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淺析變壓器鐵芯接地故障檢測與處理
及早的發(fā)現(xiàn)故障、準(zhǔn)確的檢測故障點和正確的排除故障對電力檢修是及其重要的，以下是小編為大家整理的淺析變壓器鐵芯接地故障檢測與處理相關(guān)內(nèi)容，僅供參考，希望能夠幫助大家。
鐵芯故障接地的類型
變壓器鐵芯故障接地類型可概括為兩類：
(1)在制造安裝檢修過程中造成的故障接地。具體情況有：鐵芯硅鋼片曲翹或有毛刺，扎破絕緣板接觸夾件；溫度計座套過長，和夾件、鐵軛或鐵芯柱相碰；鋼壓板通過上夾件碰鐵芯；遺漏金屬物使鐵芯和油箱連通；安裝完畢后未將油箱頂蓋上運輸用的定位釘處理，導(dǎo)致鐵芯碰殼等等。
(2)在使用過程中造成的故障接地。具體情況有：變壓器油中的雜質(zhì)、油泥、纖維等具有導(dǎo)電性質(zhì)的懸浮物，在電場作用下附著在鐵芯下部的絕緣硬紙板上，形成使鐵芯和油箱連通的導(dǎo)電“小橋”；潛油泵軸承磨損，金屬粉末進(jìn)入油中沉淀在底部，使鐵芯和油箱底接通；線圈鋼壓板與上夾件心壓螺釘之間的絕緣損壞；鋼墊腳與鐵芯之間的絕緣受潮；鐵芯與夾件的絕緣受潮；穿心螺桿絕緣套損壞；受變壓器近端短路或振動的影響，鐵芯上夾件受力向上頂，下夾件受力向下壓，使穿心螺桿鋼座與鐵芯末級短路等等。
鐵芯故障接地的判斷
1、主要特征
鐵芯故障接地的主要特征有：
變壓器鐵芯在非正常接地點接地時，接地點間會形成閉合回路，感應(yīng)電動勢形成環(huán)路，產(chǎn)生鐵芯局部過熱；當(dāng)多點接地嚴(yán)重時，又較長時間未處理，變壓器連續(xù)運行將導(dǎo)致油及繞組也過熱，使油紙絕緣逐漸老化，引起鐵芯疊片兩片絕緣層老化而脫落，將引起更大的鐵芯過熱，甚至燒毀；較長時間多點接地，使油浸變壓器油劣化而產(chǎn)生可燃性氣體，使氣體繼電器動作；因鐵芯過熱使器身中木質(zhì)墊塊及夾件碳化；
用搖表測量鐵芯絕緣電阻，明顯降低；接地線上的電流明顯增大；嚴(yán)重的多點接地，會使接地線燒斷，使變壓器失去正常點接地，后果不堪設(shè)想；變壓器油因溫升而分解，總烴超標(biāo)。多點接地也會引起放電現(xiàn)象；
2、判斷方法
根據(jù)鐵芯故障接地的特征，相應(yīng)的有以下判斷方法。
(1)測量鐵芯的絕緣電阻。斷開鐵芯正常接地點，用兆歐搖表測量鐵芯對地絕緣。如果我們測得鐵芯的絕緣電阻值很小，甚至為零，則鐵芯可能存在故障接地。
(2)測量接地線上的電流。目前大中型變壓器一般是鐘罩式結(jié)構(gòu)，變壓器鐵芯通過小套管與外殼上的一條扁鐵連接，再通過箱體的接地線接地。我們可用鉗型電流表測量接地線上的電流，如果不方便測量時，可用50mm2的銅芯塑料線將小套管與箱底的接地網(wǎng)連接在一起，再測量銅芯塑料線中的電流。正常時無電流回路，電流為零；鐵芯故障接地后，在地線上有環(huán)流產(chǎn)生，如果電流大于1A，鐵芯可能有明顯的故障接地。
由于變壓器周圍存在較強的漏磁通，影響電流測量的準(zhǔn)確性。建議測量時先將鉗型表緊貼地線外部測得第1次數(shù)據(jù)(為干擾電流)，然后把地線鉗入測得第2次數(shù)據(jù)，把后者減去前者就可得到較為準(zhǔn)確的地線電流。
(3)測量空載電流與空載損耗。對變壓器進(jìn)行空載試驗，正常時其試驗結(jié)果應(yīng)與出廠值沒有太大的變化。如果鐵芯故障接地，其空載電流與空載損耗都較出廠值明顯增大。
