及早的發現故障、準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，以下是小編蒐集整理的一篇探究變壓器鐵芯接地故障檢測與處理的論文範文，歡迎閱讀參考。
摘 要：變壓器是電力系統中至關重要的組成部分，變壓器的正常執行是電力系統穩定性的保障。本文針對最常見的變壓器故障之一鐵芯多點接地故障進行分析。結合實際情況闡述了變壓器多點故障接地型別、判別方法、故障點的檢測，總結了排除故障的方法。對變壓器的安全穩定執行起到了指導性作用。
關鍵詞：變壓器鐵芯;多點故障接地;故障檢測;分析處理
引言
隨著我國經濟發展，電力系統的負荷大幅度增加，大機組、大電網、高電壓和遠距離輸電的不斷髮展，高電壓等級、大容量變壓器的安全穩定執行也越來越受電力部門關注。
電力系統主變壓器最常見故障之一就是鐵芯多點接地故障，國產的大中型變壓器一般用套管把鐵芯連線在油箱體外部接地，使鐵芯與地等零電位，以避免鐵芯在繞組形成的不均勻電場作用下產生對地電位，出現放電現象。但是，如果鐵芯因某種原因在非正常接地點又出現接地(即鐵芯故障接地)時，該接地與正常接地之間就形成閉合迴路，鐵芯線上圈電場作用下產生感應電勢，形成環流，從而造成鐵芯區域性短路過熱，甚至燒損鐵芯。另外，該電流熔斷鐵芯間的接地片與接地點後，鐵芯放電還能使變壓器油分解、損壞固體絕緣，導致事故發生。
據統計，因鐵芯多點故障接地造成的事故，佔變壓器總事故前列[1]，尤其是大型變壓器出現該事故的臺數佔運行臺數的2%～4%。因此，變壓器鐵芯多點故障接地的危害不可小視，必須及時的進行判斷分析，檢測出故障點，作出正確方案排除故障。本文結合實際工作經驗，對變壓器鐵芯多點接地故障進行詳細的分析處理。
1 鐵芯故障接地的型別
變壓器鐵芯故障接地型別可概括為兩類[2]：
(1)在製造安裝檢修過程中造成的故障接地。具體情況有：鐵芯矽鋼片曲翹或有毛刺，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;安裝完畢後未將油箱頂蓋上運輸用的定位釘處理，導致鐵芯碰殼等等。
(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、油泥、纖維等具有導電性質的懸浮物，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電“小橋”;潛油泵軸承磨損，金屬粉末進入油中沉澱在底部，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。
2鐵芯故障接地的判斷
2.1主要特徵
鐵芯故障接地的主要特徵有：
變壓器鐵芯在非正常接地點接地時，接地點間會形成閉合迴路，感應電動勢形成環路，產生鐵芯區域性過熱;當多點接地嚴重時，又較長時間未處理，變壓器連續執行將導致油及繞組也過熱，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，甚至燒燬;較長時間多點接地，使油浸變壓器油劣化而產生可燃性氣體，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;嚴重的多點接地，會使接地線燒斷，使變壓器失去正常點接地，後果不堪設想;變壓器油因溫升而分解，總烴超標。多點接地也會引起放電現象;
2.2判斷方法
根據鐵芯故障接地的特徵，相應的有以下判斷方法。
(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構，變壓器鐵芯通過小套管與外殼上的`一條扁鐵連線，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連線在一起，再測量銅芯塑料線中的電流。正常時無電流回路，電流為零;鐵芯故障接地後，在地線上有環流產生，如果電流大於1A，鐵芯可能有明顯的故障接地。
由於變壓器周圍存在較強的漏磁通，影響電流測量的準確性。建議測量時先將鉗型表緊貼地線外部測得第1次資料(為干擾電流)，然後把地線鉗入測得第2次資料，把後者減去前者就可得到較為準確的地線電流。
(3)測量空載電流與空載損耗。對變壓器進行空載試驗，正常時其試驗結果應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，並根據國家標準GB7252-1987與GB/T7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》，由總烴量及三比值編碼判斷故障性質。
如果我們把以上幾種方法結合起來共同判斷鐵芯是否故障接地，效果會更好。
2.3應用舉例
我地一臺SZ9-Z-31500/110型主變，使用者反映去年下半年瓦斯繼電器多次動作，後被迫停運。在執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%，大於出廠值的1.8%，空載損耗也接近出廠值的3倍。後經氣相色譜分析，主變壓器油中氣體成份如表1所示。
3 故障接地點的檢測
經過檢查判斷是鐵芯故障接地後，還要進一步檢測出故障接地點，以便排除故障。檢測時分兩個步驟進行。
3.1 外觀檢查
變壓器吊罩後，對整個鐵芯、夾件等進行仔細觀察，從外觀上直接尋找故障接地點。例如上述變壓器在吊罩後檢查時發現絕緣層老化脫落的雜物，鐵芯底部有一些雜質，且在鐵芯柱底部有一小塊矽鋼片下腳料，造成故障接地，此外還可見灼燒痕跡。 3.2 儀表檢測
