铁芯接地（共8篇）
铁芯接地 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.
铁芯接地 篇2
【摘要】故县水电厂寻峪变电站SFS7L7-16000/110型油浸风冷变压器，油样预防性试验时发现变压器油中总烃、氢气含量分别为1268.11、168.39PPm超过注意值，经采用国标《变压器油中溶解气体分析和判断导则》特征气体三比值法分析，发现变压器内部存在（300～700）℃中温过热点，该过热点可引起保护动作跳闸事故，进一步发展会引起烧坏元件等事故，综合以上原因经分析。认为该故障已严重影响该变压器的安全运行且故障位置难以确定，必须尽快进行故障处理，需吊罩检查，确定故障性质及故障点，并进行彻底处理。
【关键词】电力变压器；过热；铁芯多点接地；分析处理；预防措施
1.概况
该变压器作为近区负荷的供电设备，担负着周边地区35KV寻沙线、寻河线、寻杜线、寻崇线和变电站10KV生产生活用电供电任务，主要为生活用户、矿区用户和当地区域供电。其中35KV线路两回，10KV线路四回，对周边的经济发展和安全生产起着重要作用。
2.综合分析
对变压器内部存在（300～700）℃中温过热点可能引起过热故障原因的分析：
2.1变压器铁芯层间扭曲变形搭接或者机械损伤，小粘结片面造成铁芯层间短路，引起的局部过热；
2.2變压器铁芯立柱穿心螺杆绝缘垫片老化或损坏，造成铁芯连接性短路，磁通集中形成涡流引起局部过热；
2.3变压器中运行油因铁芯点过热，绝缘材料老化，油质劣化引起恶性循环使绝缘性能变坏，造成低电阻短路过热；
2.4产生过热故障原因有：导线过电流；铁芯局部短路；铁芯多点接地，形成环流；分接开关接触不良；接线焊接不良，电磁屏蔽不良，使漏磁集中；油道堵塞，影响散热等现象。
经综合分析结果不容乐观，尽快消除此类隐患，避免以后不能正常运行，造成更大的经济损失。此类缺陷已严重影响到变压器的安全运行和使用寿命，分析和消除此类故障意义重大。
3.检查论证
因为该故障是一种软故障，目测看不到，如果通过现场吊罩检查找不到故障点，就需要运输到厂家大修。经过现场研究决定先对寻一号主变压器进行现场吊罩检查修复。
3.1吊罩后我们首先对变压器铁芯、线圈表面进行了检查未发现明显故障点；
3.2对铁芯穿心连杆端部绝缘部分进行检查，绝缘垫良好；
3.3对各部绝缘材料检查，外观良好，未见老化过热碳化现象；
3.4调节变压器有载调压开关，测量各挡位绕组直流电阻值在合格范围内；
3.5怀疑是悬浮物造成，现场用氮气进行吹扫后，解除铁芯一点接地连线，测量铁芯绝缘为0；
3.6现场用合格的变压器油进行浇灌冲洗，未能消除故障。
通过以上检查，确认了该故障属于铁芯多点接地造成，变压器铁芯多点接地，是变压器较常见故障之一，现场处理都有一定的难度。因为该故障点类型较多，查找难度大，如果消除不了就要返厂大修。
4.确立方案
4.1消除变压器铁芯多点接地现场可利用的方法比较：
1）用直流焊机进行大电流冲击法，冲击电流不好确定，冲击时间长易造成铁芯绝缘受损。
2）采用2500V兆欧表对电容器进行充电，再由电容器对变压器铁芯进行放电，电容器电压和放电时间不好确定。
通过研究比较，决定用电容器放电冲击法进行处理，水电厂实验室有实验仪器，变压器线圈和铁芯在空气中暴露容易受潮，时间不宜超过12小时，故障查找和排除有一定困难，铁锈、焊渣、悬浮物、油泥沉积造成的多点接地，更是难于查找。
4.2现场条件确立方案：
方案一：用电容器放电冲击法处理变压器铁芯多点接地
利用电容器瞬间放电产生的巨大电流熔化或烧断残留杂物，或者电容器瞬间巨大冲击电流产生的电动力使残留杂物脱离原来位置。考虑到对铁芯绝缘的保护，故放电电压不能高于2.5KV。
方案二：变压器返厂处理
