變壓器鐵芯接地基本分析

梁　斌，張　凡，趙會冰，宋曉龍，雷思琦（國網河南省電力公司檢修公司洛陽運維分部，471000）

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變壓器鐵芯接地基本分析

梁斌，張凡，趙會冰，宋曉龍，雷思琦（國網河南省電力公司檢修公司洛陽運維分部，471000）

本文簡述了變壓器鐵芯多點接地的危害、判別方法以及處理辦法，并舉例說明如何處理鐵芯接地故障，同時提出了鐵芯接地故障的預防及解決方法。

變壓器；鐵芯；接地；判別；處理；預防

1　變壓器鐵芯多點接地的危害

運行中的變壓器鐵芯及金屬夾件只能一點接地，因為鐵芯及金屬夾件與高、低壓繞組和油箱之間存在著寄生電容即懸浮電位，一點接地后寄生電容被短接并處于零電位。

當鐵芯及金屬夾件有兩點以上接地時，接地點之間可能構成閉合回路，使局部鐵芯過熱進而引起接地片熔斷或燒壞鐵芯，最終變壓器損壞。因此及時處理變壓器鐵芯多點接地，對變壓器的安全穩定運行具有重要意義。

2　鐵芯多點接地判斷

判斷鐵芯多點接地的常用方法有以下四種：

2.1油色譜分析

油色譜分析法判斷鐵芯接地是最有效的方法。其油色譜主要有以下特征：

2.1.1三比值法

烴含量超過注意值（150μL/L），其中乙烯和甲烷占較大比重，乙炔含量低或不出現，即未達到導則規定注意值（5μL/L）。規定值取自《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》。

2.1.2四比值法

建議對于投運期限短的變壓器使用四比值法，在四比值法中以“鐵件或油箱中出現不平衡電流”一項來判斷變壓器鐵芯多點接地故障最為準確。

判據為：

式中：CH4、H2、C2H6、C2H4、C2H2為被測變壓器油中特征氣體的含量（ppm）。

2.2測量鐵芯絕緣電阻

變壓器鐵芯絕緣電阻為零或者很低，并且與歷史數據差距極大，則表明可能存在鐵芯接地故障。

2.3監視接地線中電流

鐵芯或夾件通過小套管引出接地的變壓器，接地線中電流正常情況下為毫安級（一般小于0.3A），當出現多點接地故障時，此電流最大可達數百安培，需要停運對進行絕緣電阻測量。

2.4空載試驗

當鐵芯出現故障時，變壓器的空載電流和空載損耗與出廠值有明顯的增大。當現場不具備條件時也可以使用低電壓試驗，通過對比也可以發現鐵芯缺陷。

定期取油樣和定期檢測接地線中的電流這兩種方法可以及時發現鐵芯接地情況，其他方法均只能在停電狀態下進行。

3　鐵芯多點接地分類

按照鐵芯多點接地故障按接地性質可分為兩大類：不穩定接地和穩定接地。

變壓器鐵芯接地故障常見類型如下：

（1）鐵芯碰殼、碰夾件。

（2）穿芯螺栓鋼座套過長與硅鋼片短接。

（3）油箱內有金屬異物導致硅鋼片短路。

（4）鐵芯絕緣損壞，箱底沉積物使鐵芯多點接地。

（5）潛油泵軸承磨損，金屬粉末使下鐵軛與墊腳或箱底接通，造成多點接地。

4　處理辦法

應對不同類型的鐵芯接地，應有不同的處理辦法。鐵芯接地如果處理不當則可能造成變壓器嚴重故障，危及電網安全運行。

4.1運行中應急處理

采用在鐵芯接地回路上串聯電阻的應急措施，限制鐵芯接地回路的環流，阻止鐵芯發熱情況進一步惡化。

4.2電容放電沖擊排除法

如果可以短期停電檢查，為消除類似鐵芯毛刺、鐵銹、焊渣引起的不穩定接地故障，可以采用此方法。如圖1所示。

圖1　電容放電沖擊法

將交流耐壓機高壓串接高壓硅堆，升壓對電容進行充電（一般不超過2kV），充電完畢后降壓關機，將變壓器鐵芯套管接線碰觸電容器使故障點放電，若連續幾次不再有放電聲則說明不再接地，然后測試鐵芯絕緣電阻。電阻值恢復正常則故障排除，否則重復充放電過程幾次排除故障。在升壓過程中監測高壓側分壓器電壓，以免升壓過高造成鐵芯絕緣破壞。

4.3吊罩檢查

經過電容沖擊法之后仍然存在的多點接地故障，這時吊罩檢查是很重要的手段。為減少變壓器在空氣重暴露時間，使檢查工作有的放矢，通常在解開鐵芯與夾件的連接片后，進行如下檢查和處理：