在外觀觀察不能明顯發現故障接地點，或不能確定是哪級矽鋼片接地時，可用儀表進行檢測。首先開啟鐵芯與夾件的連線片，即斷開正常接地點。然後在鐵軛兩側的矽鋼片上接上6V的直流電源，再用電壓表逐步測量各級矽鋼片對地的電壓，如圖1(a)所示。當電壓為零或為負值時，電壓表所測矽鋼片故障接地。也可在低壓繞組上加上很低的交流電壓，讓鐵芯中具有交變磁通，再用毫安表依次測量各級矽鋼片，如圖1(b)所示。當電流指示為零時，毫安表所接矽鋼片接地。
另外，對於間斷性接地，還可開啟鐵芯接地套管的接地線，接上1000～2500V的兆歐搖表進行搖測，同時觀察鐵芯各處，有發電現象的地方即為故障接地點。
4 鐵芯故障接地的排除
在確定鐵芯故障接地之後，就可採取以下方面的措施予以排除。
4.1主變壓器可以停運的鐵芯接地故障排除
當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行排除：
(1)對於製造安裝檢修過程中出現的故障接地，找出故障點後針對性的做好處理就行了。如修整矽鋼片，除去毛刺，以免矽鋼片碰殼、碰夾件;縮短溫度計座套的長度;縮短上夾件壓螺釘的長度，使鋼壓板不觸及螺釘;清除箱底遺漏的雜物，特別是金屬物;安裝完畢後拆除油箱頂蓋上運輸用的定位螺釘或將其翻轉等等。
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，吊罩後使用直流法檢測鐵芯故障接地點，進一步檢查是鐵芯某矽鋼片毛刺對箱底短路接地。我們採用電容放電法，通以大電流把毛刺燒掉後，故障得以排除。
(2)導電粉塵沉積箱底。首先清除沉積的髒物：可在8#鐵絲上均勻半疊式的纏上乾淨的白布帶，並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，把底部所有髒物清出;另外，對於鐵芯下部及絕緣墊上的鐵鏽油泥也要清除乾淨;最後用油徑板式濾油機把髒物殘渣吸濾掉。然後測取鐵芯對地的絕緣電阻，如果阻值>1000 MΩ則滿足要求了。
(3)夾件內側與鐵芯的絕緣表面上有沉積物形成接地。此時可採用放電衝擊法排除故障。如一臺SFZ9-10000/66型主變，出現上述故障後鐵芯絕緣電阻僅為1MΩ，我們利用高壓電氣試驗用的升壓變壓器T2對鐵芯進行衝擊放電，接線圖如圖2(a)所示。操作時把調壓器T2的輸出電壓慢慢升高，當電壓接近1000V時，聽見線圈內“砰”的一聲響，這時開啟開關K，測得鐵芯絕緣電阻為10MΩ。接著繼續升高電壓，當上升到1600V時，線圈內又是“砰”的一聲響，同上再測絕緣電阻為600MΩ。再又繼續升壓到2100V時，隨著線圈內“砰”的一聲響，鐵芯的絕緣電阻測得為1500MΩ，消除了接地故障。[3]另外也可採用電容放電衝擊排除接地故障，如圖2(b)所示。先把開關K合“1”端，對電容器C充電，待電容器充滿電後，把K合“2”端，對鐵芯故障放電。反覆幾次，便可消除故障。圖中電容C取10μF、4KV。注意無論採用哪種方法放電，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(如專門製造修理廠)，可直接更換掉受潮的絕緣件。在現場不具備更換條件時，可採取對受潮部位進行去潮處理的方法。
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，我們在下節油箱裡加入變壓器油，使油高出箱底100mm左右。再在箱底下面中間部位的地方(要求不對準墊腳鐵)放一個20KW的電爐，電爐絲距箱底約100mm，進行加熱。接著用壓力式濾油機或真空濾油機對變壓器脫水，整個處理過程40～50h。後測鐵芯絕緣電阻為3000MΩ，符合要求。應注意在加熱過程中要視情況調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，更換後要求鐵芯對地的絕緣電阻大於1000MΩ。如一臺2000KVA的變壓器，吊芯檢查發現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。
4.2 主變壓器不能停電的應急處理
發現鐵芯存在故障接地後，而系統執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迴路中串接電阻，限制鐵芯接地迴路中的環流，避免油中氣體的進一步分解，防止故障的進一步惡化。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，然後計算出所串接的電阻值，最後選擇恰當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，鐵芯故障接地後，測得接地環流28A，開路電壓22V，則接地迴路電阻為22/28=0.8Ω。要求串接電阻後的環流不超過0.2A，那麼所串電阻值為22/0.2-0.8=109.2Ω，取110Ω;電阻的功率為0.22×110=4.4W，取8W，以避免燒壞電阻後鐵芯開路。要注意限流電阻不能太大，以保證鐵芯基本處於地電位;但也不能太小，否則環流依然偏大。經驗表明，限流在0.1～0.3A比較恰當。
長期以來，我們採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。
5結論
變壓器的接地故障直接引起變壓器的正常穩定執行，及早的發現故障、準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。通過對變壓器故障接地型別、檢測與處理方法的分析[4，5]，為電力執行與檢修人員提供了指導性作用。
參考文獻
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