如现场条件限制，缺陷无法在现场处理，则返厂处理。返厂处理需要经过长距离运输到变压器厂家，然后在该厂车间内进行处理，处理完后再加油运回现场。
方案比较：方案一，用电容器放电冲击法处理变压器铁芯多点接地，基本不产生费用，虽然存在一定风险，但是风险是在可控范围内的；方案二，现场无法处理时采用变压器返厂处理，但运输费用较高，检修费更高，耗时较长，可以彻底消除过热故障。经比较与现场实际情况结合确定采用方案二。
5.故障处理
经过吊罩检查，确定该故障属于铁芯多点接地造成。对变压器铁芯多点接地故障因为无法看到或者判断接地点的位置或形式，可能是铁芯尖端毛刺或悬浮物引起的接地故障。
利用电容器瞬间放电产生的巨大电流可以熔化尖端毛刺或烧断残留杂物，冲击电流产生的电动力使悬浮附着物移开原来位置可以消除此类故障。经过缜密研究和分析，决定先用两台6.3KV 2.39μF并联补偿电容器加2500V电压进行尝试，利用现场2500V摇表对电容充电20秒，要求缓慢升压至2500V，然后戴高压绝缘手套取下充电线夹，断开电容器和兆欧表的连接线，用事先连接好电容器连接线的绝缘杆与变压器铁芯外引线接触，短接变压器铁芯与电容器的两端时，听见铁芯内部“砰”的短路放电声，放电冲击完成。拆除所有试验引线，测量铁芯对地绝缘电阻，发现绝缘电阻值升至2500MΩ，确定铁芯多点接地故障已消除。测量线圈绝缘电阻、介损及漏泄电流与预试时基本相同，变压器在各项指标验证合格后投入了运行。
6.工作条件和要求
1、对故障变压器申请停电检修，并做好各方面安全措施。
2、现场要具备重要的条件：合适的起重机
3、制定检修项目及进度表。
4、制定施工技术措施，组织措施及安全措施。
5、检修前一切材料，备品应提前运至现场并妥善保管。
6、对检修用车吊，起重工具，运输工具和千斤顶等，并进行必要的鉴定，同时准备好搭架子的一切，油务准备将变压器排出的油，用油罐车运至厂房进行处理。
7、检修现场应提前清理干净，准备好检修现场的临时电源盘，接好临时照明，并备有足够的消防器材。
8、由于变电站没有专用的变压器检修场地，寻1号主变检修需在室外进行，应在检修前选择合适的天气，必须备足防尘防雨设施。
9、排油要求
变压器现场第一次排油，將变压器油排至主变低压侧观察孔以下约20mm，排油前对器身进行油循环加热，使器身温度高于周围温度10℃以上，方可排油。
吊罩前进行第二次排油，把油排净，排出的油用油罐车运至厂房油处理室进行处理，排油时环境温度不得低于0℃，变压器器身温度要高于环境温度10℃以上。
7.预防措施
7.1利用停电检修时，在变压器铁芯外接地端子引线上装设电流表，可以发现铁芯多点接地故障。在经过放电冲击法消除接地现象后，加强监视，防止故障再次形成。
7.2当出现铁芯多点接地故障时，要在经过试验测定和全面分析检查后，根据现场实际情况选择处理方案，切不可盲目进行放电冲击或电焊烧除，以免造成铁芯绝缘损坏扩大故障范围。
7.3每次变压器吊芯大修时，要打开底部排污阀同时清除油箱底部的油泥铁锈等杂物，并用合格的变压器油进行清洗至干净。
7.4定期对变压器潜油泵及冷却器进行检查，防止由于轴承磨损或金属剥落，必要时进行拆除解体检修，减少由于此类问题造成的变压器铁芯多点接地故障。
7.5在变压器大修时，要严格按照变压器检修规程上的要求进行，监督并提高对检修工艺的要求，检查主变内部的清理效果，对铁芯槽和各间隙处要用合格油进行冲洗或氮气进行吹扫清理。
7.6从变压器运行中铁芯接地故障来看，主要要加强加油过程的防护和监督，防止异物残留或进入变压器内部或油中，作为检修技术部门应做好监督和检查，并签字确认合格后，方可投入运行。
7.7无法直观看到或经过检查不容易发现故障点的接地故障，采用本文介绍的处理办法可能会减少不必要的经济损失，节约时间，提高现场检修消缺质量。
参考文献
[1]《变压器安装使用说明书》
