变压器铁芯多点接地故障诊断分析及处理

变压器铁芯多点接地故障诊断分析及处理

何辉铭

中国南方电网广东电网广州供电局变电管理三所 广东广州 510000

【摘要】:在变压器中铁芯的作用：一是对绕组起到支撑作用，是整个变压器的机械骨架，另一方面就是提供磁回路，一次绕阻通交流电后，在铁芯中感应出不断变化的磁场，此时在二次绕组中感应出电动势，由于硅钢片是良好的导磁材料，因此铁芯可以减少漏磁现象出现，增加变压器的效率，但变压器在运行过程中，铁芯会出现一些问题，因此文章简单的阐述了变压器铁芯出现的常见问题，并主要根据铁芯多点接地这一问题进行研究，并分析如何解决这一问题，以及提出对其防范的措施，并结合一例由于铁芯多点接地从而产生的故障问题进行分析。

【关键词】:变压器;铁芯;接地

前言：变压器正常的运行条件就是它要使其铁芯必须一点可靠接地，防止铁芯接地不良即悬空产生悬浮电位进行放电，在电力变压器正常的运行过程中其铁芯的接地电流大概是几毫安到几十毫安不等。如若铁芯出现多点接地的情况，铁芯两端片间存在电位差就会形成闭合的回路，致使涡流的产生。铁芯接地电流可达到数10A的电流,会使得变压器内部铁芯发生局部过热，内部局部发热使得绝缘油分解产生一些气体，严重时致使接地片熔断或者铁芯烧损，从而毁坏变压器。

1引起铁芯接地故障的因素及分析检查方法

1.1故障异常现象

(1)铁芯接地电流数值异常,远远超过《电力设备检修试验规程》（Q/CSG1206007-2017）规定的0.1A。

(2)多点接地会造成铁芯局部发热,促使局部温度高于安全值。

(3)变压器绝缘油的油位异常升高,本体油位表指示油位超出油位曲线图，内部局部发热使得绝缘油分解产生一些气体，严重时致使接地片熔断或者铁芯烧损，从而毁坏变压器。

(4)通过在线色谱监控或油样色谱分析,测定出变压器总烃含量增高幅度异常,尤其是有C2H4气体产生并超过标准中规定的气体注意值。

(5)铁芯对地进行绝缘电阻试验;采用绝缘摇表进行测试绝缘电阻结果为零，采用万用表进行绝缘电阻测试时，其绝缘电阻阻值接近于零。

1.2故障产生的原因

(1)施工不符合工艺要求和设计缺陷,铁芯夹件与硅钢片间的距离不够,导致绝缘性能不足,从而在铁芯局部出现翘凸或者有毛刺的情况时,出现短路。

(2)油箱内部存在一些金属杂质导致变压器局部绝缘距离变短,形成局部接地。

(3)运输的过程中遇到外力冲击,导致铁芯在变压器内发生了位移或铁芯叠片受力弯曲碰到夹件。

1.3取油色谱分析方法

当铁芯发生多点接地时,变压器油裂解产生烃类气体主要有C2H6、C2H4和CH4、C2H2。根据主变铁芯接地故障的数据统计分析,故障出现C2H4大致占比40%~70%,CH4大约占比20%~40%,C2H6大约占比5%~20%,C2H2大约占比0%~5%,即在含量上C2H4>CH4>C2H6>C2H2。当油中C2H4气体的比例较高时,极有可能变压器已出现铁芯多点接地故障。

1.4电气试验法

(1)测量电气测试分析法

电力变压器在运行中,多数铁芯通过套管引出再接入铁芯监测装置再接入地网,铁芯监测装置可查看铁芯接地电流;巡视时可使用钳形电流表测出铁芯引线上的接地电流值,便可以对铁芯是否存在多位置接地故障进行判断。使用钳形电流表时应注意电力变压器内部的漏磁通量对测量结果造成干扰误差。测量位置应在变压器油箱中间位置处,是漏磁通量最小的地方,测量时注意与下方的接地线保持平行状态,这样测量的数值最接近真实值。

(2)红外测温法

在变压器正常运行过程中，使用专业的红外测温仪器对变压器外壳的温度情况进行测量。出现温度过高的情况应加强关注，需要采取其他方法（如变压器油色谱分析）进行综合检查。

(3)对铁芯及夹件的绝缘电阻进行测量

在对铁芯的多点接地异常进行检查时，要先把接地引线或接地铜排解开，再使用两千五百伏档位的绝缘兆欧表进行铁芯对地绝缘电阻测试，并且要保障测量数据不应小于出厂值或上次数据的70%,因此判定铁芯是否接地正常。

