一起500 kV變壓器鐵芯多點接地故障診斷與處理①

李尹光++孫福++劉貞超

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.026

摘 要：鐵芯多點接地為變壓器運行常見問題，給變壓器運行帶來重要影響。通過一起500 kV變壓器鐵芯多點接地故障，介紹了通過變壓器油的色譜分析、三比值法、產氣速率、接地電流等來判斷電力變壓器的故障性質，進入變壓器本體對故障點進行查找，故障原因為鐵軛地屏接地線破損與夾件短接，并對故障點進行了有效的處理，消除了鐵芯多點接地問題。

關鍵詞：變壓器 多點接地 故障 原因 處理

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（a）-0026-02

變壓器鐵芯及夾件多點接地故障是比較常見和突出的問題，根據相關文獻，制造安裝工藝不良、油中帶金屬異物、接地引線絕緣受損、固定件松動、潛油泵受損等可能會導致鐵芯、夾件多點接地，通過接地形成閉合回路，在漏磁作用下形成幾安甚至幾十安的環流，導致鐵芯過熱，導致絕緣油過熱分解，引起絕緣油色譜數據異常，嚴重時會使鐵芯硅鋼片燒壞，造成主變重大事故。

1 原因分析

根據變壓器油中溶解氣體分析情況，立即查找故障原因，通過測量鐵芯、夾件接地電流，進行絕緣油色譜分析，及時了解故障氣體的變化趨勢，為下一步采取措施做好準備。

1.1 絕緣油色譜分析

1號主變投運前后變壓器取油樣并進行色譜分析，結果如表1。

通過色譜分析結果，2013年1月1日，1號主變A相檢出C2H2含量為1.14 μL/L，總烴、H2出現大幅度的增加。其中C2H2含量超過GB/T7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析與判斷導則》的注意值1μL/L。

（1）三比值法。

由于油中固體絕緣材料在不同的溫度、不同的放電形式下產生的氣體各不相同，可以根據氣體含量比值分析進行分析。根據2013年1月1日試驗數據，C2H2/C2H4=0.05，編碼為0；CH4/H2=1.18，編碼為2；C2H4/C2H6=9.42，編碼為2，三比值編碼為022，且有絕緣油中出現C2H2氣體，可判斷變壓器內部出現高于700 ℃的高溫，但絕緣油中CO氣體的含量較低，可判斷固體絕緣未出現異常，其高溫為裸金屬過熱導致。

（2）絕對產氣速率。

根據C2H2氣體含量來分析2013年1月5日10：00點到2013年1月6日10：00點的絕對產氣速率。根據公式γa=（Ci2-Ci1）×G/（△t×d）計算得出為0.6 mL/h。根據規程，C2H2的絕對產氣速率γa>0.2 mL/h，說明變壓器存在故障。

1.2 測量鐵芯、夾件接地電流

用鉗形電流表測試變壓器鐵芯接地及芯夾件接地電流分別為10.3 A、10.4 A，同時鉗住鐵芯及芯夾件的接地線，檢測電流為23 mA，說明電流方向相反。判斷鐵芯已經與夾件連通，形成兩點接地，在漏磁影響下，感應出10 A左右的電流，局部磁通集中，鐵芯出現局部過熱，使周圍的絕緣油出現分解，產生氣體。

1.3 絕緣電阻及直流電阻測試

停電時對鐵芯及夾件進行絕緣及導通測試（帶接地引下線），變壓器鐵芯與鐵芯夾件間的直流電阻為0.62 Ω，變壓器鐵芯及鐵芯夾件對地絕緣電阻為700 MΩ/ min。結合色譜分析情況，鐵芯、夾件接地電流變化情況，絕緣電阻、直流電阻變化情況，確定是鐵芯多點接地引起的裸金屬過熱故障，溫度超過700 ℃，但固體絕緣未受損傷。

2 故障查找及處理

2.1 故障查找

結合該變壓器鐵芯、夾件的結構分析（如圖1），鐵心結構為單相四柱式，主柱油道（縱向油道）將鐵芯分成三大部分，每一部分 又由鐵芯橫向油道分成兩個獨立的區域，6個獨立的區域彼此間由軟銅帶并聯成一個整體，最終由小套管引出至箱體外側接地。

在機組檢修期間將備用相更換1號主變A相后，對故障相進行入箱檢查。檢查鐵芯夾件接地引出線絕緣情況、鐵芯尖角與夾件是否有搭接、鐵芯是否有落片破壞了墊腳或橫梁絕緣、各鐵軛地屏接地線絕緣情況、鐵芯與墊腳或橫梁是否有接觸、鐵芯接地片與夾件是否有接觸、器身磁屏蔽與鐵芯是否接觸，打開區域間連接軟引線，分別測量各區域鐵芯對夾件絕緣電阻，測試值見表2。最終發現區域6絕緣電阻為零，進一步檢查發現X柱旁軛地屏接地線絕緣破損，并與夾件接觸，形成鐵芯多點接地問題。

2.2 故障原因

鐵軛地屏是由銅皮制成，銅皮并列貼在紙板上，并列銅皮由銅帶并聯連接成整體，引出一根接地線，連接至夾件腹板接地。地屏與鐵心間有4 mm紙板絕緣，不會造也地屏銅帶與鐵心的直接接觸。地屏接地線穿過鐵心與夾件的絕緣、夾件腹板的開孔與夾件連接。安裝地屏時，地屏接地線有可能與鐵心和夾件靠在一起，地屏接地線包有3 mm絕緣，一般情況靠在一起也不會引起地屏對地通路，由于安裝地屏時操作不當，引起接地線絕緣有局部損傷，造成接地線對鐵心絕緣減弱，在變壓器投運沖擊過電壓作用下，絕緣擊穿，形成死接，從而導致鐵心多點接地。

2.3 故障處理

將拆下來的接地線的連接端重新壓接線鼻子，并打磨光滑無毛刺，并清理干凈，將引線改為從腹板上部引出。剝離受損的皺紋紙，并用新的皺紋紙重新半疊繞包，使其略高于原來的皺紋紙，絕緣處理后將引線改為從腹板上部引出重新接地，為保證引線對夾件的絕緣強度，在引線與夾件腹板間增加了3 mm絕緣紙板（如圖2），在恢復后測量絕緣均正常。

3 結語

應用變壓器油中溶解氣體色譜分析，可以準確地判斷變壓器故障性質和嚴重程度，是早期發現變壓器潛伏性故障的一種有效方法。通過絕緣油色譜分析、測量鐵芯夾件接地電流、三比值法及產氣速率判斷設備故障為鐵芯多點接地。通過分區域查找鐵芯接地點，并對接地線進行處理，保證了變壓器的安全穩定運行。

參考文獻：

[1] DL/T 596-1996，電氣設備預防性試驗規程[S].

[2] GB/T7252-2001，變壓器油中溶解氣體分析與判斷導則[S].

[3] 黃勇，胡林.500 kV變壓器油中C2H2含量超標處理[J].變壓器，2011，48（3）：67-70.

[4] 徐潤光.一起500kV主變鐵心夾件接地故障的分析及現場處理[J].變壓器，2005，42（3）：43-44.

[5] 熊前剛，李開相，霍凌.一起500 kV變壓器夾件多點接地的分析處理[J].貴州水力發電，2011，25（5）：74-75.