[2]《变压器检修规程》
[3]《电气设备预防性试验标准》
[4]《电业安全工作规程》有关部分
作者简介
刘德祥，男，河南明珠洛河水力发电有限公司水电厂检修分场电气班电气检修技师。
白秋杰，男，河南明珠洛河水力发电有限公司水电厂检修分场电气班电气检修技师。
岭东变1#主变铁芯接地情况分析 篇3
一、变压器铁芯作用及结构
铁芯是变压器最基本的组成部件, 用于构成变压器的闭合磁路, 变压器的一、二次绕组在其上。铁芯从形式上分为内铁式 (变压器的一次、二次线圈围住铁芯柱) 和外铁式 (铁芯柱围住变压器的一次、二次线圈) 两种, 由铁芯柱和铁轭组成。为减少磁滞损耗和涡流损耗, 变压器铁芯多采用0.35～0.5 mm的硅钢片叠成, 为防止直接短路, 硅钢片两面均涂有较薄的绝缘漆。为防止因电磁感应在铁芯上产生悬浮电位, 铁芯在运行中必须接地, 但必须避免两点接地情况。为便于检查接地情况, 大、中型变压器常将铁芯及夹件接地经接地套管引至变压器外。
二、变压器投运前状况
岭东变1#主变压器容量为12 500 kV·A, 由江西变电设备有限公司2010年9月生产, 型号为S9–12500/35, 电压为 (35±3) ×2.5%/10.5 kV, 接线组别为Yd11, 2010年10月到货。高压段2009年11月2日做了交接试验, 当时气温–10℃, 测得铁芯对地绝缘电阻为100 000 MΩ, 试验后一直未运行, 在其他变电所闲置。于2010年10月运往岭东变, 2011年10月19日空载运行。
三、变压器试验情况
1.2011年6月4日预防性试验情况。2011年6月4日高压试验班对此变压器做了预防性试验, 当时气温26℃, 测得铁芯对地绝缘电阻为25 000 MΩ。
2.2012年7月1日预防性试验情况。2012年7月1日高压试验班对此变压器做了预防性试验, 当时油温41℃, 测得铁芯对地绝缘电阻为10 MΩ.。
3.2012年10月23日复试情况。2012年10月23日高压试验班对此变压器进行了复试, 当时油温6℃, 测得铁芯对地绝缘电阻为0 MΩ。
四、测量铁芯对地电压及电流情况
2012年11月1日, 高压试验班将铁芯外引接地打开, 并串接1个50 mA的电流表。先用空气开关将电流表短接, 待变压器空载运行几分钟后, 将空气开关断开后, 测得铁芯对地电流值为0。然后合上空气开关, 取下电流表, 再切开空气开关, 用7.5 V电压表测得铁芯对地电压值为0。然后合上空气开关, 将变压器由运行转为冷备用, 并拆除仪表和空气开关, 用500型万用表10k档测得铁芯对地电阻为∞, 再用2 500 V兆欧表测量铁芯对地绝缘电阻仍为0 MΩ, 同时听到变压器内有放电声, 随后再用500型万用表10k档测量铁芯对地电阻, 对地电阻为500 000Ω。
五、原因分析
兆欧表和500型万用表反复测量的结果表明, 该变压器铁芯对地绝缘 (纸板) 在变压器1年的运行过程中, 铁芯始终处于振动状态, 初步判断固定不锈钢板与铁芯绝缘的纸板的螺杆存在设计缺陷, 从而将纸板损坏。从2011年10月23日和11月1日两次试验看, 此变压器铁芯绝缘纸板已接近击穿状态。
六、铁芯接地运行注意事项及采取措施
运行变压器铁芯接地电阻每年应测试一次, 铁芯接地电阻值不应小于100 MΩ。
当铁芯多点接地而接地电流较大时, 运行人员应加强巡视, 进行停电检修处理。在缺陷消除前, 可采取变压器铁芯接地在线监测装置, 该装置集信号采集、计算、分析、存储、过电流限流于一体, 具有方便快捷的优点。考虑到变电站内电气设备繁多, 信号间互相干扰较多, 设计采取了直接将装置安装在变压器附近的独立式监测结构, 整个系统由上位机和下位机构成, 将电流限制在100 mA左右, 并加强监视。当装置流过的接地电流大于100 mA时, 装置会自动报警并启动限流元件, 将接地电流控制在100 mA以下。变压器铁芯接地在线监测装置结构如图1所示。
