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變壓器鐵芯多點接地,是變壓器較常見故障之一,據 電力公司2001年統計,鐵芯接地故障占變壓器故障42%的比例,這類故障輕者造成鐵芯局部過熱,重者造成鐵芯局部燒損。由于發生多點接地時故障點的位置不同,對查找和處理都有一定的難度。
1危害和原因
1.1鐵芯多點接地故障的危害
變壓器正常運行時,是不允許鐵芯多點接地的。因為變壓器正常運行中,繞組周圍存在著交變的磁場,由于電磁感應的作用,高壓繞組與低壓繞組之間,低壓繞組與鐵芯之間,鐵芯與外殼之間都存在著寄生電容,帶電繞組將通過寄生電容的耦合作用,使鐵芯對地產生懸浮點位。由于鐵芯及其他金屬構件與繞組的距離不相等,使各構件之間存在著電位差,當兩點之間的電位差達到能夠擊穿其間的絕緣時,便產生火花放電。這種放電是斷續的,長期下去對變壓器油和固體絕緣都有不良影響,為了消除這種現象,把鐵芯與外殼可靠地連接起來,使它與外殼等電位,但當鐵芯或其他金屬構件有兩點或多點接地時,接地點就會形成閉合回路,造成環流,引起局部過熱,導致油分解,絕緣性能下降,嚴重時,會使鐵芯硅鋼片燒壞,造成主變重大事故。
1.2 鐵芯接地故障原因
(1)安裝時疏忽使鐵芯碰殼,碰夾件。
(2)穿芯螺栓鋼座套過長與硅鋼片短接。
(3)鐵芯絕緣受潮或損壞,導致鐵芯高阻多點接地。
(4)潛油泵軸承磨損,產生金屬粉末,形成橋路,造成箱底與鐵軛多點接地。
(5)接地片因加工工藝和設計不良造成短路。
(6)由于附件引起的多點接地。
(7) 由遺落在主變內的金屬異物和鐵芯工藝不良產生的毛刺、鐵銹與焊渣等因素引起接地。
2處理方法
2.1 對于鐵芯有外引接地線時,可在鐵芯接地回路上串接電阻,以限制鐵芯接地電流,此方法只能作為應急措施采用。
2.2 對于金屬異物造成的鐵芯接地故障,進行吊罩檢查,可以發現問題。
2.3 對于由鐵芯毛刺、金屬粉末堆積引起的接地故障,用以下方法處理效果較明顯。
(1)電容放電沖擊法。
(2)交流電弧法。
(3)大電流沖擊法,即采用電焊機。
3 鐵芯多點接地故障判斷及處理
現以豐鎮電廠#1主變為例介紹如何分析、判斷和處理鐵芯多點接地故障。
3.1豐鎮電廠
#1主變壓器是保定變壓器廠生產,型號為SFP-240000/220,在1993年1月底投入使用,4月發現主變鐵芯多點接地。當時實測的環流為7.,萬用表實測鐵芯對地絕緣5kΩ,色譜分析未發現總烴超標。根據數據分析#1主變鐵芯接地故障不很嚴重,決定采取臨時措施,在鐵芯工作接地串接一電阻將環流限制在100mA以下,同時定期對環流和串聯電阻電壓進行測量,加強絕緣油的色譜分析。變壓器工作接地串聯一300Ω電阻后,實際測量環流為37.5mA,鐵芯對地電壓12V,色譜分析正常,之后一直跟蹤監視故障點的產氣率。
3.2 油色譜跟蹤試驗分析
油色譜跟蹤的數據如表所示(單位:ppm )
測量日期 氫 一氧化碳 二氧化碳 甲烷 乙烷 乙炔 乙烯 總烴
1993.5.11 35.61 141.25 412.15 46.78 16.9 0 60.19 123.87
1993.5.17 44.51 140.58 405.30 47.01 15.52 0 57.93 120.46
1993.6.7 44.51 191.4 462.06 55.93 15.45 0 58.28 129.66
1993.6.21 43.5 271.67 724.06 58.51 19.06 0 74.03 151.6
