王秋榮

[摘要]本文詳細(xì)介紹了變壓器常發(fā)性故障—鐵芯多點(diǎn)接地的幾種類型及成因，從而提出變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的分析處理程序并列舉了兩個(gè)處理實(shí)例進(jìn)行說明。

[關(guān)鍵詞]變壓器；鐵芯；接地；故障；程序

變壓器的繞組和鐵芯是傳遞、變換電磁能量的主要部件。保證它們的安全是變壓器可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。統(tǒng)計(jì)資料表明因鐵芯問題造成故障，占變壓器總事故中的第三位。鐵芯多點(diǎn)接地會(huì)在接地點(diǎn)形成閉合回路，造成環(huán)流，引起鐵芯局部過熱導(dǎo)致絕緣油分解，還可能使接地片熔斷或燒壞鐵芯，導(dǎo)致鐵芯電位懸浮，產(chǎn)生放電，甚至損壞變壓器[1]。因此準(zhǔn)確、及時(shí)地診斷與處理變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障，對(duì)保證變壓器的安全運(yùn)行具有重要意義。

一、變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的類型和成因

變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障按接地性質(zhì)可分為兩大類：不穩(wěn)定接地和穩(wěn)定接地。[2]1、不穩(wěn)定接地是指接地點(diǎn)接地不牢靠，接地電阻變化較大，多是由于異物在電磁場作用下形成導(dǎo)電小橋造成的接地故障，如變壓器油泥、金屬粉末等。2、穩(wěn)定接地（也稱死接地現(xiàn)象）是指接地點(diǎn)接地牢靠，接地電阻穩(wěn)定無變化，多是由于變壓器內(nèi)部絕緣缺陷或廠家設(shè)計(jì)安裝不當(dāng)造成的接地故障，如鐵芯穿芯螺栓、壓環(huán)壓釘?shù)鹊慕^緣破壞等[3]。

二、變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的分析處理程序

變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的分析處理分如下四個(gè)步驟

1、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，判斷是否存在鐵芯多點(diǎn)接地故障

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析包括變壓器油色譜數(shù)據(jù)分析和電氣測量數(shù)據(jù)分析。

1.1色譜數(shù)據(jù)分析：目前，用油中溶解氣體色譜分析方法是監(jiān)測變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障最簡便、最為有效的方法。常用的是“三比值法”和德國“四比值法”。由于三比值法只能在變壓器油中溶解氣體各組分含量超過注意值或產(chǎn)氣速率超過限值方可進(jìn)行判斷，不便于在故障初期進(jìn)行判別，因此建議使用“四比值法”進(jìn)行判斷。利用五種特征氣體的四對(duì)比值來判斷故障，在四比值法中，以“鐵件或油箱中出現(xiàn)不平衡電流”一項(xiàng)來判斷變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障，其準(zhǔn)確度是相當(dāng)高。

1.2電氣測量數(shù)據(jù)分析：變壓器正常運(yùn)行時(shí)，可在變壓器鐵芯外引接地套管的接地引下線上用鉗型電流表測量引線上是否有電流，正常情況下此電流很小，為mA級(jí)（一般小于0.3A），當(dāng)存在多點(diǎn)接地故障時(shí)，環(huán)流上升到“A”級(jí)，最大電流可達(dá)數(shù)百安培，通過測量環(huán)流便能對(duì)鐵芯接地故障進(jìn)行判斷。

當(dāng)設(shè)備停止運(yùn)行時(shí)，斷開鐵芯引出接地線，用2500V兆歐表對(duì)鐵芯接地套管測量絕緣電阻，如電阻值為零或與歷年數(shù)據(jù)相比較其值降低很多，則表明變壓器內(nèi)部可能存在鐵芯多點(diǎn)接地，此時(shí)應(yīng)正確測量各級(jí)繞組的的直流電阻，若各組數(shù)據(jù)未超標(biāo)，且各相之間與歷次測試數(shù)據(jù)之間相比較無明顯偏差，變化規(guī)律基本一致，則可排除故障部位在電氣回路內(nèi)，從而確認(rèn)主變鐵芯多點(diǎn)接地故障。

2、設(shè)備運(yùn)行狀況分析，判斷鐵芯多點(diǎn)接地故障類型

在確認(rèn)了變壓器鐵芯確實(shí)存在多點(diǎn)接地故障，則應(yīng)對(duì)變壓器的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，判斷鐵芯多點(diǎn)接地故障的類型，以便于確認(rèn)應(yīng)急措施及處理方案。