变压器铁芯接地故障查找方法探讨 篇4
1 故障原因和危害
1.1 故障原因
在安装变压器的过程中, 由于相关工作人员疏忽大意, 不慎遗落金属异物, 导致变压器铁芯发生接地故障。另外, 当铁芯受潮时, 会影响到变压器铁芯的绝缘性能, 损坏变压器元件。潜油泵轴承磨损严重也是变压器铁芯故障的常见成因, 一方面, 潜油泵的使用将直接影响铁芯接地的效果;另一方面, 在轴承的磨损过程中, 容易产生金属粉末, 长时间与变压器的硅钢片接触, 容易导致变压器铁芯出现多点接地的情况。由此可见, 接地片设计问题也是威胁变压器铁芯的问题之一。在加工过程中, 相关工作人员没能按照规定清理杂质, 使得变压器铁芯出现短路的情况, 从而影响变压器的正常运作。此外, 工作人员的铁芯工艺不精良, 也容易使主变压器内部出现铁锈、焊渣、毛刺等问题。
1.2 变压器铁芯接地故障的危害
铁芯是变压器的磁路部分, 也是变压器的核心元件, 其质量将影响到变压器的正常运行。变压器安装完毕后, 铁芯通过绝缘小套管来接地, 从而达到电容耦合的作用。在此, 需要相关工作人员注意的是, 当变压器处于运行状态时, 不允许铁芯多点接地, 否则会导致变压器接触不良。因为绕组周围存在着交变的磁场, 抵押绕组与铁芯之间有较大的电流冲击, 所以, 要求相关工作人员将铁芯的外壳做绝缘处理, 以保障变压器铁芯的正常运行。另外, 构件之间存在着电位差, 这会严重影响变压器铁芯的电容放电功能。因此, 为了消除悬浮点位的不良影响, 应当按照绕组的电位来安排寄生电容与金属构件之间的具体电位。这样一来, 不但消除了电位差, 还延长了变压器铁芯的电容放电时间。然而, 一旦变压器铁芯出现多点接地的情况, 就会在绕组之间形成闭合回路, 引发环流的现象。出现这种情况时, 轻则会导致局部过热, 影响变压器铁芯的绝缘性能;重则铁芯被损坏, 引发严重的烧损事故。
2 接地故障的查找技术
2.1 放电冲击技术
受变压器装配形式的制约, 在很多情况下无法找到故障的具体位置, 尤其在铁锈焊渣悬浮、油泥沉积造成的多点接地故障中, 使用放点冲击技术能够取得较好的使用效果。相关工作人员要根据现场情况决定放点冲击技术的接地方式和接地程度。因此, 要求相关工作人员要控制好交流电的电流, 以免电流过大, 变电器损坏。但是, 这种故障检查技术操作不便, 安全性低, 并不宜推广, 只能应有于现场材料较少的情况下。
2.2 在线检测技术
在线监测技术适用于检测油浸变压器铁芯故障。该技术能够根据变压器中气体的成分判断变压器铁芯的绝缘性能, 在时效性方面具有一定的优势。通过对比气体含量, 能够较为直观地了解变压器铁芯的密封情况、有无受潮、绝缘是否出现老化。例如, 当二氧化碳过多时, 相关研究人员基本能够判断问题出在变压器铁芯的热循环中;当变压器中一氧化碳含量超标时, 则能够判断铁芯接地故障是由于内部的绝缘体因热而分解;当氧气的含量超标时, 则需要相关检修人员检查变压器铁芯的密封情况, 并争取在短时间内维修。油中气体在线监测技术能够缩短相关检修人员的工作时间, 在一定程度上减少了维修成本, 提高了变压器运行的稳定性。而局部放电检测技术则是利用了费电超声测量法和光测量法。这两种方法能够补充油中气体检测技术的不足, 准确定位变压器铁芯的故障位置, 以便相关工作人员开展维修工作。局部放电在线检测拥有极高的灵敏度, 能够达到脉冲标准, 因此, 在定位工作中, 能够取得良好的效果。在此需要相关工作人员注意的是, 在布置局部放电在线检测技术的探头时, 要根据主变压器铁芯的实际情况放置。
2.3 智能故障诊断技术