(4)進(jìn)行氣相色譜分析。用氣相色譜分析法分析變壓器油中的氣體成份，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB7252-1987與GB/T7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》，由總烴量及三比值編碼判斷故障性質(zhì)。
如果我們把以上幾種方法結(jié)合起來共同判斷鐵芯是否故障接地，效果會更好。
3、應(yīng)用舉例
我地一臺SZ9-Z-31500/110型主變，用戶反映去年下半年瓦斯繼電器多次動作，后被迫停運。在運行時測得接地線上的電流為0.9A；兆歐表測得鐵芯的絕緣電阻為0.369MΩ，A相空載電流為額定電流的4.5%，大于出廠值的1.8%，空載損耗也接近出廠值的3倍。后經(jīng)氣相色譜分析，主變壓器油中氣體成份如表1所示。
鐵芯故障接地的排除
在確定鐵芯故障接地之后，就可采取以下方面的措施予以排除。
1、主變壓器可以停運的鐵芯接地故障排除
當(dāng)主變壓器可以停運檢修時，可以從以下幾點對鐵芯接地故障進(jìn)行排除：
(1)對于制造安裝檢修過程中出現(xiàn)的故障接地，找出故障點后針對性的做好處理就行了。如修整硅鋼片，除去毛刺，以免硅鋼片碰殼、碰夾件；縮短溫度計座套的長度；縮短上夾件壓螺釘?shù)拈L度，使鋼壓板不觸及螺釘；清除箱底遺漏的雜物，特別是金屬物；安裝完畢后拆除油箱頂蓋上運輸用的定位螺釘或?qū)⑵浞D(zhuǎn)等等。
如有一臺110KV變電站的主變，用2500V搖表檢查鐵芯對地的絕緣電阻為零，初步確定為鐵芯故障接地，吊罩后使用直流法檢測鐵芯故障接地點，進(jìn)一步檢查是鐵芯某硅鋼片毛刺對箱底短路接地。我們采用電容放電法，通以大電流把毛刺燒掉后，故障得以排除。
(2)導(dǎo)電粉塵沉積箱底。首先清除沉積的臟物：可在8#鐵絲上均勻半疊式的纏上干凈的白布帶，并把它穿過鐵芯與箱底之間的空隙，由兩人在鐵芯底部來回拉動，把底部所有臟物清出；另外，對于鐵芯下部及絕緣墊上的鐵銹油泥也要清除干凈；最后用油徑板式濾油機(jī)把臟物殘渣吸濾掉。然后測取鐵芯對地的絕緣電阻，如果阻值>1000 MΩ則滿足要求了。
(3)夾件內(nèi)側(cè)與鐵芯的絕緣表面上有沉積物形成接地。此時可采用放電沖擊法排除故障。如一臺SFZ9-10000/66型主變，出現(xiàn)上述故障后鐵芯絕緣電阻僅為1MΩ，我們利用高壓電氣試驗用的升壓變壓器T2對鐵芯進(jìn)行沖擊放電，接線圖如圖2(a)所示。操作時把調(diào)壓器T2的輸出電壓慢慢升高，當(dāng)電壓接近1000V時，聽見線圈內(nèi)“砰”的一聲響，這時打開開關(guān)K，測得鐵芯絕緣電阻為10MΩ。接著繼續(xù)升高電壓，當(dāng)上升到1600V時，線圈內(nèi)又是“砰”的一聲響，同上再測絕緣電阻為600MΩ。再又繼續(xù)升壓到2100V時，隨著線圈內(nèi)“砰”的一聲響，鐵芯的絕緣電阻測得為1500MΩ，消除了接地故障。[3]另外也可采用電容放電沖擊排除接地故障，如圖2(b)所示。先把開關(guān)K合“1”端，對電容器C充電，待電容器充滿電后，把K合“2”端，對鐵芯故障放電。反復(fù)幾次，便可消除故障。圖中電容C取10μF、4KV。注意無論采用哪種方法放電，操作時最高輸出電壓不超過2500V。
(4)絕緣件受潮。在條件允許的情況下(如專門制造修理廠)，可直接更換掉受潮的絕緣件。在現(xiàn)場不具備更換條件時，可采取對受潮部位進(jìn)行去潮處理的方法。