1993.7.5 39.79 228.04 700.27 55.52 17.58 0 73.42 146.52
1993.7.21 45.83 276.25 824.62 52.98 16.35 0 73.19 142.52
1993.8.22 58.38 454.83 1109.79 47.52 19.23 0 59.1 125.85
1993.9.13 46.25 412.93 981.13 42.5 13.62 0 51.19 107.31
1993.10.9 45.69 446.88 1183.39 46.78 20 0.46 66.09 133.33
1993.11.3 32.31 481.51 959.53 46.12 16.15 0 59.79 122.06
1994.2.28 20.42 395.68 1156.36 37.43 26.45 0 55.89 119.77
1995.6.13 15.2 494.7 924.8 24.9 20.7 0.51 47.8 93.91
從1993年5月到1995年5月,總烴含量(100~150ppm)數據偏高說明變壓器內部有過熱點,但從總烴量上看,過熱點還不能說十分嚴重。
3.3 從多次測量鐵芯電壓來看,鐵芯電壓維持幾伏,未有大的變動,說明鐵芯多點接地是穩定的。
3.4 主變吊芯檢查
96年6月8日由保定變壓器廠、內蒙電科院、豐鎮發電廠共同對#1主變進行吊芯檢查,在吊起C相線圈后(線圈綁帶存在問題),用2500V搖表測量鐵芯絕緣電阻時,發現B相低壓側下夾件磁屏蔽處有放電聲,即為鐵芯接地點,如拆B相下夾件磁屏蔽必須吊出B相線圈,但是根據磁屏蔽的安裝結構特點,認為是金屬發絲類物體造成鐵芯多點接地故障。
3.5 消除故障方法
通過以上綜合分析,造成鐵芯多點接地,可能是由于鐵芯毛刺、焊渣或懸浮物引起的接地故障。如果利用電焊進行大電流沖擊法,現場操作不方便,點焊時間不好掌握,易造成鐵芯絕緣受損。通過比較決定用電容放電法進行處理,電容器瞬間放電產生的巨大電流將熔化或燒斷殘留雜物,或者電容器瞬間大沖擊電流chan生的電動力使殘留雜物移開原來位置。
UC ---電容電壓
C-----電容50Μf
K-----開關
利用開關K合到1側給電容充電,先充500V,充好后將開關迅速切換到2側放電,這樣多次觀察鐵芯放電或發熱點,未發現問題再充1000V電壓放電,高允許充到3000V電壓,幾次放電后,鐵芯接地現象消除了,測鐵芯對地絕緣為2500MΩ,滿足大于200MΩ的要求,測量線圈絕緣電阻、介損及漏泄電流與預試時基本相同。經過幾年的鐵芯接地電流監測和預試,均無異常,說明這種處理方法取得了預期效果。由此可見,即使不吊罩也可以采用電容放電沖擊法將懸浮物燒掉,有時也會將不穩定金屬沖掉,這種方法簡單快捷。當然有吊罩機會,結合濾油,采用電容放電沖擊法查找并處理鐵芯多點接地是非常理想的。
4 防范措施
一般在制造時認真清理內部的雜質,油質干凈,新變壓器安裝時,現場應吊罩檢查鐵芯夾件,同時認真清理油箱,積極開展運行變壓器的定期工作,發現鐵芯多點接地要及時消除。
5 結論
(1)發現鐵芯多點接地故障時,可采用氣相色譜法和監視接地電流來跟蹤監測。
(2)可以通過直流法和交流法來判斷鐵芯故障點。
(3)由鐵芯毛刺或浮物引起的接地故障可采用電容放電的方法,但要注意電壓大小,此方法不需要對變壓器進行吊罩,可減少停電時間,提高供電可靠性。
(4)在變壓器安裝和大修時,要注意對變壓器內部的清理工作,特別對鐵芯槽和各間隙處要用油或氮氣來沖吹清理。