牽引變壓器鐵心最小級疊片接地的分析及處理措施

【摘 要】在變壓器故障中，鐵心接地是一種常見的問題。通過分析我廠運(yùn)至現(xiàn)場后變壓器出現(xiàn)的鐵心接地問題，從而由我方人員通過不斷探索實(shí)踐，得到了一種合理的解決方案。以實(shí)際案例為依據(jù)，配合實(shí)驗(yàn)儀器輔助分析得出結(jié)論，并在最后給出解決問題的根本辦法。

【關(guān)鍵詞】牽引變壓器；鐵心；木墊塊；多點(diǎn)接地

0 引言

我廠有一批牽引變壓器，需發(fā)貨至福建，采用公路運(yùn)輸?shù)姆绞降诌_(dá)現(xiàn)場。眾所周知，鐵路牽引變電站，大多建設(shè)在遠(yuǎn)離市區(qū)的野外。在變電站沒有建成之前，基本上沒有現(xiàn)成的公路可走，其運(yùn)輸?shù)缆窏l件極其復(fù)雜。往往在出廠時各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都符合要求的合格產(chǎn)品，經(jīng)長途運(yùn)輸顛簸到現(xiàn)場，難免會有個別產(chǎn)品出現(xiàn)故障。為了能夠保證變壓器各項(xiàng)性能指標(biāo)正常，檢驗(yàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否完好，我方技術(shù)人員在產(chǎn)品到達(dá)現(xiàn)場后不吊罩的情況下，做了幾項(xiàng)檢測實(shí)驗(yàn)。其中一項(xiàng)就是鐵心絕緣電阻的實(shí)驗(yàn)。首先打開變壓器油箱上的鐵心接地片，采用5000V的兆歐表進(jìn)行搖測后發(fā)現(xiàn)，表盤讀數(shù)穩(wěn)定的接近在0歐姆的刻度上，復(fù)測后讀數(shù)還是0歐姆。從多次測量的數(shù)值判斷來看，鐵心電壓穩(wěn)定，未有太大的變動，說明鐵心多點(diǎn)接地是穩(wěn)定的。因此判斷變壓器有鐵心接地的現(xiàn)象，最后決定在現(xiàn)場進(jìn)行內(nèi)部檢查。抽完變壓器油后，技術(shù)人員通過人孔進(jìn)入到變壓器油箱內(nèi)部，經(jīng)過細(xì)致的檢查后發(fā)現(xiàn)，變壓器低壓側(cè)下鐵軛的最小級鐵心疊片出現(xiàn)松動并發(fā)生位移。疊片的橫向移動，導(dǎo)致鐵心片的尖角有部分翹起，直接頂在了下夾件腹板上，其中有一片已經(jīng)接近側(cè)梁處，從而導(dǎo)致多點(diǎn)接地。高壓側(cè)的鐵心疊片排列情況比低壓側(cè)要好，基本沒有松動，但是在以后的運(yùn)行中，也存在安全隱患。

1 鐵心接地的危害

變壓器在正常運(yùn)行時，鐵心只允許一點(diǎn)接地。為了讓鐵心的電位保持和大地的電位一樣，通常在鐵心的上鐵軛處，插入材質(zhì)為紫銅的接地片，通過接地套管引出。為了方便實(shí)驗(yàn)，往往用銅排引下至方便操作的位置。

變壓器在正常運(yùn)行時，鐵心只允許一點(diǎn)接地。在電磁感應(yīng)的作用下，繞組之間，繞組與鐵心之間，鐵心與油箱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，使鐵心對地產(chǎn)生懸浮點(diǎn)位。由于鐵心及其他金屬部件與繞組的距離不相等，使各部件之間存在著電位差，當(dāng)其擊穿部件之間的絕緣時，便產(chǎn)生了電火花。為了消除這種隱患，把鐵心與外殼可靠地連接起來，使它與外殼等電位。

鐵心接點(diǎn)故障的危害，歸納一下，主要有以下幾個方面：

1）在鐵心中產(chǎn)生渦流，使鐵心損耗增加增加。

2）鐵心接地的處數(shù)較多時，且較長時間未處理，變壓器連續(xù)運(yùn)行將導(dǎo)致變壓器油及繞組溫度過高，加快變壓器油和絕緣材料的老化速度。這樣會引起鐵心疊片絕緣層的老化而脫落，勢必會引起鐵心溫升更高，嚴(yán)重時將會出現(xiàn)絕緣燒毀的嚴(yán)重后果。

3）鐵心多點(diǎn)接地后，局部過熱，使變壓器油不斷分解而產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致氣體繼電器發(fā)出報警信號或跳閘。

4）多點(diǎn)接地會引起放電現(xiàn)象。

2 鐵心接地的原因

變壓器鐵心單點(diǎn)或者多點(diǎn)接地是一種常見的故障，歸納起來主要有一下幾點(diǎn)引起的。

1）穿心螺栓的螺孔如果開偏，穿螺栓時鐵心硅鋼片受外力作用，靠外邊的硅鋼片會向外膨脹，并進(jìn)入套座內(nèi)與套管相接，造成鐵心多點(diǎn)接地。

2）夾件槽鋼套座孔開得過大或者套座不合格，組裝套座后歪斜，進(jìn)入夾件槽鋼孔內(nèi)，與鐵心凸起的邊片相接，引起鐵心多點(diǎn)接地。

3）變壓器鐵心在疊裝和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，因起吊繩子或者其他原因，使得鐵心疊片的邊角翹起，而碰到夾件腹板或者肢板等造成多點(diǎn)接地。

