某110kV主變壓器鐵芯與夾件短路的檢查處理

史俊 謝照祥 劉興濤 李洪偉 劉樂

摘要

一座110KV變電站主變壓器10kV側出口短路，變壓器差動動作，跳開變壓器110kV、35kV、10kV三側斷路器，后經過變電檢修、試驗檢查，變壓器常規試驗結果均在正常范圍之內，較以往的檢測結果沒有變化、鐵芯對地、夾件對地的絕緣正常，而鐵芯與夾件之間的絕緣為零，出現了短路，本體油色譜分析烴類氣體稍有增加，出現了2個微升的乙炔（ C2H2）氣體，帶電后對鐵芯及夾件的接地電流檢測，兩者之間的電流為8A左右，分析認為鐵芯與夾件的短路點和鐵芯、夾件的接地點之間形成了兩個短接點，導致鐵芯與夾件之間形成了環流，將變壓器停電后對鐵芯及夾件的短路采用電容器放電沖擊的方法，排除了變壓器內部鐵芯與夾件之間的短路點，保證了變壓器的安全運行。

【關鍵詞】變壓器 鐵芯 夾件 短路 處理方法

1前言

目前，35kV及以上變壓器的鐵芯、夾件根據網公司招標技術規范書、技術協議的要求，為了方便檢測、監視變壓器鐵芯、夾件的絕緣電阻及接地電流，將變壓器鐵芯、夾件分別引出，通過單極隔離開關在外部接地，同時也方便了鐵芯、夾件形成的多點接地（短路）檢測處理，可分為兩大類：不穩定懸浮接地和穩定接地。

1.1不穩定懸浮（短路）接地

接地電阻是變化不穩定的，多是由于導電金屬異物在電磁場、器身出現震動情況下形成的導電小橋接地故障、鐵芯夾件的短路故障，如變壓器油泥、金屬異物等。

1.2穩定（短路）接地

是指器身內部的接地點、短路點比較接地短路可靠，是變壓器內部絕緣缺陷造成的接地短路故障，如夾件穿芯螺栓、壓環壓釘等的絕緣破壞等。

2本變壓器鐵芯夾件短路及分析

2018年8月27日，某110kV變電站110kV主變壓器由于10kV側出口短路，變壓器差動動作，跳開了變壓器110kV、35kV、lOkV三側斷路器，后經過變電檢修、試驗檢查，變壓器繞組連同套管及套管介質損耗、繞組各側主絕緣、直流電阻、短路阻抗、電壓比、繞組變形、鐵心對地、夾件對地等常規試驗項目的結果均在正常范圍之內，較以往的檢測結果沒有變化，而鐵芯與夾件之間的絕緣為零，出現了短路，本體油色譜分析烴類氣體稍有增加，出現了2個微升的乙炔（ C2H2）氣體，帶電后對鐵芯及夾件的接地電流檢測，兩者之間的電流為8A左右，分析認為鐵芯與夾件的短路點和鐵芯、夾件的接地點之間形成了兩個短接點，一個短接點是鐵芯與夾件之間的電阻R，另一個短接點為鐵芯接地和夾件接地通過“地”形成的短接點，在這種情況下，鐵芯與夾件之間通過“地”形成了環流，短路原理如圖1所示。

為了確認短路點的短路情況，是懸浮短接還是永久死短接，分析處理按照以下步驟進行。

3試驗數據情況

3.1電氣試驗數據

見表1。

3.2變壓器油色譜數據

見表2。

3.3電氣和色譜數據分析

電氣試驗項目中特性方面沒有問題，絕緣性能方面高壓繞組的介質損耗增長較快，同一溫度下從0.265增長到0.887，鐵芯與夾件對地絕緣正常，兩者之間絕緣為零，本體油中溶解氣體有所變化，總烴從21增長到68，并出現乙炔，說明變壓器油產生了發熱。

變壓器正常帶電后，在變壓器鐵芯、夾件外引接地套管的接地引下線上用鉗型電流表測量引線上的電流，正常情況下此電流很小，為mA級（一般小于0.1A），當存在多點接地或短接故障時，產生的環流上升到安培級電流，測試電流為8A，已經遠遠大于O.lA的電流，因此判斷鐵芯與夾件之間確實存在環流，短時間斷開夾件接地開關，夾件通過與鐵芯的短路點接地，此時測量鐵芯接地電流，小于O.lA，因為此時夾件與鐵芯只有一個短接點，沒有環流產生，此時運行是正常的，但是擔心鐵芯與夾件之間的短接點屬于懸浮短接，斷開夾件接地開關運行不可靠，所以將變壓器停電后處理兩者之間的短路點。

