，存在多點(diǎn)接地故障。初步判斷為鐵芯出現(xiàn)金屬性多點(diǎn)接地故障，如不及時(shí)處理不僅會(huì)傷及變壓器絕緣，也會(huì)燒毀變壓器。首先采取以下步驟進(jìn)行處理： </p><p>　?、俳^緣薄弱重點(diǎn)部位進(jìn)行外觀(guān)檢查，未發(fā)現(xiàn)有明顯接地點(diǎn)和放電痕跡。 </p><p>　?、诜謩e搖測(cè)現(xiàn)場(chǎng)能夠測(cè)到的絕緣片的表面絕緣電阻，均為0。 </p><p&g

22、t;　?、垡越拥匾粋?cè)為重點(diǎn)，對(duì)鐵芯和絕緣墊片的鐵銹、灰塵等雜物進(jìn)行清理后，對(duì)各間隙進(jìn)行壓縮空氣吹掃清理，絕緣電阻無(wú)變化。 </p><p>　?、苡美祁^敲擊振動(dòng)夾件，同時(shí)用搖表監(jiān)測(cè)絕緣電阻，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)變化。 </p><p>　　根據(jù)萬(wàn)用表測(cè)得的電阻值分析為排除不穩(wěn)定接地，首先采用了放電沖擊法。分別用500V、1000V、2500V電壓反復(fù)進(jìn)行放電沖擊，在沖擊過(guò)程中進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量沒(méi)有任何變

23、化（為0MΩ）。用萬(wàn)用表測(cè)量，在沖擊過(guò)程中有小幅度的波動(dòng)。 </p><p>　　考慮到直流沖擊法對(duì)變壓器鐵芯對(duì)地緣絕件受潮、金屬堅(jiān)固性接地、隨負(fù)荷大小而變動(dòng)的不穩(wěn)定接地、無(wú)法消除的導(dǎo)體顆粒凝結(jié)等引起的鐵芯多點(diǎn)接地故障其效果不明顯，為此選用了第二種方法電流法。 </p><p>　　根據(jù)圖二所列的接線(xiàn)原理首先接好線(xiàn)后檢查無(wú)誤后用調(diào)壓器緩慢升壓，同時(shí)觀(guān)察電流和電壓的變化情況，首先電壓上升，電

24、流很小，調(diào)壓器電壓不足以擊穿接地點(diǎn)；當(dāng)試驗(yàn)裝置電流增大時(shí)，電壓升不上去，也沒(méi)有放電現(xiàn)象，說(shuō)明接地故障點(diǎn)很穩(wěn)固，逐漸調(diào)整調(diào)壓器使電流逐漸上升，當(dāng)電流上升到5A時(shí)穩(wěn)定五分鐘觀(guān)察鐵芯發(fā)熱情況，用紅外成像儀觀(guān)察是否有明顯發(fā)熱點(diǎn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，鐵芯與地之間的電流也能保持住，所以繼續(xù)調(diào)整調(diào)壓器使電流逐漸上升，當(dāng)電流升到15A時(shí)保持在三分鐘左右電流突然回零，電壓上升，迅速斷開(kāi)電源用1000V兆歐表進(jìn)行絕緣測(cè)試，結(jié)果在2000MΩ；然后用250

25、0V兆歐表進(jìn)行測(cè)試,指針在40MΩ時(shí)開(kāi)始擺動(dòng)，同時(shí)聽(tīng)到變壓器上夾件有放電聲，經(jīng)確認(rèn)放電聲來(lái)自勵(lì)磁變高壓側(cè)C相上夾件處，通過(guò)放電聲找到了接地的故障點(diǎn)。打開(kāi)上夾件發(fā)現(xiàn)有2cm左右的金屬異物穿過(guò)夾件與鐵芯之間的絕緣板，取出后發(fā)現(xiàn)是已斷裂鉆頭的殘存部分，其損壞了夾件與鐵芯的絕緣。懷疑是在勵(lì)磁變夾件進(jìn)行打眼固定二次線(xiàn)時(shí)將鉆頭斷入勵(lì)磁變上夾件中，當(dāng)時(shí)也未采取措施，造成鐵芯與夾件金屬性接觸導(dǎo)致接地。取出斷入的鉆頭，對(duì)勵(lì)磁變上夾件與鐵芯間重新加裝絕緣板

26、后，進(jìn)行絕緣</p><p><b>　　4結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　4.1變壓器鐵芯多點(diǎn)接地嚴(yán)重危及設(shè)備安全運(yùn)行。 </p><p>　　4.2當(dāng)出現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí)，要進(jìn)行綜合測(cè)定和全面分析檢查后，再視現(xiàn)場(chǎng)具體情況選擇處理 </p><p>　　方案，切不可盲目進(jìn)行放電沖擊或電焊燒除，以免造成絕緣損壞，

27、使故障擴(kuò)大。 </p><p>　　4.3每次進(jìn)行小修時(shí)，尤其是對(duì)干式變一定要對(duì)變壓器本體進(jìn)行清理，并用干燥的壓縮空氣進(jìn)行吹掃，防止灰塵等異物造成變壓器第二點(diǎn)接地。 </p><p>　　4.4運(yùn)行中的變壓器最好能在鐵芯接地線(xiàn)上裝設(shè)電流表，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。特別是在放電沖擊法消除接地現(xiàn)象后，更要加強(qiáng)監(jiān)視，防止再次形成故障。 </p><p>　　4.5采用調(diào)壓器小電

28、流來(lái)查找故障接地點(diǎn)方法，能解決隱蔽性小金屬物引起的鐵芯接地問(wèn)題，該方法能縮短檢修時(shí)間，節(jié)約檢修費(fèi)用，減少停電造成的損失。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]孫波濤、郭忠田、馬超.變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障分析判斷及處理 </p><p>　　[2]焦贊輝.變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障分析處理 </p>

29、;<p>　　[3]2沈陽(yáng)變壓器廠(chǎng).變壓器試驗(yàn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1977 </p><p>　　[4]李建明，朱 康主編.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法.中國(guó)電力出版社 </p><p>　　[5]王夢(mèng)云.大型變壓器短路事故統(tǒng)計(jì)與分析 [J].變壓器，1997，34（10） </p><p>　　[6]朱德恒，嚴(yán) 漳主變.高電壓絕緣.清華大學(xué)出版社，199