一起變壓器鐵芯多點接地故障分析處理

呂澤紅

（廣西博陽電力勘察設計有限公司 廣西南寧 530000）

一起變壓器鐵芯多點接地故障分析處理

呂澤紅

（廣西博陽電力勘察設計有限公司 廣西南寧 530000）

電解鋁用整流變壓器是電解鋁生產(chǎn)工藝的心臟，一臺穩(wěn)定工作的整流變壓器保證了電解鋁生產(chǎn)流程的穩(wěn)定，減少生產(chǎn)波動，降低生產(chǎn)成本。在本文中，筆者結(jié)合實例，分析了某鋁廠整流變鐵芯多點接地的故障原因及檢修方案，以供參考。

變壓器；檢修；三比值法

引言

電力變壓器正常運行時，帶電繞組及其引線與油箱之間構(gòu)成不均勻電場，變壓器鐵芯及其金屬構(gòu)件鐵軛等（以下簡稱“鐵芯或構(gòu)件”）因電磁感應而產(chǎn)生懸浮電位。

鐵芯或構(gòu)件通過獨立的引線接地，消除了鐵芯或構(gòu)件與大地（油箱）之間的寄生電容，短接了鐵芯或構(gòu)件對地的懸浮電壓。

若沒有接地，由電磁感應產(chǎn)生的鐵芯或構(gòu)件對地的懸浮電壓，就會造成鐵芯或構(gòu)件對地（箱體）斷續(xù)性擊穿放電。

當鐵芯或構(gòu)件的一個獨立構(gòu)件出現(xiàn)兩點以上接地時，構(gòu)件內(nèi)的不均勻電位就會在接地點之間形成環(huán)流，并造成構(gòu)件多點接地發(fā)熱故障。

鐵芯或構(gòu)件接地故障會造成鐵芯或構(gòu)件局部過熱，嚴重時，鐵芯或構(gòu)件局部溫升增加，導致變壓器油分解，產(chǎn)生可燃性氣體，輕則造成輕瓦斯動作，重則造成重瓦斯動作而跳閘的事故。

對鐵芯來說，更為嚴重的結(jié)果是燒熔的局部鐵芯形成鐵芯片間的短路故障，使鐵損變大，嚴重影響變壓器的性能和正常工作，以至必須更換鐵芯硅鋼片加以修復。所以變壓器不允許多點接地，允許且只允許鐵芯一點接地。

1 設備概況

某鋁廠用電解鋁整流用變壓器銘牌參數(shù)如表1。

表1

在例行的油樣色譜分析中，發(fā)現(xiàn)油中的C2H2超過注意值5μL/L，說明變壓器內(nèi)存在放電的可能。跟蹤數(shù)據(jù)見表2。

表2 色譜分析結(jié)果（單位：μL/L）

鐵芯接地電阻的變化如表3。

表3

此外，整流變的變壓器油酸值為1.3（標準≤0.1），pH值為3.96（標準≥4.2），均已超標。

2 故障分析判斷

（1）鐵芯接地電阻的變化說明鐵芯存在一定的故障，但是由于不是穩(wěn)定的死接地，故而無法通過這個數(shù)據(jù)來對故障進行一個完整的定性。

（2）《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（DL/T 722-2000）對氣體組分注意值的規(guī)定（表4）。

從色譜分析的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出。

表4

（1）CO的最大值為105μL/L，小于300μL/L，排除了故障涉及到固體絕緣。

（2）C2H2超出導則規(guī)定的注意值，說明變壓器存在放電過熱的可能。

（3）2013年8月7日的數(shù)據(jù)為，如表5。

表5

數(shù)據(jù)顯示：C2H4〉CH4〉H2〉C2H2符合鐵芯故障的規(guī)律，說明變壓器存在接觸不良引起的過熱性缺陷。

（4）采用三比值法判斷變壓器內(nèi)部故障是非常有效的，從色譜分析的數(shù)據(jù)中可以看出，油中特征氣體C2H2的最大值是6.51，超過了《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》規(guī)定的注意值，因此可以采用三比值法進行故障定位：

編碼規(guī)則見表6（摘自《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（DL/T 722-2000））。

表6

以2013年8月7日數(shù)據(jù)計算，得到的編碼為120。

C2H2/C2H4=5.59/45.86=0.12取1

CH4/H2=37.26/26=1.43取2

C2H2/C2H6=5.59/11.88=0.47取0

根據(jù)故障編碼，判斷的故障類型為電弧放電兼過熱故障，故障類型判斷方法如表7所列《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（摘自（DL/T 722-2000））。

表7

（5）變壓器油酸值過高是由于變壓器受潮或者運行時間過長產(chǎn)生，對變壓器運行的影響并不是很嚴重。

通過以上數(shù)據(jù)的綜合分析，結(jié)合鐵芯絕緣電阻的下降，初步判斷變壓器故障性質(zhì)為鐵芯存在電弧放電兼過熱故障，重點檢查箱蓋定位銷，鐵芯夾件，穿芯螺桿，硅鋼片絕緣墊塊以及箱底沉積的油泥等等。

3 故障處理

由于停電對電解鋁的生產(chǎn)影響非常大，經(jīng)過充分的故障分析和討論后，檢修的焦點集中在變壓器鐵芯上面，所制定的檢修方案都是圍繞鐵芯故障來進行。

2013年10月15日，對該變壓器進行開蓋檢查。打開上蓋后發(fā)現(xiàn)變壓器箱體蓋板定位座和變壓器鐵芯上鐵扼的定位銷之間有明顯的放電現(xiàn)象，如圖1所示。

圖1

而且定位座上固定的絕緣墊板已經(jīng)明顯的破裂，重新制作一個絕緣墊板嵌套后，安裝變壓器套管、蓋板等附件，對變壓器油進行真空過濾，檢修結(jié)束。由于準備充分，檢修時間大為縮短。

4 故障原因分析

變壓器的上鐵扼主要用于固定變壓器鐵芯硅鋼片，并且是變壓器繞組固定和支撐的構(gòu)架組成部分，本次檢修的變壓器鐵扼長度大約4m，單獨接地。在鋁電解用整流變大電流產(chǎn)生的強磁場下，此鐵扼能感應到相當大的懸浮電壓，通過定位銷破損的絕緣墊對箱體進行放電，是造成此次變壓器故障的直接原因。

5 小結(jié)

（1）由于變壓器在以前的抽芯組裝時，箱蓋安裝過程中的撞擊或者錯位，造成了絕緣墊的破損。

（2）變壓器鐵芯的接地可以直接判斷變壓器的故障原因，當變壓器鐵芯不穩(wěn)定接地時，可以通過色譜分析的三比值法進行補充判斷。

6 結(jié)束語

變壓器檢修的故障判斷和分析要受到多方面因素的影響，如：檢測手段、檢測設備、檢修人員的能力和經(jīng)驗等。作為檢修人員，當判斷的思路受阻時，應及時更換另一個思路進行分析，對檢修過程中遇到的各種情況進行充分的預測和分析，才能提高檢修的效率。

[1]《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（DL/T 722-2000）[S].

[2]《電力預防性試驗規(guī)程》（DL/T 596-1996）[S].

[3]仇 明.電力變壓器鐵芯接地故障的分析及處理[J].變壓器，2011，48（5）：72～74.

[4]王世閣.電力變壓器故障分析與技術(shù)改進[M].北京：中國電力出版社，2004.

[5]尹克寧.變壓器設計原理[M].北京：中國電力出版社，2010.

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2016-10-20