鐵芯接地測量及解決辦法
發布時(shí)間：2016-10-13 09:20 來(lái)源：華電國威
目前，我國制造的(de)大(dà)中型變壓器的(de)鐵芯都經一隻套管引至油箱體外部接地。這(zhè)是因爲電力變壓器在正常運行時(shí)，繞組周圍存在電場(chǎng)，而鐵芯和(hé)夾件等金屬構件處于該電場(chǎng)之中，且場(chǎng)強各異。若鐵芯不可(kě)靠接地，則産生充放電現象，損壞其固體和(hé)油絕緣。因此，鐵芯必須有一點可(kě)靠接地。如果鐵芯由于某種原因在某位置出現另一點接地時(shí)，形成閉合回路，則正常接地的(de)引線上就會有環流，這(zhè)就是人(rén)們常說的(de)鐵芯多(duō)點接地故障。變壓器的(de)鐵芯多(duō)點接地後，一方面會造成鐵芯局部短路過熱(rè)，嚴重時(shí)，會造成鐵芯局部燒損，釀成更換鐵芯矽鋼片的(de)重大(dà)故障。另一方面由于鐵芯的(de)正常接地線産生環流，引起變壓器局部過熱(rè)，也(yě)可(kě)能産生放電性故障。有關統計資料表明(míng)，因鐵芯多(duō)點接地造成的(de)事故占變壓器總事故的(de)第三位。本文通(tōng)過畢節供電局東關變SFSL-20000/110型三圈變現場(chǎng)吊芯檢修實例，對(duì)變壓器鐵芯多(duō)點接地的(de)分(fēn)析判斷和(hé)處理(lǐ)方法逐一介紹。
一、鐵芯多(duō)點接地故障的(de)判斷
1、測量鐵芯絕緣電阻：鐵芯絕緣電阻爲零或很低，則表明(míng)可(kě)能存在鐵芯接地故障.
2、監視接地線中環流：對(duì)鐵芯或夾件通(tōng)過小套管引起接地的(de)變壓器，應監視接地線中是否有環流，如有，則要使變壓器停運，測量鐵芯的(de)絕緣電阻。
3、氣相色譜分(fēn)析：利用(yòng)氣相色譜分(fēn)析法，對(duì)油中含氣量進行分(fēn)析，也(yě)是發現變壓器鐵芯接地最有效的(de)方法。發現鐵芯接地故障的(de)變壓器，其油色譜分(fēn)析數據通(tōng)常有以下(xià)特征：總烴含量超過“變壓器油中溶解氣體和(hé)判斷導則”(GB7252-87)規定的(de)注意值(150μL/L)，其中乙烯(C2H4)、甲烷(C2H2)含量低或不出現，即未達到規定注意值(5μL/L)。若出現乙炔也(yě)超過注意值時(shí)，則可(kě)能是動态接地故障。氣相色譜分(fēn)析法可(kě)與前兩種方法綜合起來(lái)，共同判定鐵芯是否多(duō)點接地。
二、現場(chǎng)簡易處理(lǐ)方法
1、不吊芯臨時(shí)串接限流電阻
運行中發現變壓器鐵芯多(duō)點接地故障後，爲保證設備的(de)安全，均需停電進行吊芯檢查和(hé)處理(lǐ)。但對(duì)于系統暫不允許停電檢查的(de)，可(kě)采用(yòng)在外引鐵芯接地回路上串接電阻的(de)臨時(shí)應急措施，以限制鐵芯接地回路的(de)環流，防止故障進一步惡化(huà)。
在串接電阻前，分(fēn)别對(duì)鐵芯接地回路的(de)環流和(hé)開路電壓進行測量，然後計算(suàn)應串電阻阻值。注意所串電阻不宜太大(dà)，以保護鐵芯基本處于地電位;也(yě)不宜太小，以能将環流限制在0.1A以下(xià)。同時(shí)還(hái)需注意所串電阻的(de)熱(rè)容量，以防燒壞電阻造成鐵芯開路。
2、吊芯檢查
