多点接地（共8篇）
多点接地 篇1
摘要：介绍了铁芯多点接地故障的形式及危害、故障的原因及其处理方法,提供了铁芯多点接地故障的诊断方法,并结合实例分析了主变铁芯多点接地故障的情况和处理过程,提出了从结构、检测手段、处理方式等方面采取有效措施,以减少或消除变压器运行的不安全因素。
关键词：变压器,铁芯,多点接地故障
变压器的铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件。保证它的可靠运行,是人们关注的问题。运行经验表明,因铁芯问题造成的故障,占变压器总事故的第三位。由于铁芯故障,迫使运行部门进行计划外的停电检修,造成人力、物力的额外损失,因此有必要加强对变压器铁芯多点接地故障的分析,从结构、检测手段、处理方式等方面采取有效措施,以减少或消除影响变压器运行的不安全因素。
1 变压器正常的接地方式
1.1 变压器铁芯正常运行时需要一点接地的原因
变压器正常运行时,带电的绕组及引线与油箱间构成不均匀电场,铁芯和其他金属部件就处于该电场中。若变压器铁芯不接地,高压绕组与低压绕组之间、低压绕组与铁芯之间、铁芯与大地(变压器油箱)之间都存在着寄生电容,带电绕组通过寄生电容的耦合作用使铁芯对地产生一定的电位,称为悬浮电位。由于铁芯及其他金属构件所处的位置不同,具有的悬浮电位也不同,当两点之间的电位差达到击穿其间的绝缘时,便产生火花放电。这种放电是断续的,放电后两点电位相同,放电立即停止;然后再产生电位差,再放电……。断续放电的结果使变压器油分解,长期下去,逐渐使变压器固体绝缘损坏,导致事故发生,这是不允许的。为避免上述情况发生,国标规定,变压器铁芯和较大金属零件均应通过油箱可靠接地,20 0 0 0k V·A及以上的变压器,其铁芯应通过套管从油箱上部引出并可靠接地,具体做法是将变压器铁芯与变电站的接地系统可靠连接。这样,铁芯与大地之间的寄生电容被短接,使铁芯处于零电位,这时地线中流过的是带电绕组对铁芯的寄生电容电流。对三相变压器来说,由于三相结构基本对称,三相电压对称,所以三相绕组对铁芯的电容电流之和几乎等于零。
目前,广泛采用铁芯硅钢片间放一铜片的方法接地。尽管每片硅钢片之间有绝缘膜,仍然认为是整个铁芯接地。从铁芯两端片可测得其电阻值,此电阻一般很小,仅为几欧到几十欧,在高电压电场中可视为通路,因而铁芯只需一片硅钢片接地,即可认为铁芯全部叠片接地。
1.2 铁芯常见的接地结构
1)小容量变压器的接地。通常小容量变压器的上夹件与下夹件之间不是绝缘的,而是由金属拉螺杆或拉板连接。铁芯接地是在上铁轭的2~3级处插入一片镀锡铜片,铜片的另一端则用螺栓固定在上夹件上,再由上夹件并通过吊螺杆与接地的箱盖相连接或经地脚螺丝接地。
2)中型变压器的接地。当上下夹件之间相互绝缘时,须在上下铁轭对称位置上分别插入镀锡铜片,且上铁轭接地片与上夹件连接,下铁轭接地片与下夹件连接。这样上夹件经上铁轭接地片接到铁芯,再由铁芯经下铁轭接地片接至下夹件接地。
3)大型变压器的接地。大型变压器每匝电压都很高,当发生两点接地时,接地回路感应电压也相当高,形成的电流会很大,将引起较严重的后果。为了对运行中的大容量变压器发生多点接地故障进行监视,检查铁芯是否存在多点接地,接地回路是否有电流通过,须将铁芯的接地线经过绝缘小套管后再进行接地,这样可以断开接地小套管测量铁芯是否还有接地点存在或将表计串入接地回路中。
4)全斜接缝结构铁芯的接地。在全斜接缝结构的铁芯中,油道不用圆钢隔开,而是由非金属材料隔开(如采用环氧玻璃布板条隔开),以构成纵向散热油道。采用非金属材料隔开可以减少铁芯的损耗,但油道之间的硅钢片是互相绝缘的。对于这种结构的变压器在接地时,首先要用接地片将各相邻的经油道相互绝缘的硅钢片之间连接起来,然后再选一点与上夹件连通,最后将上夹件用导线并通过接地小套管引出到外面接地。
2 铁芯多点接地形式及其危害
2.1 常见的铁芯多点接地类型及原因
铁芯接地故障原因主要有:(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。
常见的故障类型有下述几种:(1)铁芯碰箱壳、碰夹件。安装完毕后,由于疏忽,未将变压器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)穿芯螺杆座套过长,与铁轭硅钢片相碰。(3)油箱内有金属异物,使硅钢片局部短路。(4)铁芯绝缘受潮或损伤,箱底沉积油泥及水分,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,在电磁引力下形成桥路,使下铁轭与垫脚或箱底接通,造成多点接地。(6)运行维护差,不按期检修。
2.2 铁芯多点接地的危害
铁芯需要有一点接地,但不能有两点或多点接地。铁芯中如有两点或两点以上的接地,则接地点之间可能形成闭合回路,当有较大的磁通穿过此回路时,就会在回路中感应出电动势并产生环流,有时可高达数十安。该电流会引起局部过热,导致油分解,产生可燃性气体,还可能使接地片熔断或烧坏铁芯,导致铁芯电位悬浮,产生放电,使变压器不能继续运行。因此,铁芯必须是一点接地。
3 多点接地故障的诊断方法
3.1 变压器油气相色谱分析法
这是发现大型变压器多点接地的最有效方法。变压器发生这一故障时,其油色谱分析结果通常有以下特点:(1)总烃含量高,往往超过《电力设备预防性试验规程》规定的注意值(150μL/L),其组分含量按C2H4→CH4→C2H6→C2H2顺序递减,即使是油中特征气体组分含量未达到注意值,也遵循以上的递减规律。(2)C2H4是铁芯多点接地故障的主要特征气体,其含量在总烃的比率中最高。(3)总烃产生速率往往超过《电力设备预防性试验规程》规定的注意值(密封式为0.5 m L/h),其中乙烯的产生速率呈急剧上升趋势。(4)用IEC三比值法,其特征气体的比值编码一般为0、2、2[1]。(5)估算的故障点温度一般高于700℃,低于1 000℃。如果色谱分析出现上述特征,并设法证实不是分接开关接触不良和潜油泵故障引起裸金属过热;同时,如测得铁芯绝缘电阻为零或比投运前明显下降时,则基本上可以判断为变压器发生了铁芯多点接地故障。由于铁芯多点接地故障有时会伴随其他短路故障发生,这时色谱就不一定出现上述情况。(6)若气体中的甲烷及烯烃组分很高,而一氧化碳气体和以往相比变化甚少或正常时,则可判断为裸金属过热。变压器中的裸金属件主要是铁芯,当出现乙炔时,则可认为这种接地故障属间歇型故障。
3.2 用钳形电流表等测量铁芯接地回路电流
若电力变压器在运行中,可在变压器铁芯外引接地套管的接地引下线上用钳形电流表测量引线上是否有电流。正常情况下,此电流很小,为毫安级(一般小于0.3 A)。当存在接地故障后,铁芯主磁通周围相当于有短路匝存在,匝内流过环流,其值决定于故障点与正常接地点的相对位置,即短路匝中包围磁通的多少,最大电流可达数百安培。接地电流的大小与变压器所带负荷情况也有关。