腳絕緣紙板及木塊受潮引起鐵芯絕緣電阻<1000MΩ。在不方便更換的情況下，我們在下節(jié)油箱里加入變壓器油，使油高出箱底100mm左右。再在箱底下面中間部位的地方(要求不對準(zhǔn)墊腳鐵)放一個20KW的電爐，電爐絲距箱底約100mm，進(jìn)行加熱。接著用壓力式濾油機(jī)或真空濾油機(jī)對變壓器脫水，整個處理過程40～50h。后測鐵芯絕緣電阻為3000MΩ，符合要求。應(yīng)注意在加熱過程中要視情況調(diào)整電爐距箱底的距離，太近會烤壞墊腳絕緣紙板和木塊，太遠(yuǎn)加熱的效果差。
(5)絕緣件受損。一般需要更換受損的絕緣件，更換后要求鐵芯對地的絕緣電阻大于1000MΩ。如一臺2000KVA的變壓器，吊芯檢查發(fā)現(xiàn)A、B兩相之間的穿心螺桿對鐵芯的絕緣電阻僅為8MΩ，是低壓側(cè)的鋼座與鐵芯末級的絕緣紙板損壞。我們先取出該穿心螺桿的鋼座，在螺桿故障端墊上絕緣紙板，加上鋼墊圈，上好螺母，測得該螺桿與鐵芯的絕緣電阻為2000MΩ，消除了故障。
2、主變壓器不能停電的應(yīng)急處理
發(fā)現(xiàn)鐵芯存在故障接地后，而系統(tǒng)運行方式又暫不允許長時間停運，此時可在變壓器鐵芯外引接地回路中串接電阻，限制鐵芯接地回路中的環(huán)流，避免油中氣體的進(jìn)一步分解，防止故障的進(jìn)一步惡化。具體的做法是：先用鉗形電流表測得外引接地線上的電流及接地線的開路電壓，然后計算出所串接的電阻值，最后選擇恰當(dāng)容量的電阻串接回路中。實踐中我們對一臺暫不能停運的變壓器，鐵芯故障接地后，測得接地環(huán)流28A，開路電壓22V，則接地回路電阻為22/28=0.8Ω。要求串接電阻后的環(huán)流不超過0.2A，那么所串電阻值為22/0.2-0.8=109.2Ω，取110Ω；電阻的功率為0.22×110=4.4W，取8W，以避免燒壞電阻后鐵芯開路。要注意限流電阻不能太大，以保證鐵芯基本處于地電位；但也不能太小，否則環(huán)流依然偏大。經(jīng)驗表明，限流在0.1～0.3A比較恰當(dāng)。
長期以來，我們采用上述一些方法分析判斷檢測與處理變壓器鐵芯的故障接地，收到了良好的效果。
鐵心多點接地故障
1.鐵心下夾件墊腳與鐵軌間的絕緣紙板脫落或破損，使墊腳鐵扼處疊片相碰造成接地
2.由于潛油泵軸磨損，金屬粉末進(jìn)入油箱中，淤積油箱底下，在電磁力作用下形成橋路，將下鐵轆與墊腳或箱底接通，形成多點接地
3.油箱蓋上的溫度計座套過長，與上夾件或鐵扼、旁柱邊沿相碰，構(gòu)成新的接地點
4.下夾件與鐵扼階梯間的木墊塊受潮或表面不清潔，附有較多的油泥使其絕緣電阻值降為零時，構(gòu)成了多點接地;
5.油箱中落入鐵釘、焊條頭等金屬異物使鐵心疊片與箱體溝通，形成接地
6.變壓器安裝完后未將油箱頂蓋上用于運輸?shù)亩ㄎ讳N翻過來或去掉，構(gòu)成多點接地。
鐵心過熱接地故障
1.引起變壓器鐵心過熱的故障原因有多方面：如繞組短路過載運行、鐵心本身接地不良及異常接地、鐵心片間短路或鐵心局部短路、鐵扼螺桿接地、鐵心漏磁、鐵心局部短路、電源電壓高、鐵心冷卻油道堵塞等。除上述之外，油循環(huán)不暢或箱內(nèi)油量少、油劣化，鐵心疊片周圍毛刺大，疊鐵心片時縫隙不均等都可能引起鐵心過熱故障。
2.鐵心局部過熱故障部位基本上都在鐵心和夾件上。如果運行中的變壓器出現(xiàn)鐵心過熱，特別是發(fā)生局部過熱故障將產(chǎn)生特征氣體H2、CH4、C2H2、C2H6，色譜分析發(fā)現(xiàn)油中溶解氣體組分含量超標(biāo)。
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