(1)分(fēn)部測量各夾件或穿心螺杆對(duì)鐵芯(兩分(fēn)半式鐵芯可(kě)将中間連片打開)的(de)絕緣以逐步縮小故障查找範圍。
(2)檢查各間隙、槽部重點部位有無螺帽、矽鋼片、廢料等金屬雜(zá)物(wù)。
(3)清除鐵芯或絕緣墊片上的(de)鐵鏽或油泥，對(duì)鐵芯底部看不到的(de)地方用(yòng)鐵絲進行清理(lǐ)。
(4)對(duì)各間隙進行油沖洗或氮氣沖吹清理(lǐ)。
(5)用(yòng)榔頭敲擊振動夾件，同時(shí)用(yòng)搖表監測，看絕緣是否發生變化(huà)，查找并消除動态接地點。
3、放電沖擊法
由于受變壓器身在空氣中暴露時(shí)間不宜太長(cháng)的(de)限制，以及變壓器本身裝配形式的(de)制約，現場(chǎng)很多(duō)情況下(xià)無法找到其具體确切接地點。特别是鐵鏽焊渣懸浮、油泥沉積造成的(de)多(duō)點接地，更是難于查找。此類故障可(kě)采用(yòng)放電沖擊法，這(zhè)種方法要根據現場(chǎng)具體情況、接地方式和(hé)接地程度，在吊芯或不吊芯狀态下(xià)可(kě)進行。
現場(chǎng)應用(yòng)時(shí)，主要有電容直流電壓法和(hé)電焊機交流電流法。電焊機交流電流法隻适用(yòng)于金屬性接地故障，但電流不好控制，而現場(chǎng)這(zhè)種情況極少，接地電阻大(dà)都幾百歐以上。電容直流電壓法現場(chǎng)取材較困難，操作不便且不安全，也(yě)不宜推廣。根據檢修實例和(hé)現場(chǎng)經驗，本文介紹一種安全可(kě)靠、操作簡便，而且利于快(kuài)速就地取材的(de)方法。這(zhè)種方法就是利用(yòng)高(gāo)壓電氣試驗用(yòng)升壓變壓器進行放電沖擊。現場(chǎng)應用(yòng)時(shí)注意換算(suàn)好二次電壓，由于鐵芯對(duì)地絕緣墊片很薄，故二次電壓不能高(gāo)于2500V。
三、現場(chǎng)實例
畢節供電局工作人(rén)員(yuán)對(duì)東關變2#三圈變(SFSL-20000/110)進行吊芯大(dà)修時(shí)發現鐵芯積鐵鏽很多(duō)，鐵芯對(duì)夾件絕緣爲0.15MΩ(用(yòng)500V搖表搖測)，用(yòng)數字萬用(yòng)表測得(de)電阻值約爲990kΩ，故判定鐵芯出現非金屬性多(duō)點接地故障，處理(lǐ)步驟如下(xià)：
1、對(duì)各絕緣薄弱重點部分(fēn)進行外觀檢查，未發現有明(míng)顯接地點和(hé)放電痕迹。
2、分(fēn)部搖測兩分(fēn)半鐵芯對(duì)夾件絕緣，其中一半絕緣爲500MΩ，另一半爲0.15MΩ，說明(míng)是一側鐵芯多(duō)點接地。
3、以接地一側爲重點，對(duì)鐵芯和(hé)絕緣墊片的(de)鐵鏽、油泥等雜(zá)物(wù)進行清理(lǐ)後，絕緣電阻無變化(huà)。
4、分(fēn)别搖測現場(chǎng)能夠測到的(de)絕緣片的(de)表面絕緣電阻，均未發現問題。
5、用(yòng)榔頭敲擊振動夾件，同時(shí)用(yòng)搖表監測絕緣電阻，沒有發現變化(huà)。
6、在箱體内對(duì)鐵芯進行了(le)兩次油泥沖洗後，接地現象仍未消失。
