變壓器接地故障分析與處理

葛剛衛

變壓器接地故障分析與處理

葛剛衛①

(山西興能發電有限責任公司)

分析了變壓器最常見的鐵芯多點接地故障現象及原因,論述了故障的檢測及排除方法,旨在對變壓器的安全運行起到了指導性作用。

變壓器;鐵芯;多點接地;原因現象分析,處理

變壓器是電廠的重要設備,運行中一旦發生多點接地,就會使整個發電系統癱瘓,所以,變壓器多點接地作為變壓器常見故障,對其進行分析與處理顯得尤為重要。變壓器鐵芯只有一點接地,才是可靠的正常接地;當出現兩點及以上的接地,為多點接地。多點接地是鐵芯接地出現的異常現象,將導致鐵芯出現故障。

1 鐵芯多點接地時出現的異常現象

當變壓器鐵芯發生多點接地時,就會出現以下異常現象。1)在鐵芯中產生渦流,空載損耗增加,鐵芯出現局部過熱。2)多點接地嚴重時,加上較長時間未得到處理,變壓器連續運行導致油和繞組過熱,使油紙絕緣逐漸老化。由此會引起鐵芯疊片兩片絕緣層老化而脫落,造成更嚴重的鐵芯過熱,鐵芯將會燒毀。3)較長時間多點接地,使油浸變壓器油劣化而產生可燃氣體,使氣體繼電器動作。4)因鐵芯過熱,使器身中木質墊塊及夾件碳化。5)嚴重的多點接地,使變壓器失去了正常的一點接地,會使接地線燒斷。6)多點接地會引起放電現象。

2 鐵芯多點接地產生的原因

由上面鐵芯多點接地類型和產生的異常可以看出,多點接地的原因有以下幾點：

1)制造變壓器或更換鐵芯大修時,選用的硅鋼片質量有問題,如硅鋼片表面粗糙不光滑,硅鋼片的絕緣漆膜或絕緣氧化膜脫落,造成片間短路,形成多點接地。2)硅鋼片保管不當,長期受潮,使其表面銹蝕嚴重,漆膜或氧化膜脫落,造成多點接地。3)鐵芯加工工藝不合理,如毛刺超標,夾有細小的金屬顆粒或硬質非金屬微粒等,疊裝后將疊片絕緣層破壞,造成片間短路。4)疊壓不當,疊壓系數取的過大,因壓力過大,破壞了片間絕緣。5)運行維護不當。變壓器長期超銘牌額定值運行使片間絕緣老化,平時又不巡視檢查,使鐵芯局部過熱嚴重,片間絕緣遭破壞,造成多點接地。

3 鐵芯多點接地故障的檢測

判定運行的變壓器是否為多點接地,通常采用油色譜分析和電氣測量兩種方法來檢測。

1)抽油樣進行氣體色譜分析。當變壓器發生故障時,為區分故障類型,可取油樣對油中含氣量及組分進行色譜分析。色譜分析中如發現氣體中的CH4及烯烴組分含量較高,而CO和CO2氣體含量和以往相比變化不大,或含量正常,則說明鐵芯過熱。鐵芯過熱可能是由于多點接地所致。色譜分析中如發現含有C2H2氣體,說明鐵芯已出現間歇性多點接地。

在判定故障性質時,可按特征氣體法粗略判斷,或按三比值法做進一步分析判定。

2)交流法測定多點接地故障。交流法測量是用電流表測量接地系統中有無交流電流存在。測量方法是先給變壓器低壓繞組施加220～380 V的交流電壓,鐵芯中將產生磁通。打開鐵芯和夾件的連接片,用交流毫安表(或用萬用表交流mA檔)的兩接線電筆,沿鐵軛各級進行逐點測量。當毫安表中有電流值顯示,說明鐵芯接地正常,只有一點接地;當毫安表中指針為零(無電流讀數),說明被測處鐵芯疊片為接地故障點。

3)用交流電流表測量接地線有無電流。可用鐵心接地在線檢測裝置或用鉗表測量鐵心外引接地線中電流值。古交電廠采用鐵心通過接地小套管引出接地,加裝接地電流在線監測裝置。變壓器鐵心正常接地(一點接地時,因無電流回路形成,地線上電流(在1A以下)很小或等于零;當鐵心出現多點接地時,鐵心主磁通周圍有短路匝存在,匝內將有環流流通,其環流的大小取決于磁通被包圍的多少,一般可達幾十A。利用測量地線中有無電流,可很準確地判斷出鐵心有無多點接地故障。