智能为变电器铁芯状态检修工作提供了新途径。利用智能化的系统, 将技术人员的工作水平提升了一个档次。同时, 建立知识库有利于故障诊断知识的累计和扩大。其中、专家系统、神经网络和遗传算法在变电器中已经得到了充分的检验。专家系统主要依靠知识库的建立, 能够凭借曾经的经验合理推测变压器铁芯接地故障情况, 并且在推理的过程中不断回答问题。但是, 专家系统也存在一定的局限性, 例如, 专家系统的学习能力需要长时间的积累, 因此, 在短时间内专家系统很难取得良好的效果。而且, 要想保持数据库的与时俱进, 需要巨大的资金支持, 这就限制了知识库的容量。神经网络系统具有自组织、自适应、自学习能力, 甚至能够独立完成思考, 具有一定的联想功能, 能够针对变电器铁芯的实际情况分析故障成因, 并提出解决问题的有效措施。然而神经网络技术在我国还不够成熟, 可移植性也很差, 无法在缺少样本的情况下合理解释故障原因。这就在一定程度上限制了神经网络对变压器铁芯故障的检测。
3 结束语
综上所述, 电冲击技术、智能故障诊断技术都是变压器铁芯故障的有效方式。在变压器的检修过程中, 应当重视测量绝缘电阻, 在扣罩与原件装配之前, 应当做一次绝缘测试, 尽量规避意想不到的铁芯故障的发生, 以保证变压器的稳定运行。
参考文献
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变压器铁芯接地故障的分析及处理 篇5
1 问题的出现
2010年的12月1日对某变电站型号为SFPS27-150000/220的110k V变压器进行油色谱分析时, 发现油中含有故障特征气体, 总烃含量159μL/L, 已超过GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中规定的标准值, 于是对该台变压器进行追踪检测。12月4日再次对该主变进行油色谱分析时, 发现CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2含量均有明显上升趋势, 尤其是CH4、C2H4含量上升幅度较大, C2H2含量达到2.1μL/L。
2 分析与论证
三比值法是根据充油电气设备内油、绝缘在故障下裂解产生气体组分含量, 以及其相对浓度与温度的依赖关系, 从5种特征气体中选取2种溶解度和扩散系数相近的气体组成三对比值, 以不同的编码表示, 来判断变压器故障性质的方法。
根据变压器油气相色谱分析, 气相色谱检测值及三比值如表1所示。
从表中可以看出, CH4/H2与C2H4/C2H6的比值均等于2, 而C2H2/C2H4的比值为0。根据GB/T 7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》第十条第2点中判断故障的三比值法, 022说明该变压器的内部已经存在高于700℃高温范围的热故障。这种故障的位置很可能是在铁芯接地部位或夹件接地部位。因为该台变压器的色谱跟踪一直是正常的, 所以推断可能是一种悬浮搭接的流动物。近期突然变化应引起高度的重视。另一种可能是由于电磁振动, 使变压器身上的一些金属碎屑掉落, 造成铁芯多点接地, 产生循环电流, 引起局部温度升高乃至高温过热, 使变压器油局部油分子加速化学分解直至裂变分解, 形成上述各种气体。
3 检查、试验及处理
吊罩处理对于某些原因引起的接地是比较直观, 容易处理的, 如杂物引起的接地。为了进一步确定故障点的部位, 把该主变停运并进行必要的试验检查。在用MI2077兆欧表的测量时发现其铁芯对地的绝缘电阻接近为0, 其值为2kΩ极小。详细检查过程如下。
