变压器铁芯接地故障诊断与处理

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〔摘要〕分析铁芯多点接地的危害，产生铁芯多点接地的因素，介绍如何判断和处理铁芯故障的方法。

〔关键词〕变压器铁芯接地故障处理

1变压器铁芯多点接地故障的危害和原因

1.1铁芯多点接地故障的危害变压器正常运行时，是不允许铁芯多点接地的。因为变压器正常运行中，绕组周围存在着交变的磁场，由于电磁感应的作用，高压绕组与低压绕组之间，低压绕组与铁芯之间，铁芯与外壳之间都存在着寄生电容，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用，使铁芯对地产生悬浮电位。由于铁芯及其它金属构件与绕组的距离不相等，使各构件之间存在着电位差，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电。这种放电是断续的，长期下去，对变压器油和固体绝缘都有不良影响。为了消除这种现象，把铁芯与外壳可靠地连接起来，使它与外壳等电位，但当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时，接地点就会形成闭合回路，造成环流，引起局部过热，导致油分解，绝缘性能下降，严重时，会使铁芯硅钢片烧坏，造成主变重大事故。

1.2铁芯接地故障原因

(1)安装时疏忽使铁芯碰壳，碰夹件。

(2)穿芯螺栓钢座套过长与硅钢片短接。

(3)铁芯绝缘受潮或损伤，导致铁芯高阻多点接地。

(4)潜油泵轴承磨损，产生金属粉末，形成桥路，造成箱底与铁轭多点接地。

(5)接地片因加工工艺和设计不良造成短路。

(6)由于附件引起的多点接地。

(7)由遗落在主变内的金属异物和铁芯工艺不良产生毛刺、铁锈与焊渣等因素引起接地。

2变压器铁芯多点接地故障的几种处理方法

2.1对于铁心有外引接地线时，可在铁心接地回路上串接电阻，以限制铁心接地电流，此方法只能作为应急措施采用。

2.2对于金属异物造成的铁心接地故障，进行吊罩检查，可以发现问题。

2.3对于由铁心毛刺、金属粉末堆积引起的接地故障，用以下方法处理效果较明显。

(1)电容放电冲击法；

(2)交流电弧法；

(3)大电流冲击法，即采用电焊机。

3变压器铁芯多点接地故障的判断及处理

现以龙洞堡1号主变为例介绍如何分析、判断和处理铁芯多点接地故障。

3.1主变铁芯多点接地故障判断该变压器为江西变压器厂制造，型号SFSZT-31500/110，容量31500kVA，1995年6月投入运行，1998年10月对该主变进行预防性试验时发现该主变铁芯对地绝缘电阻为零，判断为主变铁芯多点接地故障。当时系统不允许对变压器进行停电吊芯检查，只能根据以往油色谱试验数据以及上年高压试验数据进行分析。从电气试验数据看为正常，其中，绝缘电阻试验和介损试验所得数据均在合格范围内。

从色谱数据看，该主变没有出现过热现象，并可判断接地现象出现的时间不长，决定以油色谱试验对该主变进行跟踪，监视故障点的产气速率。

3.2油色谱跟踪试验分析

预试后，加强对油化试验的数据分析，油色谱跟踪的数据如表1、2、3所示。

取样日期为1999-06-11，试验日期为1999-06-11；试验时大气压为101.3Pa，环境温度为20℃。

对上述数据分析后认为：(1)总烃为224.5μl/L，(标准值不大于150μl/L)，其中以甲烷、乙烯为主要成份，特征气体的比值编码为022，是高于700℃高温范围的热故障，根据经验公式，即T=lg322[C2H4/C2H6]+525，估算为861.5℃，并用总烃安伏曲线法判断为磁路故障过热；(2)虽然C2H2为3.6μl/L，可能由于高温过热产生的，变压器内部存在电弧放电的可能性很小；(3)1999年3月至6月总烃相对产气速率为9.38%/mon，且各种特征气体产气速率都有逐渐上升的趋势；(4)当总烃含量超过注意值时，并且CO含量大于300μl/L时，可能存在固体绝缘过热故障。通过以上几点可以判断铁芯接地缺陷有加剧发展的趋势，为避免故障扩大和引起铁芯损坏以致影响主变的正常运行，决定提前对该主变进行大修。

3.3主变吊芯检查

在6月17日通过对1号主变吊芯检查，结果如下：

(1)检查各间隙，槽部没有发现异物；

(2)用铁丝对铁芯底部进行清理，也没有发现情况；

(3)测量压板连片的绝缘均为10000M以上；

(4)测量穿芯螺栓绝缘时，发现右上的穿芯螺栓对铁芯绝缘为零。对该螺栓进一步检查时发现端部的绝缘套过短，螺栓压破绝缘套与上夹件相碰。当时曾怀疑穿芯螺栓穿过铁芯时与铁芯相碰而引起接地，因此用绝缘纸板把穿芯螺栓垫起，再对穿芯螺栓与铁芯摇绝缘为10000M以上，说明穿芯螺栓内部并没有与铁芯接触，只是由于主变受到冲击和振动时，使穿芯螺栓移位，造成端部与上夹件接触。再对铁芯接地片仔细检查，没有发现有变色现象，可以判断该处没有很大的环流电流流过。用万用表测得铁芯对地电阻为54，并再次对上、下夹件，铁轭、芯柱等处进行检查，还是没有发现异常情况。随后决定采用交流法查找接地点，从低压侧加200V，用毫安表沿铁轭各级逐点测量，发现铁芯靠下部左侧的电流为零，可以初步判断该处为接地点。

3.4消除故障方法

通过以上综合分析，造成铁芯多点接地，可能是由于铁芯毛刺或悬浮物引起的接地故障。如果利用电焊机进行大电流冲击法，现场操作不方便，点焊时间不好掌握，易造成铁心绝缘受损。若采用兆欧表对电容器充电，再由电容器对变压器铁心放电的方法，也存在操作不便，且电容器参数不好选择的缺点。通过比较，决定用电容放电法进行处理，采用FCE-T型放电检验仪，输出电压0～750V，输出电流5kA，放电时间10～20μs，采用该检验仪主要是考虑该仪器的输出电流大，而时间极短，不会对铁芯绝缘造成危害。首先用100V电压对铁芯进行放电，此时听到左下角有放电声，用万用表测得铁芯对地电阻为1.5M，考虑铁芯对地绝缘垫片较薄，升到600V电压再次冲击，第3次升压后再冲击时已听不到放电声。立即用摇表测得铁芯绝缘为1000M，说明故障点已消除。

4结论

(1)发现铁芯多点接地故障时，可采用气相色谱法和监视接地电流来跟踪监测。

(2)可以通过直流法和交流法来判断铁芯故障点。

(3)由铁芯毛刺或浮物引起的接地故障可采用电容放电的方式，但要注意电压的大小，此方法不需要对变压器进行吊罩，可减少停电时间，提高供电可靠性。

(4)在主变安装和大修时，要注意对主变内部的清理工作，特别对铁芯槽和各间隙处要用油或氮气来冲吹清理。