7、根據以上檢查，分(fēn)析認定是由于懸浮鐵鏽在電磁力的(de)作用(yòng)下(xià)，沉積在線圈内部夾件與鐵芯的(de)絕緣表面上形成穩定的(de)非金屬性接地故障，故決定用(yòng)放電沖擊法。利用(yòng)現場(chǎng)電氣試驗班組的(de)升壓變壓器進行慢(màn)慢(màn)升壓放電(一定注意電流和(hé)電壓的(de)變化(huà)緩緩操作，電壓不允許超過2500V)。當升至1000V左右時(shí)，聽(tīng)見線圈内部“砰”的(de)一聲，接著(zhe)停止測量絕緣電阻，發現絕緣電阻升至3MΩ。當升至1650V左右時(shí)，又聽(tīng)見線圈内部“砰”的(de)一聲，停下(xià)測量絕緣電阻，發現絕緣電阻已上升到500MΩ。至此，多(duō)點接地故障已消除。
四、建議(yì)
1、運行中的(de)變壓器最好能在鐵芯接地線上裝設電流表，便于及時(shí)發現故障。特别是在放電沖擊法消除接地現象後，更要加強監視，防止再次形成故障。
2、當出現鐵芯多(duō)點接地故障時(shí)，要進行綜合測定和(hé)全面分(fēn)析檢查後，再視現場(chǎng)具體情況選擇處理(lǐ)方案，切不可(kě)盲目進行放電沖擊或電焊燒除，以免造成絕緣損壞，使故障擴大(dà)。
3、每次吊芯大(dà)修時(shí)，一定要清潔油箱底部的(de)油泥鐵鏽等雜(zá)物(wù)，并用(yòng)油進行一次全面沖洗。
4、加強潛油泵及冷(lěng)卻器的(de)檢修，防止由于軸承的(de)磨損或金屬的(de)剝落，引起變壓器鐵芯多(duō)點接地故障。
變壓器鐵芯多(duō)點接地判斷及處理(lǐ)方法
變壓器鐵芯多(duō)點接地是變壓器的(de)一種常見故障。準确、及時(shí)地診斷與處理(lǐ)變壓器鐵芯多(duō)點接地故障，對(duì)保證變壓器安全運行具有重要意義。下(xià)面結合實際工作經驗和(hé)大(dà)家談談有關變壓器的(de)多(duō)點接地問題。
多(duō)點接地原因分(fēn)析
多(duō)點接地原因有許多(duō)，最常見的(de)有鐵芯碰殼、碰夾件。這(zhè)種現象常因爲安裝完畢後，由于疏忽，未将油箱頂蓋上運輸用(yòng)的(de)穩釘翻轉過來(lái)或拆除掉，導緻鐵芯與箱殼相碰、鐵芯夾件肢闆碰觸鐵芯柱矽鋼片翹曲觸及夾件肢闆、鐵芯下(xià)夾件墊腳與鐵轭間紙闆脫落、墊腳與矽鋼片相碰、溫度計座套過長(cháng)與夾件或鐵轭、芯柱相碰等造成。
第二種原因是鐵芯絕緣受潮或損傷，如底沉積油泥及水(shuǐ)分(fēn)，絕緣電阻下(xià)降，夾件絕緣、墊鐵絕緣、鐵盒絕緣（紙闆或木(mù)塊）受潮或損壞等，導緻鐵芯高(gāo)阻多(duō)點接地。
此外，有時(shí)，由于螺栓鋼座套過長(cháng)，造成與矽鋼片短接，箱内有多(duō)餘的(de)金屬物(wù)（如鐵絲、工具），使矽鋼片局部短路。還(hái)有時(shí)因爲變壓器内存在導電懸浮物(wù)，這(zhè)些懸浮物(wù)在電磁場(chǎng)的(de)作用(yòng)下(xià)，形成導電小橋，使鐵芯與變壓器外殼短路。
多(duō)點接地判斷
通(tōng)常，判斷鐵芯多(duō)點接地可(kě)以采取如下(xià)三種方法。
1.測量鐵芯絕緣電阻，如鐵芯絕緣電阻爲零或很低，則表明(míng)可(kě)能存在鐵芯接地故障。
2.監視接地線中環流，對(duì)鐵芯或夾件通(tōng)過小套管引起接地的(de)變壓器，應監視接地線中是否有環泫，如有，則要使變壓器停運，測量鐵芯的(de)絕緣電阻。