4.3.1外觀檢查

（1）若測得穿芯螺桿對鐵芯的絕緣絕緣電阻為零，則取出穿芯螺桿檢查絕緣桿、緊固螺母絕緣墊片損壞情況。

（2）檢查下鐵軛端面與下夾件、邊柱拉板、夾件等間隙有無金屬異物。

（3）對間隙進行油沖洗及氮氣沖吹清理。

（4）處理鐵芯底部的金屬異物。

4.3.2直流法檢查

將鐵芯與夾件的連接片打開，在鐵軛兩側的硅鋼片上通入6V直流，用萬用表測量各級硅鋼片的電壓，當電壓指示為零或負值時，則可認為該處是故障接地點。

4.3.3交流法檢查

變壓器低壓繞組接220～380V交流電壓，高壓側與中壓側短路接地。如果有多點接地，電流表會出現電流（鐵芯與夾件連接片打開）。用電流表延鐵軛各級逐點測量，當電流表讀數為零時，該處為故障點。

4.3.4鐵芯加壓法

打開鐵芯正常接地點，用工頻耐壓儀給鐵芯加電壓，假如故障點接觸不牢固，根據火花和放點聲找到故障點。若接地點牢固，則使用下述方法。

4.3.5鐵芯加大電流法

斷開鐵芯正常接地，使用電焊機裝置給鐵芯加大電流。電流逐漸增大，當故障點電阻大時，故障點將嚴重發熱使殘存變壓器油發熱。

5　舉例分析

××變電站投運一年定檢預試，檢修人員發現變壓器鐵芯絕緣電阻過低，初步判斷為鐵芯多點接地。

500kV××變電站#2主變情況如下：

型號DDFS-400000/500

出廠編號A：11B03134 B：11B03135 C：11B03136

出廠日期：2011年10月投運時間：2012年06月

表1　變壓器絕緣電阻數據

執行標準：Q/GDW168-2008中相關規定，該絕緣電阻應≥100MΩ，但本次試驗為新裝一年例行試驗，應按更嚴格標準≥1000MΩ執行。

使用試驗儀器：

（儀器1）KD50A 2500V數顯式兆歐表 （儀器2）KD2671 2500V數顯式兆歐表

××××年××月××日，天氣溫度29℃空氣濕度75%，對A、B、C相鐵芯接地，夾件接地分別測量，因天氣濕度高，測試前先將鐵芯和夾件引出線套管用無水乙醇進行外表面清擦處理，當使用 （儀器1）測量至B相時發現鐵芯接地絕緣電阻低至42.7MΩ，為排除儀器本身影響，改用（儀器2）重新試驗，結果數據接近。后將儀器電壓下調至1000V測量，測得值90MΩ，進一步考慮對變壓器本體油樣檢測，結果見表2～3。

根據以上數據來看，除鐵芯接地絕緣降低之外，主變整體絕緣尚無進一步下降趨勢，可暫時加入運行。但若多點接地時間過長，就會使變壓器產生過熱性的故障，危機運行安全。所以應加強監視，由運維人員對鐵芯接地電流進行監視（建議每天一次，如大負荷的情況下，半天一次），必要時并采取臨時措施，限制故障發展。

（1）縮短變壓器色譜分析周期，監視故障點的產氣速率；

（2）定期測量鐵芯的接地電流，如故障電流較大可臨時打開地線運行，但應加強監視放電現象；

（3）對于不穩定接地，可在鐵芯接地引出線中串入一個可調電阻，將電流限制在1A以下。

如故障有不斷發展的趨勢，嚴重威脅設備安全，可對變壓器進行吊罩檢修，徹底排除故障。

6　總結

變壓器是變電站的核心設備，運行人員應定期對變壓器鐵芯接地電流進行檢測，檢修人員應定期進行油色譜分析，以便及時發現鐵芯接地情況，避免缺陷升級危及電網安全。

一旦發生鐵芯接地故障，如果允許長時間停電，應先采用電容沖擊放電法排除不穩定接地，如果仍然接地，則宜掉罩檢查外觀硬接點，再用直流法排除故障。

表2　絕緣油中溶解氣體色譜分析報告

表3　絕緣油化驗報告

［1］《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（GBT7252-2001）.

［2］王仁祥.電力新技術概論［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［3］戈東方.《電力工程電氣設計手冊》（第1冊）.電氣一次部分［M］.北京：中國電力出版社，1989.

［4］姚志松，姚磊.《中小型變壓器實用手冊》［M］.機械工業出版社，2008.

［5］劉百昆.實用電工技術問卷［J］.內蒙古：內蒙古人民出版社，1992.

［6］傅知蘭，主編.電力系統電氣設備選擇與實用計算［M］.北京：中國電力出版社，2004.

2016-6-20

TM407

A

2095-2066（2016）19-0044-02