用直接检查法查找铁芯多点接地故障处。吊罩后, 再次用MI2077兆欧电阻表测量铁芯绝缘电阻, 其阻值仍接近为0。由于变压器为钟罩式, 其上部油箱已吊出且铁芯夹件绝缘电阻良好, 说明故障点就在下节油箱与铁芯之间。因为该变压器为槽式油箱结构, 如图1所示, 在现场不可能把铁芯从油箱中吊出, 所以只能沿油箱长、短轴各个方向仔细查找故障点。由于油箱与夹件间隙过小, 只好采用小镜片反光照射及手电筒、手摸、拉刮等方法来查找故障点。经反复查找都没有找到故障部位, 因此认为该故障点在变压器下节油箱中的更隐蔽处。
断开铁芯正常接地点, 用交流试验装置给铁芯加压, 当增大试验电流时, 电压上不去, 说明接地点很稳固, 必须改变方法。试验原理如图2所示, 先将铁芯接地引线解开并悬空, 将220V电源地线接在变压器的下节油箱上, 然后通过调压器TV升压, 经试验变压器B将电容器C上的电压升至6k V, 把绝缘杆M搭到e处, 对电容C充电。
充电后再将绝缘杆M从e点处断开, 绝缘杆N搭到f点, 对铁芯接地引线放电。此时变压器四周要有专人分布在各个可疑点处, 进行观察是否有冒烟现象和仔细倾听有无异常响声。结果笔者发现在变压器油箱底部有一缕青烟溢出。这就证明该处为变压器铁芯多点接地故障处。第一次放电后, 测得绝缘电阻为0.67MΩ, 第二次放电后测得绝缘电阻值为350 MΩ, 证明该变压器的多点接地故障已处理好。采用上述方法处理铁芯多点接地, 应当注意加电压的仪表、设备及人身的安全。
4 结论
铁芯接地 篇6
1智能保护原理
国标规定变压器铁芯接地电流不能超过100 mA[1],本智能保护原理是在对变压器铁芯接地理论分析的基础上[2],实时监测变压器铁芯接地电流,并设计了可靠的限流电阻网络,当电流超过预警值时,保护装置发出预警信息的同时可以在接地线中自动串接电阻以达到限制接地电流的目的,并且可结合历史数据记录与上位机软件实现较强的分析功能。可将监测的电流信号及日期、时间、限流电阻值等实时显示,并实现远程监控。
2智能保护原理的结构设计
由上位机和下位机组成,下位机工作在变压器现场,主要完成铁芯电流信号的提取、数字化处理、监测参数的显示、历史数据的自动保存和显示、控制固态继电器以实现电阻的自动投切等功能;下位机利用串口通讯或无线模块实现实时监控。下位机可向上位机实时发送电流、时间、电阻的投切状态、下位机的工作模式等多种监测数据,也可上传保存在下位机FLASH存储器中的历史数据,上位机获得了下位机上传的数据后可以进行波形显示,历史数据的分析以及初步的故障诊断等。系统工作原理图见图1。
下位机安装在变压器旁,将下位机投切电阻模块的正负两个小瓷套管串入变压器铁芯接地中,MTU控制模块可控制地线电流采集模块和投切电阻模块的工作,并可通过通信模块和上位机进行通讯。
3智能保护的实施措施
因变压器铁芯工作在强电场环境下,而正常接地电流在几毫安以下,而多由微处理器为主体的数据采集单元易受到强电磁辐射、高频噪声和谐波干扰的影响,引起可靠性降低,误动作等后果[3]。本文采用方法如下:在距离变压器本体不低于0.5 m处安装本采集终端,先将接地引下线短接一段,再将接地引下线引至监测装置上的小瓷套管,并连接牢固可靠,然后将变压器铁芯接地引下线断开。为提高故障判断的准确性,本系统中电流传感器采用穿芯式结构,并安装于前台单元的屏蔽箱内。整个检测装置均置于屏蔽箱中,固定于变压器旁边。将终端箱体安装紧固,并将箱体可靠接地,引至装置的导线对地应绝缘。保护装置安装结构如图2所示。下位机主要采集地线引线的电流数据,由于电流传感器输出信号十分微弱,在确保抗干扰措施的前提下,必须对信号采取放大,滤波等措施[4]。采样信号进入微处理系统,先滤波和限幅,再由数字信号处理器控制进入信号放大环节,根据输入信号幅值对其进行相应倍数的放大。然后由数据采样单元对信号进行高速采样,计算相应周期内的电晕电流、电流有效值、电流峰值,并统计电流脉冲频度。
1)智能保护的限流保护单元——自动投切电阻模块。