4 铁芯多点接地故障的处理方法
4.1 变压器能退出运行
变压器铁芯多点接地故障,多数情况下是由于悬浮物在电磁场作用下形成导电小桥造成的,对这种情况,可采用电容放电冲击法、兆欧表对电容器充电再放电法、大电流冲击法排除。应当指出,变压器对地绝缘电阻恢复后,还需承受交流1 000 V、耐压1 min的试验,并在试验合格后,方能确认接地故障已经消除,再恢复正常的接地线。
4.2 变压器暂不能退出运行
有的变压器虽然出现多点接地故障,但暂不能退出运行,这时可采取如下临时措施:(1)有外引接地线时,如果故障电流较大,可临时打开接地线运行。但必须加强监视,以防故障点消失后使铁芯出现悬浮电位,产生放电现象。(2)如果多点接地故障属于不稳定型,可在工作接地线中串入一个滑线电阻,将电流限制在1 A以下。(3)对变压器油进行色谱分析,监视故障点的产气率。(4)通过测量找到确切的故障点后,如果无法处理,则可将铁芯的正常工作接地片移至故障点同一位置,这样可使环流减少到很小。(5)在铁芯外引线接地回路中串一台电流互感器,在互感器的二次回路中接入电流表和过流继电器进行监测。当铁芯外引接地回路电流超过整定值时,过电流继电器动作发出信号,值班人员可立即采取相应措施或停用变压器。
5 故障实例分析及处理方法
以下是两个变电站的两台主变铁芯多点接地故障情况及实际处理过程。
5.1 童游变电站1#主变多点接地故障
5.1.1 故障情况
童游变电站1#主变是西安变压器厂于1993年12月生产的,型号为OSFPSZ7-120000/220。在2000年5月预防性试验中,用2 500 V 100 000 MΩ量程的电动摇表测量铁芯对地绝缘电阻时,发现铁芯对地绝缘电阻几乎为零,但在油箱外听不到放电声,改用万用表测量,测得的铁芯对地绝缘电阻为15 kΩ,对变压器进行了高压试验、油色谱分析,结果正常。初步判断为铁芯某处存在“非牢固”性接地,很可能只是不稳定的搭接,接地电阻较大,因此还未产生很大环流,也未造成铁芯局部过热。
5.1.2 处理方法
由于该变电站只有一台主变,停电时间短。为了保证供电,因此决定采用大电流冲击法进行处理,在现场采用一台电焊机,首先将电焊机电流调至20 A,将焊把瞬间接触铁芯接地套管,对铁芯进行放电,未听到放电声,用摇表测铁芯对地绝缘电阻,仍然为零。接着将电焊机的电流调至40 A,再对铁芯进行放电,这时可听到油箱底部“啪”的放电声,复测铁芯对地绝缘电阻,绝缘电阻升至1 500 MΩ。为了确定多点接地故障已消除,检修人员对铁芯进行了1 000 V 1 min的交流耐压试验,试验合格。再测绝缘电阻正常,因此可确定铁芯多点接地故障已消除。运行后,带电测试铁芯接地电流,接地电流正常。
5.1.3 原因分析
该台主变投运以来运行良好,未发生过铁芯多点接地故障。2001年进行了主变吊罩,吊罩后进行了高压试验、油色谱试验,均正常,且运行人员在带电测试铁芯接地电流时,接地电流合格,未发生异常。分析可能是吊罩时有金属丝掉入油中,运行中金属丝随油流运动沉积至油箱底部,造成铁芯与油箱之间的不稳定接地。
5.2 横街变电站1#主变多点接地故障
5.2.1 故障情况
横街变电站1#主变是福州变压器厂于1992年11月生产的,型号为SFZ9-10000/35,该主变为箱沿焊接全密封式变压器。它是在周期性油化试验中发现油中气体组分异常,变压器油色谱分析数据见表1,三比值计算见表2。
对照国标GB 7252—87变压器油中溶解气体分析和判断导则可得如下结论:(1)总烃量及CO、H2含量超标,且含有C2H2气体,变压器内部存在一般过热性故障。(2)三比值法的三次编码分别为0、0、1;0、0、1;0、0、2。比值编码的故障性质可能为铁芯多点接地、层间短路烧伤绝缘,致使铁芯局部过热。
5.2.2 处理方法
该台主变无套管引出接地,无法确定是否为铁芯多点接地故障。由于油中含有C2H2气体,且故障有增长的趋势,因此要求对主变立即停电进行处理。停电后进行了高压试验,测量了主变各绕组的直流电阻,具体数据见表3。
通过比较测试数据,各绕组三相直流电阻变化规律基本一致,无明显偏差,三相不平衡系数未超标,因此可排除故障部位在电气回路中。由于故障在电气回路外部无法处理,在厂家的配合下,检修人员对主变进行了吊罩检查,以彻底查清故障原因。主变钟罩吊起后,查看主变铁芯外观,未见放电或爬电的痕迹。油箱底部也很清洁,未发现金属颗粒等异物。解开铁芯接地片,用摇表测量铁芯对地绝缘电阻为零,初步判断铁芯发生了多点接地故障。为了将故障消除,采用了电焊机接铁芯对其放电,但是未见成效。为了查出故障点,检修人员将所有金属构件相互之间的连接片打开,用万用表测量相互之间的绝缘电阻,判断故障点位于铁芯与底脚垫块之间。为了确定具体的底脚垫块位置,厂家建议进行吊芯检查,器身吊出下部油箱后,逐个测量了铁芯与底脚垫块的绝缘电阻,发现位于低压a相绕组铁芯底部的底脚垫块与铁芯绝缘电阻几乎为零,拆下底脚垫块,发现该底脚垫块上的绝缘纸板已破裂,且严重磨损,其它各底脚垫块上的绝缘纸板均有不同程度的磨损。更换全部的绝缘纸板后,测铁芯对底脚垫块绝缘,绝缘电阻恢复到2 000 MΩ,随后检修人员对铁芯所有的紧固件进行了紧固,并对器身和油箱底部进行了冲洗。变压器复装后进行试验,铁芯绝缘电阻为2 300 MΩ,油化试验项目也都合格,运行后取油样做色谱分析,结果一切正常。
5.2.3 原因分析
该台主变为全密封式主变,按出厂说明,大修周期为10年。安装过程中未发现铁芯多点接地,但在运行了这么长时间后发生了铁芯多点接地故障。分析认为:绝缘纸板在出厂时已破裂,为不合格产品,同时由于出厂时未将主变器身拧紧或是在运输过程中受到震动,造成铁芯紧固件松动,运行中的电磁震动力使铁芯发生移位,对绝缘纸板产生摩擦力,使其破损,造成铁芯多点接地故障发生。
6 结语
通过两台主变的铁芯多点接地故障的情况和处理过程,暴露了变压器制造厂家、维护单位在管理和生产上的一些问题,针对这种现象,对今后的工作提出以下几点建议:(1)应选用设备生产水平先进,企业管理严格的制造厂家的设备。(2)设备选型上应选择结构合理、便于维护的设备,同时应加强主变生产过程的监造工作。(3)应加强检修人员的工作责任心,在主变年检特别是大修时,特别要注意防止将焊渣、铁屑、铜屑等金属杂物掉入主变中,大修后的变压器应进行检查,清除残留的杂物。(4)不断提高监测铁芯接地电流的方法,将主变铁芯接地由箱顶引下接地,便于运行人员带电测试铁芯接地电流。在有条件时,建议加装铁芯多点接地在线监视仪,以便能实时地检测铁芯接地电流。(5)对于无外引接地的主变,应加强油色谱分析,及早发现和处理铁芯多点接地故障。
参考文献
[1]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京:中国电力出版社,2001.
