干式變壓器鐵芯對地絕緣故障案例分析

沈平

【摘 要】軌道交通行業供電設備的運行過程中，干式變壓器故障率較低，常見故障主要有變壓器溫度異常、變壓器異響、鐵芯對地絕緣電阻低等。其中，鐵芯對地絕緣電阻低故障隱匿性較高，類似病毒，有較長潛伏期，一旦“爆發”會給供電系統帶來重大安全隱患，甚至造成車站大面積停電，影響車站運營服務。本文以蘇州軌道交通2號線月亮灣站1#動力變鐵芯對地絕緣電阻低故障處置為例，對故障發現、故障原因進行分析，對排查過程、結果進行經驗總結，對相關檢修規程進行完善，以提高供電維修部門處理干式變壓器鐵芯對地絕緣電阻低故障的能力。

【關鍵詞】軌道交通;干式變壓器;鐵芯對地絕緣電阻

一、故障發現過程

2019年10月23日，2號線供電委外檢修人員在測試月亮灣1#動力變鐵芯對地絕緣時，發現絕緣電阻測試儀電壓無法上升，測得鐵芯對地絕緣值僅為0.3kΩ（正常運行情況下，動力變壓器的鐵芯對地絕緣值應大于2MΩ）。根據以往經驗，檢修人員初步判斷造成該情況的原因為變壓器鐵芯連接位置可能存在積灰，導致變壓器鐵芯對地絕緣低，檢修人員對可能造成變壓器絕緣下降的部位（鐵芯頂端與夾件間的細縫、鐵芯與絕緣墊塊之間的細縫、穿心螺桿與鐵芯間絕緣、溫感探頭是否破損、鐵芯四角突出位置與夾件是否接觸等）進行檢查、清掃后，鐵芯對地絕緣仍未恢復。根據《高壓供電運行、維護、檢修規程》和《華鵬干式變壓器安裝使用說明書》的相關要求，當晚將1#動力變壓器退出運行。

二、故障原因分析及排查過程

2019年10月24日，供電二車間組織專業人員進行討論，一致認為變壓器運行環境通風良好，因受潮導致變壓器鐵芯對地絕緣降低的可能性較低，同時結合其他車間專業工程師、廠家技術人員的意見，車間專業人員認為變壓器鐵芯某處存在短接。車間遂組織變壓器廠家召開會議，制定排查方案，組建故障排查小組，就可能造成變壓器鐵芯對地絕緣降低故障的4種變壓器外部原因、2種變壓器內部原因逐一進行排查。

1）變壓器檢修或者安裝時，不慎將金屬異物掉進鐵芯與低壓線圈之間導致絕緣下降。故障排查小組使用手電，對變壓器鐵芯與低壓線圈內部進行檢查，無螺栓螺母等金屬異物，用無紡布擦拭后，測試變壓器鐵芯對地絕緣，絕緣未升高，排除其存在異物;

2）、鐵芯上端部分與夾件接觸的細縫位置積灰嚴重，造成鐵芯與夾件之間導通。故障排查小組使用用無紡布擦去表面灰塵后、為保證細縫內的灰塵被擦干凈，使用專用吸塵硅膠將細縫中的灰塵粘出，測試變壓器鐵芯對地絕緣，絕緣未升高，排除了、細縫積灰影響絕緣的可能;

3）、穿心螺桿的絕緣護套破損造成鐵芯與夾件之間導通。故障排查小組重新測試了穿心螺桿對夾件的絕緣，絕緣值為36GΩ，說明鐵芯與夾件無導通，絕緣性能良好，排除穿心螺桿絕緣護套故障的可能;

4）、絕緣墊塊與鐵芯之間積灰嚴重導致鐵芯與夾件導通。故障排查小組使用無紡布對絕緣墊塊及鐵芯間的縫隙進行擦拭后，測試鐵芯對地絕緣，絕緣值僅仍為0.3kΩ，排除了絕緣墊塊因灰塵積累造成絕緣下降的影響。

5）變壓器夾件與鐵芯之間的絕緣板破損。廠家人員打開變壓器夾件，在夾件與鐵芯之間增加絕緣層后，測試鐵芯對地絕緣，鐵芯對地絕緣測試值仍為0.3kΩ，說明變壓器夾件與鐵芯之間絕緣板完好，排除夾件內部絕緣層故障。

6）拉板與鐵芯之間的絕緣層破壞。廠家人員松開夾件，推開絕緣拉板，進行鐵芯對地絕緣測試，發現高壓側C相下端拉板與鐵芯之間放電，進一步對放電位置進行檢查，發現絕緣板存在殘缺（見圖1），加裝絕緣紙后，重新測試鐵芯對地絕緣，絕緣數值未16GΩ（標準>2MΩ），說明拉板與鐵芯間絕緣層損壞是造成本次故障的原因。

三、鐵芯對地絕緣故障經驗總結

1、明確了變壓器可送電的判斷標準

變壓器運行時，帶電繞組周圍有很強的電場，因場強分布不均，被包圍的鐵芯必須有可靠的接地，才能避免放電。鐵芯由硅鋼片組成，為減小渦流，片間有一定的絕緣電阻，由于片間的電容極大，在交變電場中視為通路，因此鐵芯只需要一點接地即可。當鐵芯出現兩點或者多點接地時，接地點與硅鋼片間形成閉合回路，因鐵芯硅鋼片被磁場包圍，閉合回路就會產生感應電流，造成鐵芯局部過熱，長時間運行，可破壞鐵芯與接觸部件的絕緣，一般兩點間距越大，渦流越明顯，接地點越多，渦流越明顯。

針對目前現行標準對干式變壓器鐵芯對地絕緣值沒有明確規定的情況，經過變配電專業組討論，明確了以下內容。1、原則上干式變壓器鐵芯對地絕緣不低于2MΩ即可送電;2、若鐵芯對地絕緣低于2MΩ且不低于100Ω，在對變壓器進行清潔并檢查沒有接地點前提下可臨時送電，現場需留人保障，在送電72小時內由副工長以上人員牽頭對變壓器進行復查;3、若鐵芯對地絕緣低于100Ω時，原則上使變壓器處于熱備用狀態，并聯系廠家盡快處理;

2、明確了變壓器夾件拆裝方法

1）松開垂直方向的螺栓，將螺母擰到螺栓齊平。螺栓螺母的松緊必須均勻，以免出現絕緣破損或者滑絲等問題。

2）松開水平方向穿心螺栓，將螺母擰到螺栓齊平。（第二步不能與第一步顛倒，會造成水平螺栓損壞）

3）調節夾件兩端的螺桿，使夾件一側向外擴張，直至出現縫隙。

4）用搖表測試，細縫間（拉板與鐵芯）是否有放電，或者絕緣電阻是否有明顯變化，若沒有變化增加絕緣紙重新測量。

5）一側檢查完后再檢查另一側，直至夾件全部檢查一遍。當出現打火，或者增加絕緣紙后絕緣值達到2MΩ以上后才算處理成功。

結束語：

就近年來蘇州軌道交通供電設備發生的故障數量來看，干式變壓器故障相對較少，維保人員處置經驗不多，尤其是變壓器內部問題，車間對廠家的技術依賴較大。通過本次近2個月的故障排查處理過程，供電專業人員梳理了干式變壓器常見的故障類型、處置方法，提高了技術人員的自主能力，為設備出質保后的自主維修積累了一定經驗。

參考文獻：

[1]《華鵬干式變壓器安裝使用說明書》

[2]《變配電專業技術組11月份例會會議紀要》

[3]《高壓供電運行、維護、檢修規程》