首先應(yīng)查詢變壓器投運(yùn)的時(shí)間、負(fù)荷情況、有無突發(fā)故障或沖擊等，其次是變壓器歷史運(yùn)行情況，安裝試驗(yàn)記錄等，綜合以上因素再結(jié)合色譜分析、電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，確認(rèn)鐵芯接地故障的類型。如變壓器鐵芯電阻突然降低，色譜分析數(shù)據(jù)無異常，而變壓器長時(shí)間沒有運(yùn)行，則可能是由于油泥沉淀導(dǎo)致鐵芯多點(diǎn)接地，屬于不穩(wěn)定接地故障，對(duì)應(yīng)采取措施消除即可。

3、采取應(yīng)急措施，排除不穩(wěn)定接地故障，限制鐵芯多點(diǎn)接地故障發(fā)展

在確認(rèn)了變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的類型后，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況及故障類型采取應(yīng)急措施，從而排除不穩(wěn)定接地或限制故障的發(fā)展。

對(duì)于不穩(wěn)定接地故障，在設(shè)備停運(yùn)的情況下，可采用電容放電沖擊法排除故障，方法如下：如圖一，將K接于鐵芯正常接地點(diǎn)（變壓器鐵芯接地引出線斷開），利用兆歐表對(duì)電容進(jìn)行充電約60S后，將刀閘開關(guān)K倒向放電回路，電容對(duì)鐵芯接地故障點(diǎn)放電，然后測試鐵芯絕緣電阻，如電阻值恢復(fù)正常則故障排除，否則重復(fù)充放電過程幾次即可排除故障。由于變壓器鐵芯底部絕緣墊塊較薄，采取的沖擊電流不宜過大，避免發(fā)生擊穿。

對(duì)于變壓器出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障，但不能退出運(yùn)行者，則應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，并采取臨時(shí)措施，限制接地故障的發(fā)展。①縮短變壓器色譜分析周期，監(jiān)視故障點(diǎn)的產(chǎn)氣速率②定期測量鐵芯的接地電流，如故障電流較大可臨時(shí)打開地線運(yùn)行，但應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，避免故障點(diǎn)消除后鐵芯出現(xiàn)懸浮電位，產(chǎn)生放電現(xiàn)象③對(duì)于不穩(wěn)定接地，可在鐵芯接地引出線中串入一個(gè)可調(diào)電阻，將電流限制在1A以下。

4、停電檢修，徹底排除鐵芯多點(diǎn)接地故障

如故障很嚴(yán)重，且有不斷發(fā)展的趨勢，嚴(yán)重威脅設(shè)備安全，在條件允許下，可對(duì)變壓器進(jìn)行吊罩檢修，徹底排除故障。

在吊罩檢修查找故障時(shí)，應(yīng)遵循以下幾個(gè)步驟：①外觀檢查。檢查鐵芯與夾件支板是否相碰，硅鋼片是否有波浪鼓起，上下夾件與鐵芯之間、鐵芯柱與拉板之間有無異物，夾件與油箱壁是否相碰，下鐵軛與箱底是否有異物橋接短路等，如未發(fā)現(xiàn)異常，則進(jìn)行下一步試驗(yàn)②直流法。將鐵心與夾件的連接片打開，在鐵軛兩側(cè)的硅鋼片上通人6V的直流，然后用直流電壓表依次測量各級(jí)硅鋼片間的電壓，當(dāng)電壓等于零或者表針指示反向時(shí)，則可認(rèn)為該處是故障接地點(diǎn)。③交流法。將變壓器低壓繞組接人220—380V交流電壓，高壓側(cè)與中壓側(cè)短路接地，此時(shí)鐵心中有磁通存在。如果有多點(diǎn)接地故障時(shí)，用毫安表測量會(huì)出現(xiàn)電流（鐵心和夾件的連接片應(yīng)打開）。用毫安表沿鐵軛各級(jí)逐點(diǎn)測量，當(dāng)毫安表中電流為零時(shí)，則該處為故障點(diǎn)。這種測電流法比測電壓法準(zhǔn)確、直觀。若用②③兩種方法，仍查不出故障點(diǎn)，最后可確定為鐵心下夾件與鐵軛階梯間的木塊受潮或表面有油泥。將油泥清理干凈后，進(jìn)行干燥處理，故障可排除?！銓?duì)變壓器油進(jìn)行微水分析可發(fā)現(xiàn)是否受潮。④鐵心加壓法。就是將鐵心的正常接地點(diǎn)斷開，用交流試驗(yàn)裝置給鐵心加電壓，若故障點(diǎn)接觸不牢固，在升壓過程中會(huì)聽到放電聲，根據(jù)放電火花可觀察到故障點(diǎn)。當(dāng)試驗(yàn)裝置電流增大時(shí)，電壓升不上去，沒有放電現(xiàn)象，說明接地故障點(diǎn)很穩(wěn)固，此時(shí)可采用下述的電流法。⑤鐵心加大電流法。也是將鐵心的正常接地點(diǎn)斷開，用電焊機(jī)裝置給鐵心加電流。當(dāng)電流逐漸增大，且鐵心故障接地點(diǎn)電阻大時(shí)，故障點(diǎn)溫度升高很快，變壓器油將分解而冒煙，從而可以觀察到故障點(diǎn)部位。故障點(diǎn)是否消除可用鐵心加壓法驗(yàn)證。