3.通(tōng)過氣相色譜分(fēn)析，利用(yòng)氣相色譜分(fēn)析法，對(duì)油中含氣量進行分(fēn)析，也(yě)是發現變壓器鐵芯接地最有效的(de)方法。發現鐵芯接地故障的(de)變壓器，其油色譜分(fēn)析數據通(tōng)常有以下(xià)特征：總烴含量超過“變壓器油中溶解氣體和(hé)判斷導則”（GB7252-87）規定的(de)注意值（150μL/L），其中乙烯、甲烷含量低或不出現，即未達到規定注意值（5μL/L）。若出現乙炔也(yě)超過注意值，則可(kě)能是動态接地故障。氣相色譜分(fēn)析法可(kě)與前兩種方法綜合起來(lái)，共同判定鐵芯是否多(duō)點接地。
處理(lǐ)措施
一般來(lái)說，處理(lǐ)鐵芯與夾件支闆相碰，或者下(xià)夾件支闆因距鐵芯柱或鐵轭的(de)機械距離不夠，變壓器在運輸或運行過程中受到沖擊或震動，使鐵芯或夾件産生位移後兩者相碰所造成的(de)鐵芯多(duō)點接地故障，應在故障點所處部位，即鐵芯央作支闆和(hé)鐵芯矽鋼片碰觸部位，墊入2毫米厚的(de)絕緣紙闆2～3層，并将基固定牢靠。
如果是上、下(xià)鐵轭表面矽鋼片由波浪凸起在夾件油道兩墊條之間，與穿芯螺杆的(de)鋼座套或夾件相碰，引起線芯多(duō)點接地，處理(lǐ)方法是将鋼座套鋸短，使之與矽鋼片距離不小于5毫米；在與夾件碰接處墊2毫米厚絕緣紙闆2～3層并加以固定即可(kě)。
如果是穿芯螺杆與鋼座套相碰，通(tōng)常因鐵芯方鐵與鐵轭矽鋼片之間的(de)間隙太大(dà)，在吊起器身時(shí)，不是方鐵先受力，而是穿芯螺杆先受力，緻使在穿芯螺杆上套裝的(de)電木(mù)絕緣管被擠環，使穿芯螺杆和(hé)鋼座套相碰，造成鐵芯多(duō)點接地。處理(lǐ)方法是更換被擠壞的(de)絕緣套簡，減小鐵芯方鐵與鐵芯矽鋼片之的(de)距離，在吊起器身時(shí)，使方鐵受力先于鐵芯的(de)穿芯螺杆。
當下(xià)鐵轭與箱底橋接短路，由于變壓器鐵芯底部墊腳絕緣薄弱受損或因油泥等雜(zá)質沉澱于箱底，造成鐵芯下(xià)鐵轭與油箱底部相連接，形成鐵芯多(duō)點接地時(shí)，應将油箱底部清理(lǐ)幹淨，找出并除去“搭橋”的(de)導電體。
油箱内有多(duō)餘的(de)金屬物(wù)，由于多(duō)餘的(de)金屬物(wù)，使矽鋼片局部短路。處理(lǐ)方法是吊芯，清除幹淨。
鐵芯受潮，導緻鐵芯高(gāo)阻多(duō)點接地。處理(lǐ)方法是烘幹鐵芯，并過濾油或換油。
變壓器鐵芯接地故障的(de)研究
變壓器的(de)鐵芯可(kě)靠接地是通(tōng)過套管來(lái)引出。當變壓器的(de)鐵芯在某一個(gè)位置出現另外一點接地時(shí)均會産生環流情況,這(zhè)樣就發生了(le)變壓器的(de)鐵芯接地故障。其産生的(de)後果是會造成變壓器鐵芯局部過熱(rè),使瓦斯繼電器動作頻(pín)繁,特别嚴重時(shí)會燒損局部變壓器鐵芯,造成事故。據有關資料統計,因爲變壓器鐵芯問題引起的(de)變壓器故障,占變壓器故障量的(de)第三位。
一、變壓器鐵芯多(duō)點接地的(de)判斷方法
變壓器鐵芯的(de)多(duō)點接地故障的(de)特征爲:變壓器鐵芯局部過熱(rè),損耗增加;造成變壓器的(de)溫升,導緻變壓器油分(fēn)解,産生的(de)氣體随即溶解于油中,最終引起變壓器油性能下(xià)降,從而使油中總烴超标;與此同時(shí)變壓器油中氣體不斷增加并析出,引起瓦斯繼電器動作發信号，嚴重的(de)會引起變壓器跳閘。,從以下(xià)幾方面可(kě)以判斷變壓器鐵芯多(duō)點接地。