多点接地 篇2
【关 键 词】变压器；铁芯；接地故障；诊断方法
【中图分类号】TM41【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0236-02
1 故障案例
本厂150000kVA联络变（三卷变压器242/121/10.5kV）承担着升压站220kV与110kV两系统的联络，位置在我厂的一次系统中相当重要，曾经进行过较大的升级改造（包括更换线圈和冷风器），投运后的几天内，有听到轻微的“嘭、嘭”声，取绝缘油化验，各项指标逐渐上升。停电检查，铁芯对夹件间的绝缘电阻为零（解开铁芯正常接地）。
还有某2×600MW电厂在2011年7月机组小修试验过程中，检测到1号主变铁芯夹件对地绝缘电阻值大幅降低，用1000V绝缘表检测为0，用万用表检测为47kΩ，同时检查铁芯对地、铁芯对夹件间的绝缘电阻正常。经多方查找分析，排除了检测表计及变压器外部接地原因，确定主变内部铁芯夹件存在多点接地现象。
2 变压器正常运行时铁芯接地的原因
铁芯当有2个以上单点接地发生时叫多点接地，正常变压器出厂和运行是单点接地（由制造厂工艺引出），不允许不接地和2点以上接地。在变压器正常运行时，带电绕组及其引线与油箱外壳间构成的电场分布不均匀，变压器铁芯及其金属构件处于不均匀的电场中，必然会产生感应电压，而由于铁芯各部位在这个电场中的位置不一样，产生的感应电压大小也不一样。当铁芯对地电压或者铁芯不同两点之间的电压差达到绝缘的击穿电压时，就会发生变压器的内部放电现象。断续的放电会使变压器油分解劣化，并逐步使固体绝缘损坏，导致变压器损坏的事故发生。通常表现在：绝缘材质性能退化、安装工艺不合格包括螺栓把紧、安装尺寸、检查验收不严谨，本厂案例便是如此、绝缘油水分含量较多、用才不过关（机械强度、绝缘强度）等或几种重叠原因。
3 变压器铁芯多点接地故障的危害
（1）在变压器铁芯中产生涡流，铁损增加，使铁芯的接地引线过热。
（2）较长时间的多点接地发热或放电，会使油浸变压器油质劣化而产生可燃性气体，使气体继电器动作。
（3）多点接地严重，又较长时间未处理时，变压器连续运行将导致油及绕组也过热，使油纸绝缘逐渐老化，会引起两片铁芯叠片间绝缘层老化而脱落，恶性循环，将引起更大的铁芯过热，最终将铁芯烧毁。
（4）因铁芯过热使器身中木质垫块及夹件碳化。
（5）严重的多点接地会使接地线烧断，使变压器失去了正常的一点接地，当接地故障点消失后，使铁芯出现悬浮高电位引起放电现象。
4 变压器铁芯多点接地故障的原因分析
变压器铁芯及其夹件多点接地是变压器一种故障类型，故障大多由以下原因引起。
（1）变压器安装完毕后，未将油箱顶盖上运输的定位销拆除或翻转过来，构成多点接地。
（2）变压器侧梁、上梁、垫脚绝缘周围有金属异物与油箱短接。
（3）夹件接地线连接不可靠，脱落后与油箱短接。
（4）铁芯接地引出套管破裂，从箱盖内引出的接地线与箱盖短接。
（5）变压器箱盖的定位螺栓与夹件的绝缘降低。
（6）由于铁芯夹件肢板距芯柱太近，铁芯叠片因某种原因翘起后，触及到夹件肢板，形成多点接地。
（7）铁芯螺杆的衬套过长，与铁芯叠片相碰，构成了多个接地点。
（8）铁芯下夹件垫脚与铁芯间的绝缘纸板脱落或破损，使垫脚铁芯处叠片相碰造成接地。
（9）具有潜油泵装置的大中型变压器，由于潜油泵轴承磨损，金属粉末进入油箱中，这些金属粉末在电磁场的作用下，形成导电小桥，使铁芯与变压器外壳短路接地。
（10）变压器油箱盖上的温度计座套过长，与上夹件或铁芯、旁柱边沿相碰，构成接地。
（11）夹件与铁芯阶梯间的木垫块受潮或表面不清洁，附有较多的油泥，使其绝缘电阻值降低，构成了多点接地。
（12）铁芯压板夹件的穿心螺栓位置的绝缘套工艺尺寸不准（通常是较大时），穿心螺栓上紧时受挤压破裂，运行振动后穿心螺杆碰到压板或铁芯（本厂案例）。
5 变压器铁芯多点接地故障的查找及处理方法
5.1 变压器停运彻底检修
运行中发现变压器铁芯多点接地故障后，鉴于变压器在电力系统中的重要性，为保证设备的安全，应将变压器停电，进行吊芯检查和处理，并根据变压器多点接地类型及原因，采取相应的检修措施及时彻底消除故障。但在某些情况下，如将变压器排油吊芯后仍找不到故障点，现场可采用如下方法查找。
5.2 变压器停运临时处理
在实际运行中，由于变压器安装现场空气潮湿，变压器身在空气中暴露时间不宜太长，以及受变压器本身装配形式的制约，现场很多情况下无法及时找到其确切接地点。或有时变压器上不允许停电解体检修，对于铁锈、焊渣、金属粉末、油泥沉积等造成的多点接地故障，可试用电容直流电压法和电焊机交流电流法处理。
5.3 变压器不停运临时处理方法
对于系统暂不允许停电检查的变压器，可采用以下方法临时处理。
（1）当变压器铁芯、夹件有单独外引接地线时，如果接地故障电流较大且接地电流变化不大，可临时打开接地线运行。但必须加强检测铁芯、夹件的电压，以防铁芯内部接地故障点消失后使铁芯出现悬浮高电位。
（2）如果多点接地故障点不稳定，可在铁芯工作接地回路中串入一个滑线电阻作为临时应急措施，将接地电流限制在0.1A以下，防止故障进一步恶化。滑线电阻的选择，是将正常工作接地线打开时测得的电压除以地线上的电流。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，太小起不到限流作用，同时还需注意所串电阻的热容量，以防电阻烧坏后造成铁芯开路。
6 实际处理过程
某电厂1号主变于2007年9月投产运行，额定容量720000kVA。为了正确检测出运行中的变压器铁芯及夹件的接地电流，变压器分别单独设置一条铁芯接地引出线和铁芯夹件接地引出线。在小修中检测到1号主变铁芯夹件对地绝缘大幅降低后，专业维修人员随即取变压器油样做色谱分析，并与以往变压器油色谱分析数据对比，检查各项气体含量没有明显增长趋势，且总烃含量均没有超过规定的注意值，其中乙烯、甲烷含量低或不出现，见表1。
1号主变铁芯、夹件接地电流因检测用电流表计损坏没有检测数据，在检查1号主变本次小修电气试验数据与以往试验数据对比没有明显变化后，初步判断为变压器铁芯夹件多点接地，且接地故障的时间应该不长，很有可能是主变油泵在停运后，变压器内部的铁锈、焊渣、金属粉末等悬浮杂物或油泥沉积造成的夹件多点接地。试开启变压器油泵将变压器铁芯、绕组冲洗一段时间后，变压器铁芯夹件的绝缘电阻仍维持原来数值，没有发生任何变化，需另想办法处理。
考虑到机组小修即将结束，变压器需马上投入运行，已不允许再花费大量时间对变压器排油吊芯，进行内部检查。经参考变压器厂家技术人员意见及其他单位处理变压器铁芯接地的成功经验，专业人员研究决定暂不对变压器排油吊芯检查，先采用电容直流电压放电冲击法或电焊机交流电流法进行处理，在处理无效的情况下再考虑采取下一步处理措施。
因电气实验室有现成的电容器等设备仪器，同时考虑电焊机笨重不好搬运，且电流大小、通电时间不好控制，大电流比较容易损坏铁芯夹件的绝缘等原因，首先采用电容直流电压放电冲击法。
（1）仪器、材料准备：3000V、108μf、150kvar电容器1台；共立3122电动兆欧表、FLUK1550B电动兆欧表各一个；FLUK万用表一个；双投刀闸1个；10Ω、14A滑线电阻1个；高压绝缘导线若干条。
（2）电容直流电压放电冲击接线图（如图1）：
（3）实际冲击操作步骤；
在准备好相关设备材料后，按图1接线完毕，调整好可调节电阻阻值后，将刀闸打到绝缘表一侧，按下绝缘表测试按钮对电容充电，待电容充电到试验电压后，将刀闸打到变压器铁芯夹件接地引出线一侧，对铁芯夹件放电冲击，听到“啪”一声响后，拉开刀闸，测量变压器铁芯夹件对地绝缘电阻。
分中试验数据可以看出，当电容冲击电压较低时，铁芯夹件绝缘电阻上升较慢，将冲击电压升高至3000V后，铁芯夹件绝缘电阻值马上提高，效果明显。同时冲击过程中铁芯夹件的绝缘电阻并不是直线规律的提高，其中绝缘电阻值在几次冲击过程中有反复，说明冲击过程并没有使悬浮杂物完全断开，还有重新搭接起来的可能。所以在对变压器进行电容放电冲击后，变压器投运前的这三天时间里，专业人员每天测量一次铁芯夹件绝缘电阻，电阻值基本维持在22MΩ左右，没有出现悬浮杂物重新搭接的现象。并再次取变压器油样进行色谱分析，检查各项气体含量没有明显增长趋势，说明冲击效果良好，没有对变压器造成损害。
