一起變壓器鐵芯接地電流異常的分析及處理

劉海龍，丁子健，尹建國，曹澤曦

(湘潭供電公司，湖南 湘潭 411100)

1 引言

變壓器是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，變壓器的器身主要由鐵芯(夾件)及繞組構(gòu)成，鐵芯和繞組是傳遞、交換能量的主要部件。變壓器常見的故障有繞組、套管、分接開關(guān)、鐵芯、油箱及其他附件的故障，統(tǒng)計(jì)資料表明因鐵芯問題造成的故障，占變壓器總事故中的第三位[1]。鐵芯多點(diǎn)接地使鐵芯與地網(wǎng)間形成閉合回路而產(chǎn)生環(huán)流，引起鐵芯局部或整體過熱，鐵芯局部或整體過熱會加速固體絕緣材料老化和絕緣油分解導(dǎo)致鐵芯整體絕緣性能和機(jī)械性能下降，影響變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行及使用壽命;嚴(yán)重情況會使接地扁鐵熔斷或燒壞鐵芯，導(dǎo)致鐵芯電位懸浮，產(chǎn)生放電可能損壞變壓器。鐵芯多點(diǎn)接地最直接的表現(xiàn)就是鐵芯接地電流變大，但鐵芯電流變大不能等同于變壓器鐵芯存在多點(diǎn)接地，因此正確診斷變壓器鐵芯接地的原因?qū)ψ儔浩鞯陌踩\(yùn)行具有很重要的意義。

2 聚砂#1主變壓器鐵芯接地電流異常現(xiàn)象

聚砂#1主變壓器容量為50MVA，型號為SZ10－50000/110，接線組別為YNd11，山東達(dá)馳電氣股份有限公司2010年4月生產(chǎn)，投運(yùn)日期為2011年3月。在2013年3月8日在春安檢查中，發(fā)現(xiàn)該變壓器鐵芯和夾件接地電流嚴(yán)重超標(biāo)，其電流值分別達(dá)到3.32A和0.86A，嚴(yán)重超出了狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的100mA警戒值[2]。于是對該變壓器開展了一系列的試驗(yàn)進(jìn)行診斷分析。

3 鐵心接地電流異常的診斷分析

按照規(guī)程規(guī)定，該變壓器屬于危急缺陷，為保證該變壓器的安全運(yùn)行，必須密切跟蹤。在跟蹤期間從變壓器油色譜分析、帶電檢測等方面進(jìn)行了診斷分析。

3.1 鐵芯接地電流跟蹤分析

從2003月8日開始，對聚砂#1主變鐵芯及夾件接地電流共進(jìn)行了6次跟蹤分析，其結(jié)果如表1所示。

表1 聚砂#1主變鐵芯及夾件接地電流情況

圖1 鐵芯接地電流與負(fù)荷之間的關(guān)系

圖2 夾件接地電流與負(fù)荷的關(guān)系

根據(jù)表1繪出鐵芯和夾件接地電流與負(fù)荷之間的關(guān)系分別如圖1、圖2所示，從圖1、圖2可以看出，鐵芯(夾件)接地電流與負(fù)荷之間存在著明顯的正相關(guān)關(guān)系。有文獻(xiàn)提出變壓器的負(fù)荷大小對變壓器鐵芯(夾件)接地電流的影響很小[3]。

3.2 變壓器油色譜數(shù)據(jù)分析

3月8日和3月11日分別對變壓器油樣進(jìn)行了色譜分析及油中微水含量試驗(yàn)，并與歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，分析結(jié)果見表2。

表2 聚砂#1主變油樣色譜分析(μL/L)

從油色譜分析數(shù)據(jù)可以看出，各項(xiàng)特征氣體與2012 年相比沒有明顯變化，并且 C2H4、CH4、C2H6、C2H2不呈遞減趨勢，油中水分含量穩(wěn)定，且都符合試驗(yàn)規(guī)程要求。

3.3 歷史電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

查找聚砂#1主變鐵芯及夾件的歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 聚砂#1主變鐵芯及夾件歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)