(1)測量鐵芯絕緣電阻。例如變壓器鐵芯絕緣電阻爲零或很低時(shí),則說明(míng)變壓器可(kě)能存在鐵芯接地故障。
(2)變壓器空載試驗。正常情況下(xià)空載試驗數據和(hé)變壓器出廠值變化(huà)不大(dà)。當發生鐵芯故障時(shí),變壓器空載損耗和(hé)空載電流都有顯著變化(huà),我們也(yě)可(kě)采用(yòng)低電壓試驗,通(tōng)過對(duì)比也(yě)會發現鐵芯故障缺陷。
(3)監測變壓器接地線中環流。變壓器的(de)鐵芯或夾件通(tōng)過小套管引出接地的(de),通(tōng)過監視變壓器接地線中有無環流,當接地線中有環流時(shí)，,則要停運變壓器測量鐵芯的(de)絕緣電阻。
(4)變壓器氣相色譜分(fēn)析。通(tōng)過實踐我們發現, 變壓器鐵芯接地最有效的(de)檢測方法是利用(yòng)氣相色譜法,對(duì)油中含氣量進行分(fēn)析。當變壓器發生鐵芯接地故障時(shí),變壓器油色譜通(tōng)常有以下(xià)特點:①烴含量超過《變壓器油中溶解氣體分(fēn)析和(hé)判斷導則》規定的(de)注意值(150μL/L),并且甲烷(CH4) 和(hé)乙烯(C2H4)所占比重較大(dà),乙炔(C2H2)相對(duì)低或沒有,即未達到導則規定注意值(5μL/L)。例如通(tōng)過分(fēn)析某變壓器測得(de)的(de)色譜數據,雖然分(fēn)析結果中出現了(le)，雖然乙炔含量低但超過導則規定的(de)注意值時(shí),則一般這(zhè)種接地故障不是變壓器鐵芯不是死接地,可(kě)能存在變壓器間隙放電現象。②通(tōng)過三比值法判斷故障性質看,特征氣體的(de)比值編碼爲022;故障性質爲“溫度高(gāo)于700℃範圍的(de)熱(rè)故障”。③故障點估算(suàn)溫度值範圍爲700~1000℃。對(duì)于故障性質的(de)判斷和(hé)熱(rè)點溫度估算(suàn)采用(yòng)經驗公式:T=322log(C2H4/C2H6)+525℃。
通(tōng)過對(duì)變壓器故障性質判斷和(hé)熱(rè)點溫度的(de)估算(suàn), ,當确認不是其他(tā)原因而是色譜分(fēn)析出現情況,并且測得(de)鐵芯絕緣電阻爲零或很低及鐵芯接地回路中有環流,這(zhè)樣就可(kě)以判定該變壓器發生了(le)鐵芯多(duō)點接地故障。
二、鐵芯接地故障的(de)處理(lǐ)
1.運行中的(de)變壓器應急處理(lǐ)。運行中變壓器發現鐵芯多(duō)點接地故障時(shí),應先保證變壓器的(de)安全運行,正常情況下(xià)應進行停電吊罩檢查處理(lǐ)。有些系統運行方式不允許長(cháng)時(shí)間停電檢查的(de),一般采用(yòng)在變壓器外引鐵芯接地回路上串接電阻,通(tōng)過串接電阻限制鐵芯接地回路上的(de)環流以防止故障的(de)惡化(huà)。
2.變壓器吊罩變壓器吊罩檢查。雖然在鐵芯接地回路中串接電阻有一定的(de)作用(yòng),但根本上沒有消除故障,變壓器鐵芯接地回路仍存在問題。所以最有效的(de)檢查處理(lǐ)辦法是吊開鐘(zhōng)罩對(duì)變壓器鐵芯可(kě)能接地的(de)部位進行檢查處理(lǐ)。
爲了(le)降低變壓器器身在空氣中的(de)暴露時(shí)間,提高(gāo)檢修效率和(hé)檢查質量 ,應在解開變壓器鐵芯與夾件等連接片後做(zuò)如下(xià)檢查處理(lǐ):