7 存在的问题及建议
（1）当运行中的变压器铁芯或夹件出现多点接地故障时，要进行综合测定和全面分析检查后，再视现场具体情况选择处理方案，切不可盲目进行放电冲击或电焊烧除，以免造成变压器绝缘损坏，使故障扩大。
（2）建议在变压器铁芯及夹件接地线上装设电流表，并加强巡视，便于及时发现接地故障。特别是在放电冲击法消除接地故障后，更需加强监视，防止再次形成故障。
（3）每次变压器吊芯大修时，需要清洁油箱底部的油泥、铁锈等杂物，并用油对铁芯进行一次全面冲洗。
（4）加强变压器潜油泵的检修维护，防止由于轴承的磨损或金属的剥落，引起变压器铁芯多点接地故障。
8 结束语
变压器铁芯多点接地是变压器不算常见的一种故障，但对变压器的安全运行具有很大的威胁。因此，技术人员应提高对铁芯多点接地故障的认识，通过分析故障产生的原因，制定出合理的、科学的诊断方法及处理措施，最大限度减少设备停电时间和降低处理成本。同时大型变压器是电力系统的重要装置，所以笔者建议在变压器发生故障时，应及时停止运行，并将变压器吊芯作详细检查彻底处理，以达到避免损坏设备、减少经济损失的目的。
参考文献
[1] 王文玲.变压器铁芯多点接地故障的判断及处理[J]华东科技. 2012年第06期
变压器铁芯多点接地故障的处理 篇3
炼钢分厂电炉变压器, 其型号ZHSFPT-40000/35, 额定容量为40000k V·A, 总重80t, 其中油重28t, 采用主调合一、三相五柱式、无平衡电抗器、双正星形、同相逆并联、等效十二相整流接线、27级有载调压开关连续等差调压, 额定电压35000/181.1V, 额定电流212.18/2×7250A, 冷却方式OFAF。
2013年, 炼钢分厂在对该整流变压器的例行试验中通过对油的气相色谱分析, 发现并消除了一起变压器铁芯多点接地及低压线圈接地故障。
二、故障分析与处理
1. 变压器铁芯多点接地分析
变压器铁芯及其夹件等金属件是处在线圈的电场内, 若不接地, 该金属件因感应有一定电位, 在外施高压试验或运行时, 会产生断续放电现象, 因此运行中的变压器铁芯必须接地。然而如果出现铁芯多点接地, 就会使铁芯和外壳形成回路, 产生环流, 造成磁通集中, 出现涡流、产生局部严重过热和铜过热, 致使绝缘老化。
2. 变压器内部氢、烃值检测
变压器内部氢、烃类正常值见表1。
1种或几种溶解气体含量超过表1时即可认定变压器存在故障, 必须加以注意和跟踪监测, 炼钢分厂对变压器油的色谱分析数据见表2。
对照表1可发现, 表2中变压器总烃值已超出注意值, 于是加强对其跟踪检测, 2013年8月7日发现乙炔超过注意值, 2013年9月21日, 氢气超过注意值, 表3为部分后期监测数据。
从表3可以看出, 自8月7日至9月21日, 各种气体含量不断增长, 9月21日结果中H2、C2H2、总烃均已超出注意值, 采用相对产气率分析, 根据公式:
式中:Yr——相对产气率, %;
Ci2——第二次取样测得油中气体含量, ppm;
Ci1——第一次取样测得油中气体含量, ppm;
△t——两次取样间隔中实际运行时间, h。
9月21日相对9月4日产气率为28%, 总产气率超过10%, 可认定变压器内部存在故障。
3. 寻找故障点
为快速寻找故障点, 首先进行了变压器直流电阻测量, 以检查电气回路三相电阻是否平衡, 测量结果显示三项电阻平衡, 证明故障属于非电气故障, 但在测量过程中发现, AC、BC相电流不稳, 遂断定故障为铁芯多点接地或铁芯局部短路。因变压器铁芯接地未引出, 故对变压器进行放油检查。
ppm
ppm
(1) 铁芯、线圈外观检查未发现明显放电痕迹。
(2) 对整流变铁芯用2500V摇表摇测绝缘, 电阻500MΩ以上, 无接地现象。
(3) 对调变铁芯, 摇绝缘电阻为零。
(4) 由于变压器内部间隙狭小无法寻找故障点。遂利用电力电容器, 充直流高压 (6~10k V之间) , 再对铁芯直接放电, 将铁芯接地点击穿, 接地点放电明显, 再用2500V摇表摇测, 绝缘电阻500MΩ以上, 接地故障排除。然后恢复接线, 对电炉变压器脱气充油, 试送电运行良好。
4. 色谱监测
根据变压器大修规程的要求, 对该变连续进行了色谱监测, 数据见表4。
由表4可知, 运行5天后, C2H2未出现, 第3 3天, 该变压器烃类增长迅速, 严重超出注意值, 经计算, 产气速率严重超标, 说明该变压器铁芯接地故障未彻底排除, 故对变压器停电、吊芯检查, 结果如下。
(1) 变压器AC两相铁芯底角因制造工艺问题, 有1个45°的斜角直对变压器的底座, 间隙约7mm, 对地形成尖端放电。同时在变压器的底面发现有铁芯毛刺、油泥和水珠, 从而导致铁芯多点接地造成部局过热。
(2) 变压器的A相二次线圈下边, 汇流母线固定木板的接地螺丝处, 有1个烧溶落物 (φ12mm平垫圈) , 由此认定该处是产生乙炔的原因所在。
5. 具体处理措施
彻底清理铁芯毛刺、油泥和水珠, 在变压器的两侧下角处各垫1块2mm×200mm×500mm钢板, 用以隔离接地;将铁芯接地方式改为体外引线接地并安装CT, 便于监测接地情况。该变自大修后运行至今, 色谱分析正常, 无接地电流发生。
三、结语
通过对变压器铁芯多点接地故障的判断与处理, 总结经验如下。
第一, 气相色谱分析对于变压器故障判断很重要, 应严格进行变压器的例行色谱分析。
第二, 在测量线圈直流电阻时, 要注意仪器的充电时间, 如果三相直阻平衡但充电时间过长或充电电流不稳, 则考虑存在磁路故障。
第三, 高压电容放电是清除铁芯接地的一种方法, 但不彻底, 建议在强油循环的变压器铁芯接地故障处理时不予采用。
第四, 变压器在加油时要严格进行混油试验, 防止产生油泥与杂质, 且采用真空加热注油, 防止水份浸入。
第五, 变压器铁芯组装时, 应严格清除铁芯毛刺, 防止铁芯多点接地。
摘要：炼钢分厂通过对变压器油的气相色谱分析, 发现并消除了一起变压器铁芯多点接地及低压线圈接地故障, 保证了变压器的正常运行。
关键词：变压器,铁芯接地,检测
参考文献
[1]王浩, 李高合, 武文平等.电气设备试验技术问答[M].中国电力出版社.
多点接地 篇4
在众多变压器事故中, 铁芯接地故障占有很大比例。因此, 准确、及时地处理故障, 是保障变压器安全运行的必要条件。电力变压器是电网的重要组成部分, 其性能的优劣将直接影响电网的安全运行。变压器铁芯的接地有3种基本型式:通过吊螺杆接地、通过下节油箱接地和通过接地套管在油箱外部接地。但是, 变压器铁芯只能有一点接地, 才是可靠的正常接地。若出现两点及以上的接地, 就被称为多点接地。对于多点接地来说, 这是铁芯接地之后所发生的一种异常现象, 将有可能造成铁芯发生故障。
1 铁芯多点接地时出现的异常现象
当变压器在运行时发生铁芯接地故障时, 会出现如下不正常现象:
(1) 当铁芯中出现涡流现象时, 将会增加空载损耗, 从而造成铁芯出现局部过热现象。
(2) 对于出现多点接地后, 但仍没采取及时处理措施, 这时变压器将继续运行, 有可能将导致油及绕组出现过热现象, 从而造成油纸绝缘开始老化, 进一步引起铁芯叠片绝缘层老化而脱落, 使铁芯过热或者烧毁。
(3) 对于长时间多点接地, 可导致油浸变压器油发生裂化后产生可燃气体, 而气体继电器便会动作。
(4) 多点接地的不合理使用将会导致烧断接地线, 更严重者将会造成变压器失去一点接地, 后果不堪设想。
(5) 多点接地的不正常将会出现放电现象。
2 多点接地产生的原因
由上面铁芯多点接地不正确所产生的不正常现象可知, 造成铁芯多点接地的原因主要是在工序生产、运行过程以及现场安装时产生。在这3个原因当中, 虽然可以消除生产过程所出现的多点接地故障, 但仍会存在产品出厂后, 到现场测试时仍有故障点的情况。另外, 铁芯短路也是铁芯变相的多点接地, 根据自己的工作总结及参考文献认为, 铁芯短路的原因有以下几点:
(1) 硅钢片不合理的保存。例如硅钢片长期放于受潮地方, 将会导致其表面严重锈蚀, 从而使得氧化膜脱落, 最终导致多点接地。
(2) 铁芯不合理加工。例如毛刺超标、夹有金属颗粒, 由叠片导致小坑, 使得绝缘层破坏导致片间短路。
