一起500kV聯變鐵芯、夾件接地電流異常原因分析

福建省送變電工程有限公司 陳安杰 丁 蘇 陳章山

變壓器在運行過程中，若鐵芯或夾件發生多點接地事故，接地點間將形成接地回路，出現環流，從而導致鐵芯或夾件局部過熱，對變壓器的安全運行產生威脅。本文從福建省檢修公司管轄下的一臺500kV變壓器鐵芯、夾件接地電流過大事故出發，描述了故障排查的過程，分析了事故的故障機理。分析認為，鐵芯、夾件之間的磁屏蔽板由于制造工藝不佳，割破表面絕緣紙與鐵芯在變壓器運行過程中因振動接觸，從而造成了鐵芯與夾件多點接地形成環流。最后,本文提供了相應的解決方案，具有典型的指導意義。

變壓器在運行過程中，高低繞組、鐵芯、夾件、油箱壁及大地相互之間存在寄生電容，帶電繞組通過電容的耦合作用會使得未接地的金屬部件上出現懸浮電位。若鐵芯、夾件的對地電位過高，可能出現對地斷續性擊穿放電、絕緣油異常分解等問題，影響變壓器安全經濟運行。故變壓器上鐵芯、夾件等金屬部件必須有且僅有一點可靠接地，使金屬部件電位近乎等于地電位。而只能有一點可靠接地是因為若發生了多點接地，接地點間將形成閉合回路，變壓器漏磁通與此回路的交鏈會在回路上產生環流。環流過大將導致鐵芯、夾件等金屬部件局部過熱，嚴重時將導致絕緣油分解導、輕瓦斯保護甚至重瓦斯保護動作引發跳閘事故。同時，鐵芯硅鋼片燒熔形成的片間短路故障也會嚴重影響變壓器安全運行。因此，及時準確地發現并處理鐵芯、夾件接地故障對變壓器的安全經濟運行有著重要作用。

圖1 感溫電纜處理前后對比圖

表1 通港變#1聯變鐵芯、夾件接地電流

1 事故介紹

運維人員在對通港變#1聯變進行鐵芯、夾件接地電流測試，發現#1聯變A相鐵芯、夾件接地電流超標，如表1所示。當天檢修人員取油樣進行微水及油色譜試驗，數據合格，如表2所示。

2 原因分析

8月26日上午 #1聯變停電進行檢查，在測試了鐵芯、夾件的絕緣狀況，試驗數據較出廠較大但符合標準，如表3。同時發現A相的感溫電纜搭在鐵芯、夾件的固定螺栓上，可能存在多點接地問題導致鐵芯、夾件接地電流變大。于是將#1聯變三相感溫電纜靠近鐵芯、夾件的部分用絕緣膠布包扎，與鐵芯、夾件的引下線隔離，并將鐵芯、夾件的固定螺栓調整180°角，以拉大鐵芯、夾件的引下線與感溫電纜的距離，如圖1所示。

圖2 對照試驗電路圖

圖3 磁屏蔽絕緣破損

表3 通港變#1聯變微水及油色譜試驗結果

表4 對照試驗數據

8月26日晚在#1聯變恢復送電后，復測接地電流，鐵芯、夾件電流三相一致。8月27日再次復測，發現#1聯變A相鐵芯、夾件電流的依舊存在異常升高，說明不是或不僅是感溫電纜搭接的緣故。經排查發現電流變化與35kV設備區電容器組、電抗器投退時間吻合，初步判斷在#1聯變帶負載后，鐵芯內部存在多點接地的情況。

9月3日將運行中的#1聯變A相的鐵芯和夾件引線入地點處是否短接及是否投入電容器組作為變量，取以下5種情況：（1）未投電容器組，鐵芯、夾件不短接。（2）未投電容器組，鐵芯、夾件短接。（3）投電容器組，鐵芯、夾件短接。（4）投電容器組，鐵芯、夾件短接，解開短接線下部的鐵芯接地扁鐵。（5）投電容器組，鐵芯、夾件不短接，恢復鐵芯接地扁鐵。測試A相的鐵芯、夾件接地電流電流大小及相位變化，如表4，圖2所示。

對照（2）、（3）試驗可知，投入電容器組后鐵芯、夾件接地電流明顯增加；對照（4）、（5）試驗可知，鐵芯、夾件之間存在環流，且電流值與鐵芯、夾件對地電流升高的部分基本等同。可判斷#1聯變A相鐵芯與夾件間的絕緣水平在帶負載后嚴重下降。

經內部檢查后發現#1聯變A相上夾件與高壓繞組之間磁屏蔽靠近鐵芯部位的位置局部有絕緣破損現象，如圖3。磁屏蔽壓在繞組及夾件之間，末端連接在夾件上通過夾件接地，并與鐵芯存在一定間隙。

經分析可知，停電狀態下，因磁屏蔽與鐵芯之間存在充滿絕緣油的絕緣間隙，故絕緣電阻測量結果合格。當變壓器空載運行時，磁屏蔽中因無磁通通過，自身不會產生振動，而是因安裝在夾件上，而夾件與鐵芯又處于夾緊狀態，故磁屏蔽會隨著鐵芯、夾件一起振動，磁屏蔽與鐵芯之間仍存在絕緣間隙，絕緣狀態良好，變壓器鐵芯、接地電流正常。當變壓器負載運行時，磁屏蔽中有漏磁通通過，自身產生振動，該振動與鐵芯、夾件的振動不同步導致了磁屏蔽與鐵芯之間的間隙縮小，產生斷續連接現象。而磁屏蔽已有一點與夾件連接，從而導致鐵芯與夾件間發生兩點接地，最終體現為鐵芯、夾件間出現環流，接地電流過大。

圖4 磁屏蔽破損處理

3 事故處理

完整排查后發現A相有15處包封不同程度破損，B相有1處在磁屏蔽中部輕微破損，C相未發現。為徹底消除故障，具體處理措施為：（1）將磁屏蔽靠近鐵芯部位的局部位置采用0.5 mm絕緣紙板加包一層，并與鐵軛之間用2 mm紙板徹底絕緣如圖4所示。（2）因三臺主變結構相同，為避免后續類似問題發生，對另外兩臺產品磁屏蔽絕緣系統做同樣加強處理。

結束語：變壓器鐵芯及夾件多點接地故障是變壓器運行過程中十分常見的故障，但是會對變壓器的安全經濟運行會產生很大的影響。所以，我們需要通過綜合分析變壓器的內部結構、安裝工藝與現場的試驗數據來準確迅速地排查解決該故障。

本文介紹了一種通過在現場設計對照試驗排查故障，進而有針對性地進行變壓器內部檢查最后解決故障的方法，高效準確，對變壓器鐵芯、夾件接地故障的處理具有指導意義。