4）上夾件槽鋼與變壓器油箱頂蓋加強(qiáng)鐵相碰，引起夾件絕緣受損，也會引起鐵心多點(diǎn)接地故障。

5）在變壓器油箱噴砂打磨時，未將拐角或者死角處的鐵砂等清理干凈，在注油過程中，會將鐵砂吹起落到鐵心與絕緣件之間造成多點(diǎn)接地。

6）鐵心下夾件與夾件絕緣之間，假如夾件絕緣上受潮或者有較厚的油污等，使得電阻值接近零時，也會造成多點(diǎn)接地。

以上幾點(diǎn)是造成鐵心多點(diǎn)接地的主要原因。另外，因變壓器內(nèi)部的某些零件脫落，小間隙進(jìn)入焊渣或小銅線頭等，也會夠造成多點(diǎn)接地。當(dāng)發(fā)生鐵心多點(diǎn)接地后，主控室會有報警信號發(fā)出，工作人員應(yīng)當(dāng)采集瓦斯氣體以及油樣進(jìn)行全面檢查。假如輕瓦斯繼電器連續(xù)動作，應(yīng)將瓦斯氣體和絕緣油樣送到化驗(yàn)室進(jìn)行色譜分析，并測量鐵心接地電流。如經(jīng)分析和測量的確屬于鐵心多點(diǎn)接地故障，推薦采取以下措施。

1）假如故障是金屬雜質(zhì)停留在間隙內(nèi)引起的，此時應(yīng)降低變壓器負(fù)荷，嚴(yán)重時應(yīng)當(dāng)停止運(yùn)行變壓器。當(dāng)變壓器退出運(yùn)行后，絕緣油還處于熱狀態(tài)時，采取突然啟動強(qiáng)油裝置的辦法，在變壓器無勵磁的情況下，用循環(huán)油去沖散因磁性作用而匯集在一起的導(dǎo)磁雜質(zhì)，使得導(dǎo)磁雜質(zhì)在重力的作用下沉落到變壓器底部。

2）利用變壓器鐵心接地小套管，在小套管上串接電阻和電流表或加裝電流繼電器和警示裝置，以限制接地電流和監(jiān)視接地電流的增減趨勢。

3 鐵心接地故障的處理辦法

針對上述事故，我們想出了一套關(guān)于鐵心防松動的裝置，在產(chǎn)品出廠之前，器身套裝時就予以加裝。通過不斷的結(jié)構(gòu)調(diào)整和實(shí)際應(yīng)用，木墊塊的安裝位置及外形如圖1所示，下面做一個簡單的介紹。

木墊塊靠夾件腹板的一側(cè)，分兩個臺階，其中臺階1距夾件腹板的距離大致為20mm左右，和拉板絕緣基本平齊。臺階2距側(cè)梁板的距離為10mm左右。在夾件和側(cè)梁裝配好后，臺階1和臺階2分別受到夾件和頂緊螺桿的力N2作用，同時受到側(cè)梁N1的作用，使木墊塊緊緊的把鐵心從橫縱兩個方向上抗緊。而在側(cè)梁調(diào)節(jié)紙板的加工上，我們采用加長一邊的結(jié)構(gòu)，使調(diào)節(jié)紙板的一邊，直接延伸到拉板的位置。這樣，即便有疊片躥出，或者有尖角翹起的情況，也不會引起接地的情況。在木墊塊的加工上，需做切角處理，防止木墊塊和鐵心疊片尖角接縫處發(fā)生干涉。側(cè)梁處，在距側(cè)梁腹板下面提高100mm的地方，焊接一個50*50的直角等邊三角鐵，用于托起木墊塊。在側(cè)梁絕緣的設(shè)計上，我們選用和常規(guī)不一樣的方案。原來側(cè)梁絕緣是在絕緣板上開四個和側(cè)梁配合使用的通孔，在鐵芯立起時裝配完畢。現(xiàn)在我們將絕緣的開孔變?yōu)?個，即只開下面的2個孔，中間再配開一個豁槽，這樣就可以緊緊的卡在焊接在側(cè)梁上50*50的直角等邊三角鐵上，而不至于脫落。

4 小結(jié)

此種變壓器鐵芯防松裝置加工簡單，安裝方便，能夠有效的防止鐵心疊片在受到加速度的情況下，前后竄動的現(xiàn)象。杜絕了因最小級疊片因位移而導(dǎo)致鐵心接地事故的發(fā)生。在防止鐵心接地的同時，大大的提高了鐵心夾緊的程度，使鐵心疊片受力更均勻，現(xiàn)已批量用在牽引變壓器的鐵心裝配中。木墊塊的放置位置，能夠非常有效的阻止疊片在夾件長度方向上來回竄動，而引起鐵心接地的不良后果。經(jīng)過我公司幾年的變壓器鐵心接地電流監(jiān)測和預(yù)試，均無異常情況出現(xiàn)，足以說明這種處理方法取得了預(yù)期效果，值得推廣。

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[責(zé)任編輯：陳雙芹]