下位机通过地线电流采集模块实时监测变压器铁芯接地电流,当接地电流超过100 mA的安全报警阀值后,MTU控制模块通过控制继电器状态实现各个支路电阻的投切,自动投入合适大小的限流电阻,同时自动报警;当接地电流低于安全电流阀值时,装置自动退出一定阻值的限流电阻。装置在主监控模式下可将监测到的电流信号及日期、时间、运行模式、开关状态、限流电阻值等在上位机软件上实时显示。
2)智能保护的通讯方式。
智能保护装置与上位机可以直接通过串口连接,也可以通过无线方式传输数据。
3)智能保护上位机设计。
智能保护上位机主要部分是分析管理软件,分析管理软件是本方案的重要组成模块,分别有:变压器档案的建立;操作员档案管理;系统参数建立;电流值的图表及曲线查询;报警查询,还可直观地通过数据曲线对某个具体变压器接地电流进行分析,实时地进行报警信息显示与提示。
4结语
本变压器接地智能保护原理为解决变压器铁芯多点接地提供了一种方式,可较准确的实时监测变压器铁芯接地的电流值,在电流值超标的情况下,除可发出预警信号外,还可以准确的投入合适的限流电阻,起到保护变压器的作用。
摘要：为了预防电力变压器运行过程中因铁芯多点接地导致接地电流超标而造成的铁芯发热故障,提出了一种新的变压器铁芯接地智能保护原理,并通过对变压器铁芯接地电流的实时监测,在检测到接地线电流超过国家标准后采取自动启动限流装置的措施,实现将接地电流限制在规程要求的范围之内,并对电气设备状态进行在线检修、评估、预警和风险分析,从而达到防患于未然的目的。
关键词：变压器铁芯,多点接地,智能保护
参考文献
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变压器铁芯多点接地的诊断及处理 篇7
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
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铁芯接地 篇8
1.1 接地故障实例。
2008年3月5日, 66k V澳源铁矿变电所交接试验时, 发现主变压器一次绕组对二次绕组及地加至50k V时变压器器身内有放电声;铁芯接地绝缘电阻接近0ΜΩ。由于澳源铁矿变电所地处弓长岭矿山之中, 路况较差, 可能在设备运输过程中, 颠簸导致变压器油泥或有金属异物导致多点接地故障的发生, 所以首先对该变压器进行吊罩检查。3月24日, 在对变压器进行检修过程中发现变压器下铁轭与箱底有金属屑桥接短路现象, 清除金属屑并用变压器油冲洗箱底后测试铁芯绝缘电阻, 绝缘电阻恢复到近10000 MΩ, 故障排除。
变压器铁芯多点接地能够造成铁芯局部短路过热和铁芯局部烧损等重大故障。另外, 由于铁芯正常接地线能够产生环流, 使变压器局部过热的同时, 可能引起放电性故障, 损坏变压器。为此, 及时有效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。
1.2 接地故障的形成因素。
变压器铁芯多点接地故障的形成主要是不稳定接地和稳定接地。不稳定接地引起接地故障的原因主要是接地点接地不够牢靠和变压器铁芯中有异物造成。接地点不牢靠会是接地电阻变化较大, 铁芯内的异物在受到电磁场的作用会产生导电的小电桥, 这些都会引发接地故障。稳定接地大多数是由于变压器内部绝缘存在缺陷, 结构设计安装不合理造成的接地故障。
1.3 接地故障的分析处理程序。
首先应通过分析试验数据判断铁芯多点接地故障, 试验数据可以通过色谱数据和电气测量数据进行分析。
1.3.1 在色谱数据分析中采用德国的“四比值法”进行判断, 其准确度更高, 采用五种特征气体的四组比值进行判断, 铁件或油箱中出现不平衡电流即可判断变压器铁芯多点接地故障, 其准确度很高。