現場查詢了變壓器投運的時間、負荷情況、歷史運行情況、出廠試驗、安裝調試記錄、有無突發故障或沖擊等信息后，根據低壓側遭受的短路沖擊，由此判斷變壓器鐵芯與夾件之間的短路點可能是夾件或鐵芯上的金屬屑、金屬絲等在變壓器低壓側短路沖擊情況下掉落導致一個懸浮短接，由于變壓器運行時間較短，不應該是油泥導致的短接，應該屬于不穩定短接故障，采取對應的方法措施消除即可，短接后的接線圖如圖l，運行中Kl、K2處于合閘位置。

4處理方法及措施

4.1采用限流措施限制鐵芯與夾件之間的環流

在鐵芯接地或者夾件接地處的引出線上串入一個可調電阻，將電流限制在1A以下，保證變壓器鐵芯與夾件之間的環流不會導致變壓器本體由于發熱而使變壓器絕緣油產生烴類氣體，由于變電站有兩臺主變運行，本變壓器停電處理不影響用戶供電，可以停電進行處理，為了徹底處理鐵芯與夾件之間的環流，沒有采用此方式處理。

4.2采用絕緣電阻表或直流發生器

現場采用的絕緣電阻表電壓等級要求在10000V，短路輸出電流不小于3mA，直流發生器要求輸出的直流電壓不小于10000V，接線方法合上Kl，斷開K2，加壓時從夾件加壓，讓電流通過鐵芯與夾件的短接點，現場采用此方法效果不理想，直流發生器雖然輸出的直流電壓不小于10000V，但是由于其控制箱上過流保護不好調，只要將高壓輸出接到鐵芯或夾件的導電桿上，直流發生器就跳了，而且其輸出的電流不夠大，無法將短接點燒開。

4.3電焊機輸出電流沖擊法

現場采用電焊機大電流法燒開短接點，由于電焊機的二次輸出電壓較低，所加電流100-150A電焊機接通的瞬間，金屬毛刺短接觸的接觸電阻最大，通過大電流時，在毛刺接觸處產生電弧，則在這個部位產生的電熱自然也就最多，依靠電弧將毛刺燒熔而恢復正常，但實際效果較差，焊鉗接觸時，電流從120A左右，降到了10A左右，無法將短接點燒開，鐵芯與夾件之間的絕緣沒有恢復。

4.4電容放電沖擊法

對于這類不穩定的鐵芯與夾件的短路故障，在設備停運，安全措施完備的情況下，采用電容放電沖擊法排除這類短接故障，方法如圖2，將K接于充電回路，兆歐表的“E”和電容器“C”接地，鐵芯正常接地，變壓器夾件接地開關拉開，利用5000V-10000V兆歐表或者直流發生器（輸出電壓約3-6kV）對電容器“C”充電約60 S后，充電結束后要注意先把兆歐表斷開，以防止電容器“C”反充電將兆歐表或者直流發生器損壞，然后開關K接向放電回路的節點“2”，電容對鐵芯與夾件的短路電阻“R”進行瞬時放電沖擊，由于現場準備的電容器單只電容量較小，大約14UF，準備了兩只，第一次沖擊后電阻“R”從5Q升高到6000Q，再次進行沖擊就沒有作用了，之后采用兩只電容器并聯，電容量為28uF，再次進行沖擊，兩次后電阻“R”升高到5690MΩ，說明鐵芯與夾件的短路電阻“R”已經燒掉，絕緣恢復，然后再次測試鐵芯及夾件對地絕緣電阻，鐵芯對地絕緣電阻為3000MΩ，夾件對地絕緣電阻1840MΩ，說明短路故障已經排除，而且鐵芯對地、夾件對地的絕緣也沒有受到電容放電沖擊的影響。采取的沖擊電流不宜過大，以避免鐵芯對地、夾件對地絕緣發生擊穿。

4.5停電徹底排除鐵芯與夾件的短路故障

如穩定與不穩定的接地、短路故障無法排除，色譜跟蹤烴類氣體增加，說明故障不斷發展的趨勢，就只有對變壓器進行吊罩大修，徹底排除故障。

5結束語

出現變壓器鐵芯、夾件短路后，在鐵芯、夾件分別接地的情況下，和鐵芯多點接地故障一樣，同樣會產生環流，也應及時、準確地判斷故障類型，是懸浮短接、還是死短接，然后采取相應的處理方式，對于油泥等產生的懸浮短接等不穩定環流故障，不宜盲目采取吊罩、吊芯的方法解決，可用電容放電沖擊法排除，以免造成人力、物力的浪費和停電損失。

參考文獻

[1]劉貞超，鄒倫森，雍學模.大型變壓器鐵芯多點接地故障分析及處理.

[2]《變壓器油中溶解氣體分析和判斷準則》GB/T 7252.

[3]《電氣設備預防性試驗規程》Q/CSG114002-2011.

[4]孫鵬舉，主變壓器鐵芯多點接地故障的檢查處理[C]，供用電，2005 （01）.

[5]朱紹群，變壓器鐵芯多點接地故障及處理方法[C].電力安全技術，2010 （12）.