電力變壓器鐵心絕緣狀態的檢測

[摘要] 簡述了鐵心接地故障危害、類型和原因，介紹了幾種檢測電力變壓器鐵心運行狀態的方法，通過定量檢測鐵心接地電流、測量事例與油色譜測值分析，提出用檢測鐵心接地電流變化量，判定其安全運行狀態的方法。

[關鍵詞] 變壓器鐵心 接地電流 變化量 定量檢測 參考值

1 概述

變壓器運行時，經常出現因鐵心絕緣不良造成的故障，鐵心絕緣不良而尚未形成金屬性短路接地，會產生較大的放電脈沖，可由高頻信號局放監測發現。有時也會出現不穩定短路接地，但絕緣兩點接地故障時，便形成工頻短路電流，工頻短路電流可達數十安到數千安，或者短路電流不太大，鐵心接地點沒有反應。而變壓器內部局部過熱將引起變壓器色譜參數變化，或造成輕瓦斯動作。因此利用檢測接地電流工頻分量來判斷鐵心絕緣是否正常相當有效。(注：DL596－96《電力設備預防性試驗規程》中規定：鐵心絕緣正常時，接地電流不大于0.1A)。

變壓器是電力系統的重要設備，它的正常安全運行，是保證供電可靠性的重要條件，有關統計資料表明，由鐵心故障引起變壓器事故率占第三位，下面從變壓器鐵心故障的危害、接地類型和如何分析判斷與處理方法作介紹。

2 鐵心多點接地故障危害、類型和原因

2.1 鐵心多點接地故障的危害

變壓器正常運行時，是不允許鐵心多點接地的，因為變壓器正常運行中，繞組周圍存在著交變的磁場，由于電磁感應的作用，高壓繞組與低壓繞組之間；低壓繞組與鐵心之間；鐵心與外殼之間都存在著寄生電容，帶電繞組將通過寄生電容的耦合作用，使鐵心對地產生懸浮電位，由于鐵心及其它金屬構件與繞組的距離不相等，使各構件之間存在著電位差，當兩點之間的電位差達到能夠擊穿其間的絕緣時，便產生火花放電，這種放電是斷續的，長期下去，對變壓器油和固體絕緣都有不良影響，為了消除這種現象，把鐵心與外殼可靠地連接起來，使它與外殼等電位，但當鐵心或其他金屬構件有兩點或多點接地時，接地點就會形成閉合回路，造成環流，引起局部過熱，導致油分解，絕緣性能下降，嚴重時，會使鐵心硅鋼片燒壞，造成主變重大事故。

2.2 鐵心接地故障類型

(1)安裝時疏忽使鐵心碰殼、碰夾件。

(2)穿心螺栓鋼座套過長與硅鋼片短接。

(3)鐵心絕緣受潮或損傷，導致鐵心高阻多點接地。

(4)潛油泵軸承磨損，產生金屬粉末，形成橋路。造成箱底與鐵軛多點接地。

2.3 引起鐵心故障的原因

(1)接地片因加工工藝和設計不良造成短路。

(2)由于附件引起的多點接地。

(3)由遺落在主變內的金屬異物和鐵心工藝不良產生毛刺、鐵銹與焊渣等因素引起接地。

3 現場檢測法

變壓器鐵心故障檢測的方法較多，以下僅介紹在投運前、大修中、日常預試工作中常用的方法。

3.1 測絕緣電阻

按DL596-96《電力設備預防性試驗規程》中表5第8項規定“采用2500V兆歐表，測量其鐵心的絕緣電阻。”其標準要求“與以前測試結果相比無顯著差別。”此測量方法，須停電后吊心檢查時進行，不能帶電測量，此方法適用于投運前、大修后。

3.2 測鐵心接地電流

按DL596-96《電力設備預防性試驗規程》中表5第8項規定“與前次測量結果相比不應有顯著差別；運行中鐵心接地電流一般不應大于0.1A”。可使用高精度選頻鉗形電流表，采用電測法，在不改變原設備接線的情況下，在變壓器鐵心接地引出線處直接測量運行狀態下接地電流值，為了提高測量準確性和穩定性，測量儀器應有特殊的抗干擾電路。用此方法來判斷其內部絕緣的劣化，可起到故障早期預報的作用。

4 現場測量

某局于2007年10月、2008年1月和6月，分別對局屬11臺主變鐵心電流進行了測量，所用儀器為西安佳源技術公司生產的JBT變壓器鐵心電流測量儀。測試數據見表1。

該主變，型號SSZ10－M－31500／110，于2005年6月投運，投運半年后色譜分析發現各類氣體有所增加，其中氫、一氧化碳、甲烷、乙烯、總烴等氣體增加的幅度較大，相對產氣率較大，但半年后又有所下降，以后又出現氣體增加幅度，并持續增加的趨勢至今。油色譜測試數據見表2。

從表2試驗記錄分析知，有微量的C₂H₂，未超過烴總量的6％，H₂與烴總量之比高于27％，結合故障判定經驗，初步判定屬低溫過熱故障。再由表1試驗記錄可看出：鐵心接地電流測試，三次測量值不大，但變化率較大，增長趨勢較快。結合其它預試項目，試驗結果均未發現明顯異常，最終判定為早期的鐵心多點接地故障。現正在重點觀察，如發現油色譜有明顯異常，鐵心接地電流值變化率增長較快、電流值有大于0.1A等情況，將立即停運，掉心檢查。

5 結束語

(1)通過氣相色譜法和電測法可綜合判斷變壓器早期故障及類型。

(2)若初步診斷鐵心有多點接地故障時，可采用在線檢測鐵心接地電流的方法，進一步確定、分析。

(3)用鐵心接地電流變化率來進行初步判定鐵心多點接地早期故障，方法較簡便實用，從而減少停電時間，提高供電可靠性。

(4)用變壓器鐵心接地電流帶電檢測的方法，對110kV及以上變壓器(有鐵心或夾件地線)進行普查式測量，是DL596－1996《電力設備預防性試驗規程》的延續，可具體的實施Q／GDW169——2008《油浸式變壓器(電抗器)狀態評價導則》中表A.1“鐵心絕緣”相關內容，使得狀態評價更直觀。