三、兩起變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的分析處理實(shí)例

3.1實(shí)例1

新民220KV變電所2#主變2004年10月9日預(yù)試時(shí)發(fā)現(xiàn)其鐵芯絕緣電阻為0MΩ，遂按照鐵芯多點(diǎn)接地處理程序處理。

從下表1可以看出新民220KV變電所2#主變色譜分析數(shù)據(jù)無明顯變化，變壓器內(nèi)部無過熱現(xiàn)象發(fā)生。

從表2可以看出新民220KV變電所2#主變鐵芯絕緣電阻2002、2003年良好，2004年預(yù)試時(shí)突然降低，電阻為0MΩ，存在多點(diǎn)接地故障。

調(diào)閱新民220KV變電所2#主變運(yùn)行記錄發(fā)現(xiàn)由于新民220KV變電所2#主變負(fù)荷較小，新民220KV變電所2#主變2004年7月起停止運(yùn)行至10月預(yù)試時(shí)，判斷接地故障屬于不穩(wěn)定接地，可能是由于長期不運(yùn)行，油泥或金屬粉末短接導(dǎo)致鐵芯多點(diǎn)接地故障的發(fā)生，可以利用電容沖擊法解決。

2004年10月10日，采用2500V兆歐表，50uF電容充電60秒后升壓至370V對(duì)鐵心放電，變壓器內(nèi)一聲悶響，測試鐵心絕緣電阻恢復(fù)到8KΩ，再次對(duì)電容充電至500V進(jìn)行放電沖擊，變壓器內(nèi)再次傳來一聲悶響，鐵心絕緣電阻恢復(fù)到1500MΩ，結(jié)果正常，將變壓器潛油泵全開30分鐘循環(huán)后，鐵心電阻無變化，故障徹底消除。

3.2實(shí)例2

達(dá)蓮河220KV變電所2#主變長期鐵芯絕緣電阻接近0MΩ，按照鐵芯多點(diǎn)接地處理程序分析，從表3看其色譜分析數(shù)據(jù)無明顯變化，變壓器內(nèi)部無過熱現(xiàn)象發(fā)生。

從表4可以看出達(dá)蓮河220KV變電所2#主變鐵芯絕緣電阻歷年處于接近0MΩ，存在多點(diǎn)接地故障。

由于達(dá)蓮河220KV變電所2#主變鐵芯多點(diǎn)接地故障長期存在，調(diào)閱達(dá)蓮河220KV變電所2#主變運(yùn)行記錄無異?，F(xiàn)象，無法有效區(qū)分接地類型，遂加強(qiáng)了對(duì)達(dá)蓮河220KV變電所2#主變的監(jiān)視工作，堅(jiān)持對(duì)運(yùn)行中鐵芯接地電流進(jìn)行監(jiān)視（電流值為3mA，在允許范圍內(nèi)），并安排停電吊罩檢修。

2004年12月9日對(duì)達(dá)蓮河220KV變電所2#主變吊罩檢修，首先外觀檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器下鐵軛與箱底有金屬屑橋接短路現(xiàn)象，清除金屬屑并用變壓器油沖洗箱底后測試鐵芯絕緣電阻，絕緣電阻恢復(fù)到3000 MΩ，故障排除。

四、結(jié)束語

出現(xiàn)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確地診斷故障類型，確定相應(yīng)的處理方式，對(duì)于油泥等不穩(wěn)定接地故障，不宜盲目采取吊罩檢修方法，可用電容沖擊法排除，以免造成人力資源的浪費(fèi)和停電損失。

參考文獻(xiàn)

[1]馬良騰，王守杰.變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障的原因及處理.電子技術(shù)，1999，23（3）：44-46.

[2]閻永明.變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障的檢測與處理.山西電力技術(shù)，2001/01

[3]查軍.變壓器鐵心故障的分析及處理 高電壓技術(shù)，2002/03