(3) 制造变压器时, 所选取的硅钢片质量存在问题。例如硅钢片表面粗糙、硅钢片涂的绝缘漆膜脱落, 或者绝缘氧化膜附着力差, 这些都会导致片间短路, 从而最终造成多点接地。
(4) 处理不当叠压, 叠压系数取值不合理, 导致存在过大压力, 最终破坏了片间绝缘。
3 多点接地故障处理措施
(1) 对于变压器有外接地线时, 如果出现多点接地而且有过大电流现象, 必须先让变压器处于无线状态, 为此, 应先即时断开接地线;同时应对变压器进行加强监测, 以有效地避免故障点消失而导致铁芯出现悬浮电位。具体可采取的步骤是, 把可以正常使用的接地线先断开, 采用电流表和电压表分别测出电流以及电压, 然后根据欧姆定律计算出电阻, 再由此来确定电阻容量, 然后选取滑动变阻器, 把其连接在工作接地线中。
(2) 对变压器采取监视加强措施, 缩短变压器油取样周期时间, 然后采用色谱进行跟踪分析, 通过对比分析而得出故障点的产气速率, 比较产气速率, 如果过慢则表明变压器仍可继续使用, 反之则表明变压器已故障, 应停止使用并采取检查措施。
(3) 对仍正常接线的位置采取移接, 对于故障点位置已确定的情况下, 把铁芯的正常工作接地片移至故障点同一位置, 从而可有效地减小环流。
案例1:某局110 k V变电站主变, 正常运行时出现铁芯多点接地异常情况。经故障查找表明, 其原因主要是由于变压器出现局部过热现象所导致。经测试, 当接地线电流达17～20 A时主变立即停止运行, 这时的绝缘电阻在0～100 MΩ之间。对油进行色谱分析, 分析表明, 总烃高达420μL/L, 其中CH4170μL/L, C2H4230μL/L, 同时油中烃类气体组分的含量呈现出以下情况:C2H4>CH4>C2H6>C2H2递减。经判断, 铁芯出现多点接地情况, 并采取接地套管引下线处串一滑线电阻的临时处理措施, 经处理后故障电流控制在0.3 A以下。
案例2:某局SFSL1-25000/110的变压器, 由于高压套管端部进水而受潮影响, 导致其铁芯对地绝缘电阻为零, 经测量电阻在2.7Ω左右, 为了判断故障产生的原因, 对油采取微水及色谱分析, 分析结果如表1、表2所示。
由上述分析结果表明, 该变压器故障显然就是高阻性多点接地, 其故障的主要原因是由于阶梯形木垫块受潮所引起。油箱中存在潮气, 导致油中含水量增加, 从而造成铁芯产生高阻性多点接地。当时, 在接地套管引下线中串联了一个绕线电阻, 将铁芯对地电流限制在0.2 A以下, 运行正常。
4 彻底检修措施
(1) 监测发现变压器存在多点接地故障后, 对于可及时停运或有同规格的备用变压器可替换的, 就应该及时停运, 退出后彻底消除接地故障。排除此类故障的方法, 根据多点接地类型及原因, 应采取对应的检修措施。出现多点接地的, 应将箱盖上的定位销翻转或除掉, 使其不构成多点接地。除掉定位销 (或翻转过来) 后, 应进一步检查其他原因造成的多点接地故障现象。
(2) 因夹件支板距芯柱太近, 使翘起的叠片与其相碰, 则应调整夹件支板和扳直翘起的叠片, 使两者间距离符合绝缘间隙标准。
(3) 若铁轭螺杆衬套过长, 在检修中应将其拧下, 锯去一段, 使其与叠片不相碰。
(4) 对于夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损者, 应按绝缘规范要求, 更换一定厚度的新纸板。
(5) 更换潜油泵磨损的旧轴承, 并对变压器油进行处理, 彻底清除掉油中的金属颗粒或杂质。
(6) 检修或更换箱盖上的温度计座套, 使其与上夹件或铁轭、旁柱间距离符合规定要求, 杜绝相碰造成多点接地。
(7) 清除油箱内油中或器身中落入的金属异物, 以消除由其构成的接地故障。
(8) 清除油箱底部及下夹件与铁轭间木垫块上的油泥污物, 对变压器油进行真空干燥处理, 消除水分及潮气, 提高绝缘电阻值。
(9) 对于铁芯叠片局部生锈或绝缘漆皮、氧化膜层脱落, 可拆下这部分叠片, 补涂硅钢片漆, 使片间有良好的绝缘层。对于原硅钢片质量有问题, 表面平整性很差、小坑密布及片间绝缘较差又无法修复时, 应更换这部分铁芯叠片。
(10) 对于因多点接地故障烧断的正常工作接地线, 应按标准更换。
(11) 对于因多点接地烧坏的木夹件或铁芯过热烧毁的铁芯, 均应按标准要求予以更换。
案例3:某局一台SFSZ7-31500/110, 1992年调往事故变电站临时运行前, 打开接地套管引下线用500 V兆欧表测铁芯对地绝缘电阻为2Ω。到事故现场吊罩后, 用2 500 V兆欧表测量铁芯各部分绝缘正常, 只有下夹件对铁芯电阻为零。并发现高压侧至放油阀门箱沿上生锈, 有一绝缘纸板成糊状, 燃烧时有啪啦声, 确认下铁轭绝缘受潮。热油循环干燥处理后, 临时投入运行。吊芯检查时, 铁芯各部分绝缘正常, 热油循环干燥前后下夹件对铁芯仍为零。判断为非金属接触的高阻性多点接地故障。起吊器身测量垫脚绝缘, 性能良好。但依次测量下铁轭阶梯形木垫块 (测量一块打掉一块) 时, 由于水分沉积在箱底使木垫块绝缘电阻较低, 且外部颜色较深, 内部木纹方向发黑。黑色物质是较大电流长期通过高阻时被炭化而成。将受潮木垫块更换后, 铁芯对地绝缘电阻达到800 MΩ, 投运后一切正常。
案例4:某局一台SZ9-6000/35变压器, 预防性试验时发现该变压器铁芯对地绝缘电阻为零。在吊芯检查时, 发现铁芯钢拉带绝缘位移, 钢拉带直接与芯柱接触。处理办法是将所有钢拉带包扎绝缘, 复位移动的绝缘纸板。经过处理该变压器铁芯, 对地绝缘达到2 500 MΩ以上。
5 结语
(1) 从故障发生的部位及发生的原因来看, 只有生产和运行单位双方从不同角度努力, 才能保证变压器长期安全运行。
(2) 鉴于目前绝大多数主变常年欠载运行, 因绝缘老化和油质劣化使油中沉淀物增加, 所以引起的铁芯多点接地所占的比例不大。这类故障多是检修、维护不当所造成的。
(3) 目前几乎所有变压器的下铁轭阶梯形绝缘垫块都采用层压木或硬质杂木, 与绝缘纸板相比, 有纹理粗、间隙大和吸水性强等弱点, 使高阻性多点接地故障难于避免。在现场干燥也难以达到要求, 即使将器身吊出箱底, 受潮木块也难于取出, 装新垫块就更加困难。
因此建议在生产大容量高电压产品时, 将木垫块改用酚醛布板或使用纸浆成型垫块是有必要的。虽然成本略有增加, 但与处理受潮木垫块费用相比, 可以忽略不计。
摘要：电力变压器是电力网的核心设备之一, 其稳定、可靠运行将对电力系统安全起到非常重要的作用。然而, 由于设计制造技术、工艺以及运行维护水平的限制, 变压器的故障仍时有发生, 现通过实际案例介绍了铁芯多点接地时的异常现象、原因及处理方法。
变压器铁芯多点接地的诊断及处理 篇5
变压器在正常运行时是不允许铁芯多点接地的。因为变压器在正常运行时绕组周围存在电场, 而铁芯和夹件等金属构件处于电场之中。若铁芯未可靠接地, 就会形成悬浮电位造成对地充放电现象, 损坏绝缘。大型变压器铁心通常只有一点与接地体连接, 以保证铁心在高电场中电位为零。检查变压器铁芯是否接地比较容易, 只需测量变压器接地电阻则可知其是否接地。
如果铁芯又出现一个接地点, 即所谓的“多点接地”, 就会产生环流, 造成铁芯局部过热, 严重时, 会导致铁芯局部烧损, 酿成更换铁芯硅钢片的重大事故。为了防止烧坏铁芯, 准确、及时诊断与处理变压器铁芯多点接地故障, 对保证变压器的安全运行具有重要意义。
1 变压器铁芯多点接地故障的类型和成因
变压器铁芯除了正常的接地点外, 其他的多点接地故障按接地性质可分为两大类:不稳定接地和稳定接地。
1) 不稳定接地是指接地点接地不牢靠, 接地电阻变化较大。多是由于异物在电磁场作用下形成导电小桥造成的接地故障。①由于油箱有金属异物, 使硅钢片局部短路。②铁芯绝缘受潮或损伤, 箱底沉积油泥及水分, 绝缘电阻下降, 夹件绝缘、垫铁绝缘、铁盒绝缘 (纸板或木板) 受潮或损坏等, 导致铁芯多点接地。
2) 稳定接地 (也称死接地现象) 是指接地点接地牢靠, 接地电阻稳定无变化, 多是由于变压器内部绝缘缺陷或厂家设计安装不当造成的接地故障, 如铁芯穿芯螺栓、压环压钉等的绝缘破坏等。
2 变压器铁芯多点接地故障的分析处理
2.1 色谱数据分析