1.5 变压器整体吊罩解体检查

变压器箱盖解体吊罩进行检查是比较直观并容易发现铁芯多点接地缺陷，这也是近几年国内常见的解决方式。

2故障情况

A变电站#2主变型号为SFZ10-50000/110,自投入运行至今，整体运行情况良好，于某日值班人员进行巡视发现,对110kV #2主变铁芯接地电流进行测试,发现铁芯、夹件电流分别3.2A、3.3A,接地电流远远超出规程要求值0.1A。铁芯监测装置未发出信号,且夹件及铁芯的接地电流接近，因此值班人员初步认定是由于铁芯和夹件之间的绝缘导通形成了一个环流通路。

2.1变压器故障分析诊断

现场先是对运行中的主变进行了红外测温检测和变压器油色谱试验，其结论均未出现异样。再次使用钳形电流表对铁芯和夹件接地电流值进行测量，与前几次测量结果相差不大。因接地电流值比较大，现场选择对主变进行停电缺陷检查。

主变停电转为检修状态后，现场对110kV #2主变进行诊断性检查试验，使用绝缘兆欧表对铁芯及夹件进行绝缘电阻测试，发现铁芯与夹件间绝缘电阻为 0；使用万用表测量铁芯及夹件的电阻为8Ω；铁芯及夹件同时解开接地引线，测量的绝缘电阻值达到8000MΩ，其他试验数据均未发现异常现象。

由于铁芯和夹件接地电流都明显增大,而且测量试验铁芯与夹件间绝缘电阻为0,初步怀疑是变压器内部铁芯和夹件可能存在导通。考虑到油色谱故障气体未有增长现象,分析确认铁芯和夹件已形成连通点但未形成明显的局部过热现象。

2.2变压器铁芯异常处理

1. 由于接地的电流比较大，所以决定采用对电容放电冲击的方法，电容器可以直接提供直流冲击电流，其目的是消除由主变内部焊渣、铁芯毛刺、铁锈的堆积而引起的不稳定接地金属异物故障。测试试验时,首先将变压器铁芯接地引出线断开,利用绝缘兆欧表对电容进行充电,充电时间为60秒,然后用电容对铁芯故障点进行放电。多次放电冲击后,仍发现铁芯和夹件间绝缘电阻仍为0。

铁芯监测装置未发出信号,原因是铁芯和夹件先短接再一起接入铁芯监测装置再经过接地网接地,现场对铁芯及夹件接地进行改造,铁芯经过铁芯监测装置再接入地网,夹件直接接地。

2)为彻底排除铁芯多点接地故障,对变压器进行吊罩解体检修。变压器运回返厂吊罩检查。厂内人员重点对铁芯和夹件的连接部位进行查找。经仔细检查发现,#2变压器线圈下夹件与铁轭之间存在金属异物,其他部位没有发现异常。

将异物清除后,再次使用绝缘摇表进行了铁芯对夹件的绝缘电阻试验,其绝缘电阻数据为3500MΩ。结论是铁芯和夹件的绝缘电阻值合格。

2.3防范措施

对变压器吊罩解体后,应对照作业指导书每一项对变压器内部可能遗留的脏污杂质进行仔细清洁，仔细对铁芯、轭铁、夹件、绝缘垫块等进行及时检查,且使用试验合格的变压器油,尤其是对铁芯槽和各间隙处要用绝缘油进行冲洗,定期开展专业巡视监测铁芯接地电流，定期对变压器预防性的试验工作,当发现有异常问题是要及时对其进行处理。

3结束语

对于铁芯和夹件先短接再一起接入铁芯监测装置，再通过接地网接地的变压器，这样接入方式进行铁芯的接地电流其测量结果是测量的铁芯和夹件接地电流和，因此要对其进行及时更改。当铁芯与夹件导通时,铁芯夹件内部形成环路，铁芯监测装置没有办法检测出接地电流，若夹件或者铁芯当中有一个出现多点接地时，铁芯监测装置有可能发出信号,但分不出是铁芯还是夹件的接地电流有异常。正确接法是铁芯经过铁芯监测装置再接入地网,夹件直接接地，综上所述，在对变压器铁芯进行故障分析和研究时，应该要对各种测试数据以及日常使用的情况进行综合性的一个判断，要对故障的问题点进行精准定位，确保可以及时的发现铁芯多点接地的隐患,以此来保障电网稳定运行。

参考文献:

[1]中国南方电网有限责任公司，电力设备检修试验规程：Q/CSG1206007-2017；

[2]陈化钢． 电力设备预防性试验技术问答［M］． 北京: 中国水利水电出版社，1998；