(1)測量穿心螺杆對(duì)鐵芯的(de)絕緣。如果測得(de)絕緣電阻爲零,則應取出穿心螺杆檢查絕緣管有無損壞、螺紋附近有無鐵屑、緊固螺母附近的(de)絕緣墊片有無破損等。
(2)檢查變壓器上下(xià)鐵轭的(de)端面與夾件和(hé)邊柱拉闆與下(xià)夾件等各間隙處有無金屬異物(wù)。并對(duì)各間隙進行氮氣沖吹清理(lǐ)或油沖洗。
(3)對(duì)變壓器鐵芯底部的(de)金屬雜(zá)物(wù)可(kě)采用(yòng)白布或薄塑闆通(tōng)過穿入縫隙中往返抽拉進行清除。一般情況下(xià)通(tōng)過上述方法均能發現故障點雜(zá)物(wù)引起的(de)故障并消除該接地故障。
(3)電容放電排除法。由于鐵芯毛刺、鐵鏽和(hé)焊渣的(de)積聚引起的(de)接地故障,排除故障需要燒掉毛刺,采用(yòng)吊罩檢查處理(lǐ)辦法效果不明(míng)顯時(shí),通(tōng)常采用(yòng)電容放電法。
(4)其他(tā)處理(lǐ)法。對(duì)于室内的(de)變壓器而言，在進行變壓器吊罩處理(lǐ)時(shí)需要拖至室外進行,這(zhè)給變壓器檢修處理(lǐ)帶來(lái)一定的(de)困難。當室内變壓器的(de)鐵芯發生接地故障時(shí),應先采用(yòng)不吊罩處理(lǐ)鐵芯接地故障的(de)方法。
三、結束語。
總之，電力變壓器是非常重要的(de)一次設備，它承擔著(zhe)電壓變換，電能分(fēn)配和(hé)傳輸，它的(de)正常運行是對(duì)電力系統安全、可(kě)靠、優質、經濟運行的(de)重要保證。必須從以下(xià)幾個(gè)方面入手，最大(dà)限度地防止和(hé)減少變壓器故障和(hé)事故的(de)發生。
(1)變壓器鐵芯的(de)接地故障,可(kě)能引起變壓器鐵芯的(de)局部過熱(rè)。并且從變壓器油色譜分(fēn)析判斷爲“高(gāo)于700℃高(gāo)溫範圍的(de)過熱(rè)性故障”,同時(shí)具有鐵芯對(duì)地絕緣電阻爲零或很低和(hé)鐵芯接地回路有環流等特征。
(2)在變壓器鐵芯接地回路串接電阻是一種應急措施是可(kě)行的(de)。一般情況下(xià)串接電阻不能太大(dà),這(zhè)樣保證變壓器鐵芯基本處于接地電位;當然串接電阻也(yě)不能太小,一般将環流限制在0.5 A以下(xià);這(zhè)樣防止串接電阻的(de)熱(rè)容量燒壞電阻造成變壓器鐵芯開路。
(3)當發生變壓器鐵芯毛刺引起的(de)接地故障時(shí),通(tōng)過吊罩檢查處理(lǐ)無效的(de)情況下(xià),一般采用(yòng)電容放電法來(lái)燒掉毛刺。因爲鐵芯對(duì)地絕緣墊片較薄,所以應當注意沖擊電壓不能加得(de)過高(gāo)。
(4)對(duì)于動态性質的(de)、在變壓器鐵芯底部由金屬異物(wù)引起的(de)接地故障,當變壓器吊芯檢查有一定困難時(shí),應先通(tōng)過變壓器不吊罩處理(lǐ)鐵芯接地故障的(de)方法來(lái)處理(lǐ)。
(5)從運行中變壓器鐵芯接地故障檢修來(lái)看,大(dà)部分(fēn)爲箱底不清潔物(wù)質引起，所以變壓器在投運前檢修部門應嚴格進行投運前的(de)吊芯檢查。
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