目前, 用油中溶解气体色谱分析方法是监测变压器铁芯多点接地故障最简便、最为有效的方法。常用的是“三比值法”和德国“四比值法”。由于三比值法只能在变压器油中溶解气体各组分含量超过注意值或产气速率超过限值方可进行判断, 不便于在故障初期进行判别, 因此, 建议使用“四比值法”进行判断。利用五种特征气体的四对比值来判断故障, 在四比值法中, 以“铁件或油箱中出现不平衡电流”一项来判断变压器铁芯多点接地故障, 其准确度很高。
其中CH4、H2、C2H6、C2H4、C2H2为被测充油电气设备中特征气体的含量 (ppm) 。
满足判据条件即可判定为铁芯多点接地故障。
2.2 电气测量数据分析
在变压器正常运行时, 利用电流钳表测量变压器铁芯的引下线是否有电流出现。当铁芯绝缘状况良好时电流很小 (0.1 A以下) 或等于0;当变压器铁芯有多点接地时, 铁芯主磁通周围有短路匝存在, 匝内将有环流, 其电流可达几十安培。
对于有铁芯和夹件分别有外引下线的变压器, 可测出夹件对地电流 (I1) 和铁芯对地电流 (I2) , 根据数据可初步判断:当I1=I2, 且数据值在数安以上时, 夹件与铁芯与有连接点, 上铁轭有多点接地;当I2≫I1, 数值在数安以上时, 铁芯有多点接地, 下铁轭有多点接地。当I1≫I2, 数值在数安以上时, 夹件碰箱壳。
当设备停止运行时, 断开铁芯引出接地线, 用1 000 V兆欧表对铁芯接地套管测量绝缘电阻, 如电阻值为零或与历年数据相比较其值降低很多, 则表明变压器内部可能存在铁芯多点接地, 通过空载特性试验也可发现变压器铁芯多点接地。此时应正确测量各级绕组的直流电阻, 若各组数据未超标, 且各相之间与历次测试数据之间相比较无明显偏差, 变化规律基本一致, 则可排除故障部位在电气回路内, 从而确认主变铁芯多点接地故障。对于变压器出现铁芯多点接地故障, 而色谱分析数据无异常, 但又不能退出运行者, 则应该加强对设备的监视, 并应采取临时措施, 限制多点接地故障的发展。①使用电流钳表定期测量铁芯的接地电流。②可在铁芯接地引下线回路中连接一只可调限流电阻, 将节点电流限制在安全范围内的0.1 A以下。用一根连接有可变电阻 (调在短路状态) 和电流表 (随时可以监视接地电流) 又有足够截面的导线, 将铁芯外接地扁钢重复接地;断开铁芯铁芯外接地扁钢的接地;改变可变电阻值, 使铁芯电流小于0.1 A以下;缩短变压器色谱分析周期, 监视故障点的产气速度。
2.3 故障处理
如果故障很严重, 且有不断发展的趋势, 严重威胁设备安全, 在条件允许下, 可对变压器进行停电吊罩检修, 彻底排除故障。
1) 采用热油循环法:
在变压器停运状态下, 滤油机从主变下部抽油, 从上部进油, 达到滤去小杂件和变压器中的水分、杂质的目的, 并使可能造成铁芯多点接地的故障的金属屑、焊渣、油泥等被变压器油冲走, 从而消除主变接地故障。
2) 如上述方案未能奏效的情况下, 采用吊罩处理。
①外观检查。检查铁芯与夹件支板是否相碰, 硅钢片是否有波浪鼓起, 上下夹件与铁芯之间、铁芯柱与拉板之间有无异物, 夹件与油箱壁是否相碰, 下铁轭与箱底是否有异物桥接短路等, 如未发现异常, 则进行下一步试验。②直流法:将铁芯与夹件的连接片打开, 在铁轭两侧的硅钢片上通入6 V的直流, 然后用直流电压表依次测量各级硅钢片间的电压, 当电压等于0或者表针指示反向时, 则可认为该处是故障接地点。③交流法:将变压器低压绕组接入220～380 V交流电压, 高压侧与中压侧短路接地, 此时铁芯中有磁通存在。如果有多点接地故障时, 用毫安表测量会出现电流 (铁芯和夹件的连接片应打开) 。用毫安表沿铁轭各级逐点测量, 当毫安表中电流为零时, 则该处为故障点。④若用直流法、交流法仍查不出故障点, 最后可确定为铁芯下夹件与铁轭阶梯间的木块受潮或表面有油泥。将油泥清理干净后, 进行干燥处理, 故障可排除。⑤铁芯加大电流法:将铁芯的正常接地点断开, 用电焊机装置给铁芯加电流。当电流逐渐增大, 且铁芯故障接地点电阻增大时, 故障点温度升高很快, 变压器油将分解而冒烟, 从而可以观察到故障点部位。
3 变压器铁芯多点接地故障分析处理实例
3.1 实例1
2008年, 110 kV某变电站将站内原运行的#1主变更换为31 500 kVA/110 kV三相两卷有载调压变压器。在对新#1主变安装后的绝缘测验时发现夹件有多点接地故障现象。
对此变压器进行了以下检查:测量绕组连同套管的直流电阻;测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比和极化指数;检查所有分接头的电压比等, 与出厂数据进行比较没有发现异常情况。
测量#1主变夹件绝缘电阻, 从表1可以看出夹件有多点接地故障现象。
11月30日先对主变进行放油, 使主变油位到达绕组顶部, 拆除夹件引线套管检查夹件接地引线, 如果引线包裹油纸破损, 引线接触箱壳也会造成绝缘电阻下降。再一次测量绝缘电阻还是为0。现在只能排出变压器油并拆卸相关附件 (油枕、套管、升高座等) , 从油箱顶部升高座法兰口观察内部器身状态 (包括器身上部定位部件、上夹件、开关支架以及下油箱等位置) 是否存在影响夹件多点接地的异物存在, 结果没有发现问题 (因为以前曾经出现安装单位在安装时不慎掉落工具或者在运输过程中主变内部异物坠落造成短路) 。
继续进行上部油箱吊罩处理, 拆开上夹件与铁芯压板、下夹件与铁芯压板连接螺栓, 分别进行绝缘电阻测量, 在测量过程中发现下夹件一个固定螺母处有放电异声, 上夹件绝缘电阻为8 600 MΩ, 下夹件绝缘电阻为0 MΩ, 问题出现在下夹件中, 而为了查找下夹件下部螺母绝缘状况就必须把它们与底座分开, 这时只有把整个器身吊离底座。经过观察发现底座固定螺母绝缘纸筒其中一个有损坏现象, 而螺母处有黑色粉状物附着在绝缘纸筒上, 使下夹件与螺母处于导通状态, 而螺母又与底座导通, 所以绝缘电阻为0。
更换绝缘纸筒后再次测量, 结果为8 500 MΩ。
经分析, 绝缘纸筒出现损坏有两种可能:①变压器在出厂组装时, 组装人员用力不均匀造成绝缘纸筒损坏。②变压器在运输过程中有过激烈震荡造成绝缘纸筒损坏。
3.2 实例2
2003年在对220 kV某站#2主变型号为SFPSZ7-150000进行年度预防性试验时发现其铁芯对地绝缘电阻为0.2 MΩ, 其它试验项目均合格。
针对主变铁芯对地绝缘电阻为0.2 MΩ这一异常情况, 我们及时进行了分析, 认为造成铁芯多点接地可能有以下几种原因:铁芯和夹件或油箱间有金属异物;铁芯或夹件绝缘受潮损坏, 导致铁芯低电阻多点接地;铁芯小套管引线跟转碰壳。
主变停运处理:①采用热油循环法, 但效果不理想, 故障依然存在。②吊罩检查、处理。对铁芯及线圈从顶部向下冲洗, 整个器身 (铁芯、线圈) 被反复彻底的冲洗, 再测量铁芯绝缘为0.2 MΩ。采用铁芯加大电流法, 将大电流加在铁芯后即发现放电点, 有明显的电弧火花, 并有放电声音和白色的烟, 经查故障点的位置在220 kV侧上角, C相外侧铁芯侧柱上部, 铁芯与铁轭之间的一块木板中间, 估计变压器在运行时油中有一导电物从铁芯顶部经油道间隙掉到此处。经处理后铁芯对地绝缘电阻为1 500 MΩ, 恢复正常。
4 结语
变压器铁芯多点接地的形式多样, 准确诊断铁芯多点接地故障的性质, 对故障的处理十分重要。同样, 对新变压器进行交接试验也非常重要。事实证明, 通过测量电气绝缘能及时发现和准确判断变压器内部故障, 对保证变压器的安全运行具有十分重要的意义。建议运行中的变压器最好能在铁芯接地线上装设电流在线监测, 便于及时发现故障。当出现铁芯多点接地故障时, 要进行综合测定和全面分析检查后, 再视现场具体情况选择处理方案, 每次吊罩大修时, 一定要清洁油箱底部的油、泥、铁锈等杂物, 并用油进行一次全面冲洗。
摘要：介绍变压器铁芯多点接地的几种类型及原因。通过对变压器电气测量数据分析, 发现运行中变压器铁芯多点接地和交接试验时铁芯接地故障。用直流法、交流法找出故障点, 采用交流电弧法消除故障。文章列举两个变压器多点接地的分析处理实例进行说明。
关键词：变压器铁芯,多点接地,故障诊断
参考文献
[1]陈化刚.电气设备预防性试验方法[M].北京:水利电力出版社, 1999.
[2]史家.高压电气设备试验方法及诊断技术[M].国家电力公司电化教育中心出版, 2000.
