干式變壓器穿芯螺桿接地的危害分析

李鋒，黃凱

(國投欽州發電有限公司，廣西 欽州 535008)

1 故障概況

國投欽州發電有限公司(以下簡稱欽州發電公司)2×630 MW機組，配置SCB10型及SCBZ10型低壓廠用變壓器(以下簡稱低廠變)。

2012年7月，欽州發電公司對#2機組A修時，對汽輪機PC2A低廠變進行清掃及預試，在送電前測絕緣時發現該干式變壓器6根穿芯螺桿中有4根對地絕緣為0(該型變壓器鐵芯上、下各有3根穿芯固定螺桿)，另外2根對地絕緣為0.3～0.5 MΩ。隨后對#2機組所有該型號低廠變進行檢修，發現穿芯螺桿均存在不同程度的接地現象，經過檢修處理后，絕緣均能有效修復。該型號穿芯螺桿結構布置如圖1所示。

圖1 干式變壓器穿芯螺桿結構布置

2 原因分析

經檢查發現，該型號干式變壓器穿芯螺桿采用的紙絕緣包扎工藝不良，與變壓器金屬外構件接觸處的螺桿基本沒有做絕緣處理，螺帽與金屬外構件之間也只墊了薄薄一層紙絕緣墊。上緊螺帽時，紙絕緣墊容易破損而導致螺桿直接與金屬外構件接觸，造成穿芯螺桿直接接地，如圖2所示。

圖2 干式變壓器穿芯螺桿接地示意圖

經檢查發現，變壓器穿芯螺桿與鐵芯之間的紙絕緣效果較好，但包裹穿芯螺桿的紙絕緣靠螺母端包扎效果較差，外部幾片鐵芯硅鋼片與螺桿間的紙絕緣已完全破損，運行中存在放電接地的風險。運行中采用紅外成像測溫顯示穿芯螺桿處的溫度最高為110 ℃，鐵芯其他部位溫度最高為90 ℃左右。

3 穿芯螺桿接地可能引起的危害分析

變壓器正常運行時，帶電的繞組及引線所形成的電場為不均勻電場，鐵芯和其他金屬構件就處于該電場中。由于鐵芯及其他金屬構件所處的位置不同，所以各部位產生的感應電壓也不同。鐵芯對地電壓或鐵芯不同兩點之間感應電壓的壓差達到絕緣的擊穿電壓時，變壓器內部會發生放電現象。為避免上述情況的發生，DL/T 573—1995《電力變壓器檢修導則》規定：電力變壓器鐵芯和較大金屬零件(如油浸變壓器通過油箱)均應可靠接地。

由上述可知，鐵芯需要1點接地，但卻不能有2點或多點接地。鐵芯1點接地時，鐵芯對地電容被短接，由于繞組之間的寄生電容三相對稱，所以流過鐵芯接地線的電容電流基本為0；當鐵芯或其他金屬構件有2點或多點接地時，鐵芯多個接地點與大地組成的回路與繞組磁通相交鏈，從而產生感應電流，接地點形成閉合回路，在鐵芯內部形成環流(即鐵芯渦流損耗)，鐵芯局部過熱。接地點過多時，流過鐵芯接地扁鐵的電流增大，會使接地扁鐵燒斷，鐵芯產生懸浮電位，進而擊穿絕緣放電，最終燒毀變壓器。

干式變壓器穿芯螺桿是鐵芯與金屬外構件直接接觸的主要固定件，因此穿芯螺桿與鐵芯及金屬外構件之間都必須具有良好的絕緣，防止運行中的變壓器鐵芯通過穿芯螺桿與金屬外構件產生多點接地。

4 檢修處理及防范措施

利用機組檢修低壓母線停電清掃檢修機會，通過對該型號所有干式變壓器進行全面排查，對所有穿芯螺桿的原紙絕緣更換為強度及質量更有保證的聚酯纖維材料的絕緣套管，螺母與金屬外構件間再加上2 mm厚聚酯纖維材料的絕緣墊，從而保證穿芯螺桿與變壓器金屬外構件絕緣可靠。

運行中的變壓器加強穿芯螺桿處鐵芯部位測溫，可以及時排查隱患。另外，變壓器所在室內保證環境濕度，避免因濕度過大造成絕緣墊因受潮而接地。同時，在日常變壓器維護工作中應做好穿芯螺桿的絕緣測試工作并建立完整的檔案。

參考文獻：

[1]陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].北京：中國科學技術出版社，1999.

[2]DL/T 573—1995 電力變壓器檢修導則[S].