判断依据为:CH4/H2=1-3;C2H6/C2H4<1;C2H4/C2H6≥3;C2H2/C2H4<0.5。CH4、H2、C2H6、C2H4、C2H2为被测充油电气设备中五种特征气体的含量。满足该判断依据即可判定故障现象为变压器铁芯多点接地故障。
1.3.2 电气数据测量判断接地故障在变压器正常运行时, 测量变压器铁芯外引接地套管的接地引下线上是否有电流, 正常运行状况下, 该电流为毫安级 (一般小于0.3A) , 当电流上升到“A”级, 甚至更高时, 即可判断为变压器铁芯多点接地故障。
设备处于停止运行状态时, 需将铁芯引出接地线断开, 测量铁芯接地套管的绝缘电阻, 若电阻值为零或与往年数据比较, 其值降低很多时, 则变压器内部可能存在铁芯多点接地故障。此时需准确测量各级绕组的直流电阻, 若数据均为超标, 且与以往的数据无显著偏差, 同时变化规律基本一致, 则能够判断出在电气回路中没有故障, 故障点应确认为主变铁芯多点接地故障。
变压器铁芯多点接地故障被确认后, 应该对变压器运行状态进行细致的分析, 从而判断出变压器铁芯多点接地故障的类型, 以便采取有效的应急措施和处理方案。通过设备的运行情况 (运行时间、负荷情况、有无突发故障等) 和历史运行情况进行分析, 并结合色谱分析和电气测量数据, 判断出铁芯接地的故障类型。
确认了铁芯多点接地故障的类型后, 应及时有效的根据现场情况采取应急措施, 以便限制故障的发展。如故障很严重, 且有不断发展的趋势, 严重威胁设备安全, 在条件允许下, 可对变压器进行吊罩检修, 彻底排除故障。
2 电压互感器异常故障
2.1 电压互感器异常故障案例。
富山66k V变电站, 10k V采用的是电磁式三相五柱式电压互感器, 型号为JSZW-10, 自运行起分别在一年内发生电压互感器烧毁事故, 根据事故调查分析, 均是由铁磁谐振过电压引起。
为了使监视中性点不接地的电力系统发生接地时得到报警信号, 通常是把三线圈电压互感器的一次侧接成星形, 中性点接地;二次侧也是星形, 中性点也接地;三次侧是辅助线圈, 接成开口三角形。这样的系统中性点是不稳定的。虽然它能够给出真正的接地故障信号, 但系统的对地容抗和互感器饱和时的励磁电抗达到一定的比例时, 就会发生铁磁谐振, 产生的过电压也会发生故障信号, 同时由于该型号电压互感器的伏安特性较差, 发生铁磁谐振时, 电压互感器的三相电流将达到励磁电流的数十倍甚至一百倍, 此时极易造成电压互感器线圈过热烧毁事故。
2.2 事故原因及防范措施。
造成电压互感器异常的主要受电压互感器伏安特性和电压互感器结构的影响, 为此根据实际情况, 选择合适参数的电压互感器能够有效防止电压互感器异常故障的发生。根据H·A·Peterson对电网谐振分析, 防止电压互感器异常故障的措施可以使谐振区域的范围尽可能减小, 具体防范措施包括三个方案, 首先, 当电网发生铁磁谐振时, 可以将电压互感器二次侧开口三角暂时短接;其次, 在10KV电压互感器开口三角接入消谐装置, 防止电网谐振的发生。为了防止电压互感器在谐振时不到达电压互感器的饱和曲线点, 选择以及匹配的外接直流电阻, 可以减小电网铁磁谐振范围, 防止电压互感器异常故障发生。
结束语
出现变压器铁芯多点接地故障和电压互感器异常故障时对电网安全稳定运行将造成极大的危害, 应及时准确地诊断故障类型, 确定相应的处理方式, 对于油泥等不稳定接地故障, 不宜盲目采取吊罩检修方法, 可用电容冲击法排除, 以免造成人力资源的浪费和停电损失。对于电压互感器异常故障, 如不及时发现并处理, 对现场运行管理人员将造成极大的人身伤害, 有效解决并避免电压互感器谐振的发生能够保证电网安全稳定运行。
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