多点接地 篇6
2010年6月,云浮电厂#3机组直流系统发生一起正母接地导致保护装置烧坏的现象。事后采取了有效的综合检测分析方法,迅速判断故障所在,将#5循环水泵6kV开关柜#5循环水泵出口蝶阀交流电源A1与#5循环水泵直流控制电源负极端断开,对#5循环水泵出口蝶阀控制回路进行改造后顺利投运。
1 故障发生经过
#3机组#5循环水泵控制回路及出口蝶阀回路分别由不同班组管辖,#5循环水泵控制回路电源为220VDC,控制电源配置6A的直流空气小开关,控制#5循环水泵出口蝶阀回路电源由220VAC电源提供。
对#5循环水泵出口蝶阀控制回路进行改造,串接#5循环水泵6kV侧电源开关常开辅助接点。改造完成,进行#5循环水泵出口蝶阀控制回路改造后的试验,联系运行人员进行#5循环水泵6kV开关合、分闸操作,以检查开关辅助接点开阀回路的完好性。
试验正常后,送上出口蝶阀交流控制电源以进行下一步试验。蝶阀控制电源送上约1s,#5循环水泵6kV侧开关控制电源小开关跳闸,集控室BTG盘发“绝缘监察总报警”、“Ⅰ组充电器故障”报警,检查直流系统绝缘监察装置,发现“母线正接地”。
2 故障查找
(1)利用接地检测仪探测第一点接地故障点。
直流接地故障发生后,采取ZJ31型抗分布电容式直流接地探测装置对#3机组直流系统各个馈线回路逐一排查。发现在检测#3机直流系统馈电屏#3机6kV系统控制电源馈线支路时,探测装置手持器的脉动情况与其它支路相比,摆动严重。
沿着此线路查找,发现6kVⅣA段备用电源进线670开关保护装置内部一点接地。为了将故障消除,需要更换备用电源进线670开关保护MP-3000装置。
(2)针对性检查#5循环水泵控制回路。
在更换备用进线670保护装置过程中,再次进行#5循环水泵送电操作,#5循环水泵6kV开关控制电源空气开关一投即跳,#3机组直流系统再次出现“直流母线正接地”故障。针对性开展对#5循环水泵控制回路的检查,发现#5循环水泵6kV开关柜#5循环水泵出口蝶阀交流电源A1所接的端子与相邻端子(#5循环水泵直流控制电源负极端子)中间有短接连片,交直流电源回路并接在一起。此处正是#5循环水泵出口蝶阀控制回路改造接线的改动处。
(3)进一步检查发现存在第二点直流接地故障点。
断开中间短接连片后,重新送上#5循环水泵操作电源正常,但直流接地故障依旧存在。重新用ZJ31型直流接地检测装置进行直流接地排查,接地点锁定在6kVⅣA段备用电源进线680开关保护装置内部一点接地。6kVⅣA段备用电源进线680开关保护装置也为MP-3000型,当时保护装置运行状态正常。断开680开关操作电源后,直流接地故障消失。
3 解决措施
(1)在第一点接地故障查出后,退出6kVⅣA段备自投,备用进线开关670由热备用转检修,断开备用进线开关670开关操作电源,进行ⅣA段备用进线670开关MP-3000保护装置更换。同时,再次送上#5循环水泵6kV开关直流控制电源。
(2)将#5循环水泵6kV开关柜#5循环水泵出口蝶阀交流电源A1与相邻端子中间短接连片断开。
(3)更换完670保护装置、试验正常后,恢复670开关热备用状态,恢复投入6kVⅣA段备自投。退出6kVⅣB段备自投,将680开关由热备用转检修,断开680开关操作电源,又一次进行ⅣB段备用进线680开关MP-3000型保护装置更换。
由于该型号保护装置仅有的一台备品已更换到ⅣA段备用进线开关670保护用,将冷备用状态的#2西江变的同型号保护装置暂时拆装到ⅣB段备用进线680开关保护用。同时恢复6kVⅣB段备自投及备用进线680开关的热备用状态。
将更换下来的670、680开关保护装置解体检查,发现保护装置工作电源正端与GND(地)之间的一个压敏电阻VR3已击穿短路。更换该压敏电阻后,保护装置上电检测正常。
4 直流系统接地问题分析
查阅热工DCS系统的历史记录,当#5循环水泵碟阀电源消失信号消失(即碟阀交流电源送上)后,在1s内#5循环水泵6kV控制电源消失信号出现(空开跳闸),与第一次直流接地时间段相吻合。
现场检查#5循环水泵碟阀电源:用万用表测得交流电源A对N电压为225VAC,A对地电压为225VAC;N对地电压交流为0.4V,N对地电压直流为0V。可以确认#5循环水泵碟阀电源为交流接地系统。
#5循环水泵6kV开关柜#5循环水泵出口蝶阀交流电源A1与#5循环水泵直流控制电源负极端并接在一起时,其系统等效回路图如图1所示。
当试验进行至送碟阀交流电源时,由于#5循环水泵出口蝶阀交流电源A1与#5循环水泵直流控制电源负极端并接在一起,交流电源将通过#5循环水泵控制电源空开负极与蓄电池组叠加,使#3机直流系统正极电压升高(最高会达到220+220V)。
6kVⅣA段备用进线开关670保护装置正极的压敏电阻先行击穿,造成#3机直流系统正极完全接地,#3机直流系统通过备用进线开关670保护正极接地→#5循环水泵碟阀电源→#5循环水泵6kV开关控制电源空开负极→#3机蓄电池组,形成短路回路,使#5循环水泵6kV开关控制电源小空开瞬时跳闸。
由于670保护正极完全接地,#3机直流系统发直流接地信号,同时由于直流系统正极完全接地及#5循环水泵6kV开关控制电源空开跳闸隔离了交流电源,680保护装置正极压敏电阻得到了保护,免于被击穿。
5 防范措施
(1)加强设备管理,不同功能及编号的端子排之间应用端子隔板隔开,避免作业时的误碰、误接线现象。
(2)项目工作负责人或有经验的工作班人员必须进行复查回路接线检查,对照图纸核对正确。
(3)针对类似的超班组管辖设备范围工作,所接入的设备接线应由设备管辖部门有经验人员在场监护或由其作业。
6 故障查找注意事项
瞬停直流电源时,动作应迅速,防止失去保护电源及带有重合闸电源的时间过长;为防止误判断,观察接地现象是否消失时,应根据信号、光字牌和绝缘监察表计指示情况综合判断;尽量避免在高峰负荷时进行;防止人为造成短路或另一点接地导致误跳闸;按符合实际的图纸进行,防止拆错端子线头,防止恢复接线时遗留或接错;所拆线头应做好记录和标记;查找故障,必须两人及以上进行,防止人身触电,做好安全监护;防止保护误动作,必要时在瞬断操作电源前,解除可能误动的保护,操作电源正常后再投入保护。
参考文献
[1]王桂英.电源变换技术[M].北京:人民邮电出版社
[2]刘汉华.电子技术基础[M].北京:水利电力出版社
多点接地 篇7
铁心作为变压器的重要组成部分, 是变压器的磁路。当变压器在运行过程中, 铁心必须一点可靠接地, 而严禁多点接地。铁心多点接地的故障一般可分为两类, 一种是接地点接地不牢靠, 接地电阻变化较大, 这种接地称为不稳定接地;另一种是接地点接地牢靠, 接地电阻稳定无变化, 这种接地称为稳定接地。目前来说, 大中型变压器的铁心基本上是用一个引线通过一只接地套管引至油箱体外部接地, 而内部被绝缘油道等绝缘件隔开的铁心叠片则是由铜片连接成一个接地整体。
1 变压器铁心多点接地故障的危害
由于铁心各部位在电、磁场中所处位置的不同, 会产生不完全一样的电位, 形成电位差, 而只允许一点接地就是为了保证铁心各部位的电位一致, 铁心如果不能有一点可靠接地, 就会在运行时产生较高的悬浮电位差, 当这个电位差达到击穿变压器内部绝缘的程度时, 就会导致内部放电现象的发生, 久而久之, 会对变压器油产生不良影响, 并且损坏变压器内部的固体绝缘件, 这对变压器的正常运行非常不利。如果铁心因为某些原因出现两点或多点接地的情况时, 铁心内部的接地点之间就会形成一个闭合的回路, 产生感应电压和环路电流, 从而导致铁心局部过热现象的发生, 如果在变压器的输出电压为正常额定值的情况下, 出现铁心局部过热的现象, 那么铁心多点接地可能是导致其发生的原因之一, 铁心局部过热如果没有得到及时处理就容易引发一系列问题, 可能会使变压器中木质垫块炭化, 而变压器油的温度一旦超出其所能承受的额定值, 就会被分解并产生可燃性气体, 这对变压器的安全运行存在着很大的隐患。所以究其根本原因, 还是要侧重解决变压器铁心多点接地的问题, 及时防治环流现象。铁心多点接地还可能会使变压器空载损耗增加, 产生放电现象。另外由于环流可通过接地片短路, 会造成接地片过热, 甚至会将其烧断, 这些都可能带来铁心烧坏的现象, 从而引发变压器的重大故障, 最终使变压器无法正常运行。因此变压器铁心严禁多点接地。
