一起220kV變壓器夾件多點接地引起異響的故障分析與處理

余 斐，鄒光濤，虞 巍，宗浩杰，饒 望

（國網江西省電力有限公司九江供電分公司，江西 九江 3332000）

0 引言

國內外有大量對變壓器鐵芯、夾件多點接地故障進行分析的相關文獻，分析指出，變壓器鐵芯、夾件多點接地會形成環流，導致鐵芯或夾件發熱、變壓器油分解，加速變壓器油的老化，嚴重情況下會造成設備損壞[1-4]，但鮮有關于因夾件多點接地引起變壓器異響的文獻；在以往的經驗中，變壓器異響的主要原因有直流偏磁、過電壓、過負荷、夾件松動等[5-7]。文中通過對一起220 kV變壓器夾件多點接地導致異響的故障分析，對以后預防此類變壓器故障的發生和對該類故障的處理提供了重要經驗。

1 故障發現

2019年12 月26 日，運維人員在巡視九江廬峰220 kV變電站時發現2號主變運行聲音很大，伴隨有回音，噪聲最大點在變壓器左上部靠近分接開關的位置。由于噪聲較大，運維人員向調度申請后對該變壓器進行了緊急停運。

當天下午電氣試驗人員趕赴現場測量了2號主變的鐵芯和夾件絕緣電阻（如圖1所示），選用的測量量程為2 500 V／200 GΩ，并對變壓器油進行了油色譜和油質試驗。試驗發現鐵芯絕緣良好、鐵芯與夾件間的絕緣良好，夾件的絕緣值為0，油色譜和油質數據正常，推斷2號主變夾件存在多點接地。

圖1 2號主變鐵芯與夾件套管

當天晚上，電氣試驗人員對廬峰變電站2號主變進行了繞組變形、變比、介質損耗、短路阻抗、分接開關、直流電阻試驗，試驗數據正常（見表1）。推斷此次故障未造成變壓器設備其他部件損壞。

表1 絕緣電阻試驗數據 GΩ

2 故障處理

為找出夾件多點接地點，第一步，將2號主變排油至高壓側中性點套管升高座底部以下位置，拆除夾件套管，檢查夾件引線是否存在多點接地點，通過檢查未發現有多點接地點；第二步，吊拆高壓側中性點套管和升高座，從安裝法蘭口下探進入變壓器內部檢查，如圖2所示。

圖2 吊拆高壓側中性點套管和升高座

檢查發現有載分接開關絕緣筒靠近上法蘭的鉚釘與有載分接開關托板（與夾件通過螺栓固定，螺栓未見松動）直接接觸，如圖3所示。

圖3 2號主變夾件多點接地點（處理前）

將其分開后再次測量夾件絕緣電阻，測量值為162.2 GΩ，絕緣合格，說明此處為夾件唯一多點接地點。具體處理措施是，首先松動固定有載分接開關托板的螺栓，將有載分接開關托板移動一定的距離，使其與分接開關油桶的固定鉚釘分開；其次將該處有載分接開關托板用絕緣紙進行包裹，防止鉚釘與夾件再次接觸發生多點接地，處理后的效果如圖4所示。

圖4 2號主變夾件多點接地點（處理后）

第三步，對本體繼續排油至器身底部，打開兩側人形孔蓋，充入干燥空氣，從人形孔進入器身進行檢查，未發現變壓器內部異常，如圖5所示。

圖5 進入人形孔內檢

將變壓器恢復后進行了耐壓、局部放電測量等相關試驗，試驗結果均合格；投運后變壓器異響消失，恢復正常運行。

3 故障原因分析

廬峰220 kV變電站附近100 km范圍內無直流接地極，且九江市無在運地鐵線路，此外，江西省境內受磁暴影響可能性極低，故可排除主變因直流偏磁影響而發生異響的可能。

變壓器繞組、夾件及有載分接開關結構示意圖如圖6所示。有載分接開關托板通過螺栓與變壓器夾件緊固，在變壓器安裝時起到臨時支撐有載分接開關的作用，有載分接開關裝配完成后，其上法蘭通過螺栓與變壓器油箱上壁緊固，此時有載分接開關托板與有載分接開關分離，有載分接開關托板與有載分接開關鉚釘（圖7中標紅部分）之間的設計距離為5 mm。

圖6 繞組、夾件及有載分接開關結構示意圖

圖7 正常裝配時繞組、夾件及有載分接開關結構示意圖

由于有載分接開關通過上法蘭與變壓器外殼緊固，且一般情況下有載分接開關本體發生較大位移會導致油室滲漏油的情況，但廬峰2號主變在運行過程中未發現有載分接開關漏油情況，故可排除有載分接開關出現位移。此外，托板通過疊簧與夾件緊固，內檢時未見松動，故可排除有托板出現位移。判斷托板與有載分接開關鉚釘距離裕度不足是導致二者接觸的主要原因，即在變壓器實際裝配時，由于裝配工藝的原因，有載分接開關托板與鉚釘之間的實際距離小于設計值5 mm，在距離裕度不足的情況下，長期運行過程中夾件框架的正常位移導致托板與鉚釘直接接觸，框架位移如圖8虛線標注所示。由于鉚釘正常運行下處于接地狀態，有載分接開關托板與其接觸后，導致夾件兩點接地，此時夾件接地電流大增，在變壓器內部電磁場作用下產生電磁力，導致異響；同時，由于磁致伸縮原因[7]，變壓器在正常運行時鐵芯和夾件會產生振動并發出噪音，由于分接開關托板與鉚釘的接觸，加劇了分接開關和分接開關托板的振動，產生很大的噪音。因此運維人員在巡視時發現變壓器左上部靠近分接開關的位置噪聲最大。在發現2號主變異響的前一天晚上，運維人員在該變電站進行許可工作時未聽到變壓器異響，說明發現故障較早，且夾件多點接地引起的環流多是由于漏磁通產生的，其電流值較小，溫度升高有限，因此油化試驗數據合格。

圖8 發生形變后繞組、夾件及有載分接開關結構示意圖

4 結語

廬峰220 kV變電站2號主變在實際裝配時，由于裝配工藝的原因，有載分接開關托板與有載分接開關鉚釘之間實際距離小于設計值5 mm，在距離裕度不足的情況下，長期運行過程中夾件框架的正常位移導致托板與鉚釘直接接觸，加劇了分接開關和分接開關托板的振動，產生很大的噪音；同時，夾件兩點接地，夾件接地電流大增，在變壓器內部電磁場作用下產生電磁力，產生了異響。

因此要加強變壓器物資采購和出廠監造管理，對于新采購變壓器，應注重變壓器裝配工藝，有載分接開關托板應進行絕緣包扎處理，防止內部元件接觸導致的夾件兩點接地的情況發生。同時，變壓器應安裝鐵芯、夾件接地電流在線監測裝置，當鐵芯、夾件接地電流異常時報警，從而及時的發現鐵芯和夾件多點接地，防止故障的進一步擴大，保障變壓器的安全、可靠運行。