4)直流法測定多點接地故障。先將鐵心與夾件的連接片打開,在鐵軛兩側的硅鋼片上施加6 V直流電壓,接著用直流電壓表(萬用表的直流電壓表檔)依次測量各級鐵心疊片間的電壓。當電壓表的指針指在零位上(讀數為0)或指針指示反向,則可認為被測處是故障接地點。

4 鐵心多點接地故障的排除

對運行變壓器出現的鐵心多點接地故障現象可按以下兩種方法加以排除。

1)變壓器不能停運時的排除方法。對有外接地線的變壓器,當發生多點接地故障時,若測得故障電流較大,可先臨時斷開地線,使變壓器處在無接地(正常一點接地)狀態下運行。采取此種措施應注意的是要加強對運行的變壓器的監視,以防故障點臨時消失后使鐵心出現懸浮電位。

當檢測和判定的多點接地故障是接地不良,屬不穩定型。可采取在工作接地線中串一滑線電阻,將電流限制在1A以下。具體做法：先將正常工作接地線打開,分別用電壓表和電流表測出電壓U及電流I,根據歐姆定律求出電阻R=U/I,從而來確定電阻阻值的大小;滑線電阻選取好后,將其串接在工作接地線中。

要加強監視,可經常取油樣進行色譜分析,判定故障點的產氣速率大小。如產氣速率緩慢,變壓器可繼續運行;若產氣速率較快,為防止故障擴大,應將變壓器退出運行,組織檢修。

移接正常接地線位置。當鐵芯多點接地故障點位置在檢測中心已被確認,而又無法對其處理時,可采取將鐵心的正常工作接地片移至故障點同一位置,以便較大幅度地減小環流。

2)徹底檢修。監測發現變壓器存在多點接地故障后,對可及時停運的變壓器,或有同規格的備用變壓器可進行替換的,就應該將其及時停運。變壓器退出運行后,應徹底消除其多點接地故障。根據多點接地類型及原因,應采取對應的檢修措施。

對檢修后未將箱蓋上定位銷翻轉或除去造成多點接地的,應將箱蓋上定位銷翻轉過去或去掉,使其不構成多點接地。除掉定位銷(或翻過來)后,還應進一步檢查是否有其他原因造成多點接地故障現象,如有,應排除。

如因夾件肢板距芯柱太近,使翹起的疊片與其相碰,則應調整夾件肢板和扳直翹起的疊片,使兩者間距離符合絕緣間隙標準。

由于鐵軛螺桿襯套過長,應在檢修中將其擰下,鋸去一段,使其與疊片不相碰。夾件墊腳與鐵軛間的絕緣紙板脫落或破損者,應按絕緣規范要求,更換一定厚度的新紙板。更換被磨損的潛油泵的軸承,且對變壓器油進行處理,徹底清除掉入油中的金屬顆粒或雜質。檢修或更換箱蓋上的溫度計座套,使其與上夾件或鐵軛、旁柱間距離符合規定要求,杜絕相碰造成多點接地。清除油箱內油中或器身中落入的金屬異物,以消除由其所構成的接地故障。清除油箱底部及下夾件與鐵軛間木墊塊上的油泥污物,對變壓器油進行真空干燥處理,清除水分及潮氣,提高絕緣電阻值。由于鐵心疊片局部生銹或絕緣漆皮、氧化膜層脫落,可拆下這部分疊片,補涂硅鋼片漆,使片間有良好的絕緣層;對于表面不平度大,凹凸不平小坑密布,片間絕緣較差,而又無法修復的硅鋼片,應加以更換。對于因多點接地故障而被燒斷的正常工作的接地線,應按標準進行更換。對于木夾件因多點接地或鐵心過熱嚴重而被燒壞的,均按標準要求,予以更換。

5 結束語

變壓器發生多點接地將直接影響機組的安全穩定運行,正確認識變壓器接地現象并及時處理,尤其是大小修后或變壓器運行時間過長,應做到及早發現問題及早處理,確保機組運行穩定。

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1672-0652(2010)增刊 -0033-02

葛剛衛 男 1981年出生 2004年畢業于西安電力高等專科學校 助理工程師 古交 030206

2010-04-18