2 变压器铁心多点接地的原因分析
(1) 硅钢片在加工过程中出现问题, 带有较大毛刺或者“发丝”, 与夹件、螺杆、拉板、拉带等铁件发生搭接现象而引起铁心多点接地。
(2) 铁心硅钢片边缘有尖角毛刺、翘曲, 接触到夹件支板而引起铁心多点接地。
(3) 由于外力作用导致拉板、拉带、铁轭螺杆等的绝缘损坏, 造成与硅钢片相碰, 另外, 拉板处连接螺栓如果紧固用力过大, 穿透拉板绝缘接触到铁心片, 都会造成铁心多点接地现象。
(4) 铁心绝缘件受潮或表面附有大量油泥, 使其绝缘电阻下降, 引起铁心多点接地。
(5) 在铁心装配、入箱等过程中, 落入金属焊渣、铁屑或者其他金属异物, 使硅钢片与夹件、油箱等其它铁件连接起来导致铁心多点接地。
(6) 变压器在运输以及现场安装过程中, 由于震动或者外力作用而导致部分铁心片发生移位, 或者是其它零部件松动脱落, 接触到周围的铁心结构件而导致铁心多点接地。
3 变压器铁心多点接地故障诊断、处理及相关注意事项
3.1 变压器铁心多点接地的故障诊断
变压器铁心只能一点可靠接地, 应该严禁多点接地。一旦变压器铁心多点接地, 会使铁心产生环流, 从而增加其耗损, 如果现象严重, 甚至将损坏变压器。变压器铁心多点接地, 可以通过合适的方法进行检测, 然后再针对问题提出相应的解决措施。 (1) 测量绝缘电阻, 如果测量绝缘电阻值为0或者很低, 则可能是由铁心多点接地导致。 (2) 对变压器中的环流进行实时监测, 如果变压器铁心上的小套管出现环流, 则可能是由于铁心多点接地导致的现象。 (3) 利用气相色谱分析法来对比, 也可以有效的发现铁心是否多点接地。
3.2 变压器铁心多点接地的处理方法
变压器由于铁心多点接地所引发的故障应当及时进行处理。而铁心多点接地的形式多种多样, 对不同的形式应当采用不同的判断、处理方法。对于由铁心片毛刺、“发丝”等引起的铁心多点接地故障, 通常采用通过瞬时大电流的方法来将其烧断, 也可以采用电容放电冲击法来解决此类故障。对于由较大金属异物、绝缘损坏等原因引起的铁心多点接地故障, 则需要进行吊盖检查, 吊盖后对铁心硅钢片、绝缘件、有无金属异物等项逐一仔细进行检查, 找出具体引发原因和故障点, 再有针对性的制定有效的处理方法。
3.3 结合现场实例对铁心多点接地问题的原因分析和处理方法
现场甘青线锡铁山镇变电所001#主变发生铁心接地问题, 此变压器型号为S-QY-16000+10000/110。在现场进行验收交接时, 用2500 V兆欧表测量铁心绝缘电阻值, 检测16000 k VA侧铁心绝缘电阻正常, 而在检测10000 k VA侧时铁心绝缘电阻值为0, 由此判断10000 k VA侧发生铁心多点接地问题。在未吊盖前决定先用变压器铁心接地冲击仪进行放电冲击, 反复操作几次后发现绝缘电阻无变化, 铁心接地现象仍未消失, 排除毛刺、“发丝”等原因的可能性, 判断可能是由于较大金属异物、绝缘损坏等原因引起的铁心多点接地, 遂决定进行吊盖检查, 吊盖后对硅钢片、绝缘件、铁心各结构件等进行了仔细的检查, 发现两器身连接板的连接螺杆有一根脱落, 其余连接完好。该螺杆滚落在铁心与夹件中间, 其螺杆的垫片、螺母散落在变压器器身垫板及箱底夹件中间。拿出所有掉落螺杆、垫片、螺母并重新连接完好后, 检测铁心对地绝缘电阻值恢复正常, 铁心多点接地现象消失。
原因分析:
此变压器器身连接方式采用螺栓连接, 而甘青线现场运输条件恶劣, 可能变压器由于非正常运输而产生颠簸振动使螺杆、螺母、垫片脱落, 与铁心片和夹件、油箱接触, 造成铁心接地。
4 结语
如果变压器出现铁心多点接地故障而不加以及时处理, 则可能引发变压器的重大故障, 导致其无法正常运行, 致使整个线路不能正常供电, 酿成更大的财产损失。所以解决好该问题显得至关重要。个人仅结合学习和工作经验, 希望可以引起相关人士的重视, 最终将问题进行妥善的解决。
摘要：变压器在电力系统中具有非常重要的作用, 变压器是否正常运行直接影响到整个电力系统的安全运行。本文结合个人工作经验, 将侧重介绍变压器铁心多点接地故障的危害、原因分析、诊断和处理方法, 并结合现场实例进行分析。力求实现发现问题、分析问题、解决问题的最终目的, 个人观点浅显, 望引起相关人士的重视, 起到抛砖引玉的作用。
关键词：变压器,铁心接地,故障,处理与分析
参考文献
[1]程相杰, 高沁翔.变压器铁心接地故障的诊断及其处理方法[J].电气技术, 2007 (10) .
[2]孙成普.电力变压器铁心接地及油道短路故障分析[J].沈阳工程学院学报:自然科学版, 2007 (2) .
[3]席风沛, 李振节.铁心多点接地故障与处理[J].变压器, 2008 (1) .
多点接地 篇8
一般电力变压器 (本文称变压器) 正常的铁心接地有如下3种方式:一是铁心与金属结构件均通过油箱可靠接地;二是铁心通过套管从油箱上部引出可靠接地, 结构件通过油箱可靠接地;三是铁心和结构件分别通过套管从油箱上部引出可靠接地 (铁心垫脚铁与油箱底间铺有纸板) 。
对每台变压器采用其中的哪一种接地方式, 由国家标准及运行部门根据需要决定, 一般高电压大容量变压器通常采用第三种方式, 较小容量较低电压者采用第二种, 小容量低电压者采用第一种。
第一种接地方式下无法在油箱外检查变压器铁心是否有多点接地故障, 只能通过较长时间的空载运行, 由变压器油的气相色谱分析进行判断。
第二种接地方式, 可以通过变压器铁心引至油箱上部的接地套管引线 (拆除接地线后) , 测量其对油箱间的绝缘电阻来判断铁心是否多点接地, 但无法判断是否与结构件间存在多点接地。
第三种接地方式, 可以通过变压器铁心和结构件引至油箱上部的接地套管引线, 分别测量其对油箱及相互之间的绝缘电阻, 来判断铁心和钢夹件间是否存有多点接地, 铁心和钢夹件间是否连通。
2 变压器铁心多点接地故障的原因
在油箱底部存有金属异物是构成变压器铁心多点接地的主要原因之一, 这些异物大都是在制造或大修过程中遗存的。一般有4种金属异物残存:一是粒状 (焊渣) 沉积物附着在铁心硅钢片与结构件间的绝缘上, 形成金属性多点连通;二是有体积较大的金属异物 (焊条头、铁屑、钢丝绳断头等) 搭接在铁心硅钢片与结构件间桥接成通路;三是铁丝或铁片等落于铁心下轭面与箱底间, 不带电时沉积在油箱底部无多点接地反映, 带电时铁心的磁性将这些异物吸起, 桥连于下铁轭面与油箱底间形成通道;四是穿心螺杆绝缘破损或是与钢夹件间有金属异物连通。有时下铁轭的上端面与钢夹件间有金属异物桥接也可造成多点接地。
3 变压器铁心多点接地故障的检查或处理
用兆欧表检测变压器钢夹件与铁心间的绝缘状况 (此时接地片要拆开) , 若测得哪个穿心螺杆绝缘电阻为零, 则应拧下螺母取出穿心螺杆, 检查绝缘管有否损坏, 检查螺母附近的绝缘垫片有无破损, 检查螺母附近有无铁屑。经过这些检查并处理后, 这些多点接地故障现象即可消除。
检查上下铁轭的上端面与钢夹件间有无金属异物搭接, 检查边柱拉板与下夹件处有无金属异物搭接, 这种搭接的异物一般是焊渣、铁屑、钢丝绳断头等, 清除后即见功效。
有时用强油压对下铁轭面与油箱底间的缝隙进行冲洗, 或用白布、薄塑板穿入缝隙中往返抽拉 (刮) , 对附着在铁轭底部的颗粒状金属异物 (如焊渣) 有较好的清除效果。
最后是吊起器身进行检查和处理。用兆欧表测试铁心、钢夹件对油箱、铁心与钢夹件的绝缘电阻情况, 若这些测试结果均良好, 则应检查钟罩内壁上有无可能触及钢夹件或铁心的部位;如果铁心对地绝缘电阻为零或很低, 则应检查铁心与油箱底间有无金属异物, 检查铁心与绕组上下部的磁屏蔽是否相碰;铁心各处的接地屏绝缘有否破损 (可拆开接地屏引线与钢夹件间的连接点, 测试绝缘电阻) ;要检查在搬运过程中有否造成铁心片翘起产生铁心与钢夹件间相碰的情况。