分析表3可知，聚砂#1主變鐵芯對地、夾件對地、鐵芯對夾件絕緣電阻均大于10000MΩ，絕緣狀況良好。由此可知主變鐵芯、夾件在上次例行試驗(yàn)時(shí)不存在金屬性多點(diǎn)接地現(xiàn)象。

3.4 聚砂#1主變鐵芯接地電流異常的原因

綜合分析鐵芯接地電流與負(fù)荷之間的關(guān)系、油色譜分析中特征氣體含量的關(guān)系以及聚砂#1主變交接試驗(yàn)及例行試驗(yàn)，與變壓器鐵芯接地現(xiàn)象存在很多不相符的地方，因此基本可以排除變壓器鐵芯內(nèi)部存在多點(diǎn)接地，于是推斷在測量時(shí)存在外部干擾或另有其它導(dǎo)致接地電流測試不準(zhǔn)確的原因。根據(jù)分析的結(jié)論，在此對聚砂#1主變鐵芯(夾件)接地扁鐵現(xiàn)場進(jìn)行查勘，發(fā)現(xiàn)接地扁鐵在變壓器油箱中部有兩個(gè)特殊的金屬螺絲固定點(diǎn)(其余固定點(diǎn)均是絕緣子支撐)，如圖3所示，這是導(dǎo)致該主變接地電流異常的最終原因。

在測量金屬螺絲固定點(diǎn)上部和下部鐵芯、夾件電流時(shí)，發(fā)現(xiàn)其測量結(jié)果有明顯差別。具體測量結(jié)果如表3所示。從測量結(jié)果可以分析出該變壓器鐵芯運(yùn)行情況良好，導(dǎo)致鐵芯接地電流異常的原因是鐵芯接地引下線與變壓器外殼存在多個(gè)連接點(diǎn)，在交變磁場源附近存在閉合回路，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。

圖3 鐵芯及夾件接地扁鐵連接情況

表4 鐵芯及夾件電流(變壓器負(fù)荷:13.9MW)

4 聚砂#1主變鐵芯(夾件)接地扁鐵的整改

通過分析，聚砂變#1主變壓器的鐵芯、夾件接地引下線安裝不規(guī)范導(dǎo)致測量電流異常是造成誤判聚砂#1主變存在缺陷的主要原因。根據(jù)實(shí)際情況提出改進(jìn)意見，將鐵芯(夾件)接地扁鐵與變壓器身處的金屬連接點(diǎn)用絕緣子支撐，使得鐵芯(夾件)接地扁鐵與變壓器身不構(gòu)成回路，消除對測量的影響。聚砂#1主變鐵芯(夾件)接地扁鐵改進(jìn)后的效果圖如圖4所示。特別是當(dāng)接地點(diǎn)在變壓器頂部時(shí)，給鐵芯接地電流的測量帶來很大的不便和安全隱患，改進(jìn)后無需在變壓器中上部測量變壓器鐵芯接地電流，保證了測量時(shí)對工作人員的安全性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖4 改進(jìn)后的鐵芯接地扁鐵圖

5 結(jié)束語

從本文分析可以得出，在變電站強(qiáng)電場環(huán)境下，不能忽視電磁感應(yīng)，對于結(jié)果不明的電流應(yīng)考慮是否在交變磁場下存在寄生回路。在電氣試驗(yàn)過程中，對某項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常應(yīng)引起足夠重視，鐵芯接地電流異常時(shí)要結(jié)合電氣試驗(yàn)和油中氣體分析準(zhǔn)確診斷數(shù)據(jù)異常的原因，確定對應(yīng)的處理方式。

[1]朱芷修.大型變壓器鐵芯接地故障的診斷和處理[J].華北電力技術(shù)，1988，8:1 －6.

[2]輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程[M].中國電力出版社，2008.

[3]劉慶寧.變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障判斷[J].四川電力寄生，1993(3):25－27.

[4]劉芬芬.一起變壓器鐵芯接地故障的分析及處理[J].江蘇電機(jī)工程，2011，9(5):11 －12.