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鐵芯接地測量及解決辦法

更新時間:2016-09-22 15:17:26點擊次數:1427次

目前,我國制造的大中型變壓器的鐵芯都經一只套管引至油箱體外部接地。這是因為電力變壓器在正常運行時,繞組周圍存在電場,而鐵芯和夾件等金屬構件處于該電場之中,且場強各異。若鐵芯不可靠接地,則產生充放電現象,損壞其固體和油絕緣。因此,鐵芯必須有一點可靠接地。如果鐵芯由于某種原因在某位置出現另一點接地時,形成閉合回路,則正常接地的引線上就會有環流,這就是人們常說的鐵芯多點接地故障。變壓器的鐵芯多點接地后,一方面會造成鐵芯局部短路過熱,嚴重時,會造成鐵芯局部燒損,釀成更換鐵芯硅鋼片的重大故障。另一方面由于鐵芯的正常接地線產生環流,引起變壓器局部過熱,也可能產生放電性故障。有關統計資料表明,因鐵芯多點接地造成的事故占變壓器總事故的第三位。本文通過畢節供電局東關變SFSL-20000/110型三圈變現場吊芯檢修實例,對變壓器鐵芯多點接地的分析判斷和處理方法逐一介紹。

一、鐵芯多點接地故障的判斷

1、測量鐵芯絕緣電阻:鐵芯絕緣電阻為零或很低,則表明可能存在鐵芯接地故障.

2、監視接地線中環流:對鐵芯或夾件通過小套管引起接地的變壓器,應監視接地線中是否有環流,如有,則要使變壓器停運,測量鐵芯的絕緣電阻。

3、氣相色譜分析:利用氣相色譜分析法,對油中含氣量進行分析,也是發現變壓器鐵芯接地最有效的方法。發現鐵芯接地故障的變壓器,其油色譜分析數據通常有以下特征:總烴含量超過“變壓器油中溶解氣體和判斷導則”(GB7252-87)規定的注意值(150μL/L),其中乙烯(C2H4)、甲烷(C2H2)含量低或不出現,即未達到規定注意值(5μL/L)。若出現乙炔也超過注意值時,則可能是動態接地故障。氣相色譜分析法可與前兩種方法綜合起來,共同判定鐵芯是否多點接地。

二、現場簡易處理方法

1、不吊芯臨時串接限流電阻

運行中發現變壓器鐵芯多點接地故障后,為保證設備的安全,均需停電進行吊芯檢查和處理。但對于系統暫不允許停電檢查的,可采用在外引鐵芯接地回路上串接電阻的臨時應急措施,以限制鐵芯接地回路的環流,防止故障進一步惡化。

在串接電阻前,分別對鐵芯接地回路的環流和開路電壓進行測量,然后計算應串電阻阻值。注意所串電阻不宜太大,以保護鐵芯基本處于地電位;也不宜太小,以能將環流限制在0.1A以下。同時還需注意所串電阻的熱容量,以防燒壞電阻造成鐵芯開路。

2、吊芯檢查

(1)分部測量各夾件或穿心螺桿對鐵芯(兩分半式鐵芯可將中間連片打開)的絕緣以逐步縮小故障查找范圍。

(2)檢查各間隙、槽部重點部位有無螺帽、硅鋼片、廢料等金屬雜物。

(3)清除鐵芯或絕緣墊片上的鐵銹或油泥,對鐵芯底部看不到的地方用鐵絲進行清理。

(4)對各間隙進行油沖洗或氮氣沖吹清理。

(5)用榔頭敲擊振動夾件,同時用搖表監測,看絕緣是否發生變化,查找并消除動態接地點。

3、放電沖擊法

由于受變壓器身在空氣中暴露時間不宜太長的限制,以及變壓器本身裝配形式的制約,現場很多情況下無法找到其具體確切接地點。特別是鐵銹焊渣懸浮、油泥沉積造成的多點接地,更是難于查找。此類故障可采用放電沖擊法,這種方法要根據現場具體情況、接地方式和接地程度,在吊芯或不吊芯狀態下可進行。

現場應用時,主要有電容直流電壓法和電焊機交流電流法。電焊機交流電流法只適用于金屬性接地故障,但電流不好控制,而現場這種情況極少,接地電阻大都幾百歐以上。電容直流電壓法現場取材較困難,操作不便且不安全,也不宜推廣。根據檢修實例和現場經驗,本文介紹一種安全可靠、操作簡便,而且利于快速就地取材的方法。這種方法就是利用高壓電氣試驗用升壓變壓器進行放電沖擊。現場應用時注意換算好二次電壓,由于鐵芯對地絕緣墊片很薄,故二次電壓不能高于2500V。

三、現場實例

畢節供電局工作人員對東關變2#三圈變(SFSL-20000/110)進行吊芯大修時發現鐵芯積鐵銹很多,鐵芯對夾件絕緣為0.15MΩ(用500V搖表搖測),用數字萬用表測得電阻值約為990kΩ,故判定鐵芯出現非金屬性多點接地故障,處理步驟如下:

1、對各絕緣薄弱重點部分進行外觀檢查,未發現有明顯接地點和放電痕跡。

2、分部搖測兩分半鐵芯對夾件絕緣,其中一半絕緣為500MΩ,另一半為0.15MΩ,說明是一側鐵芯多點接地。

3、以接地一側為重點,對鐵芯和絕緣墊片的鐵銹、油泥等雜物進行清理后,絕緣電阻無變化。

4、分別搖測現場能夠測到的絕緣片的表面絕緣電阻,均未發現問題。

5、用榔頭敲擊振動夾件,同時用搖表監測絕緣電阻,沒有發現變化。

6、在箱體內對鐵芯進行了兩次油泥沖洗后,接地現象仍未消失。

7、根據以上檢查,分析認定是由于懸浮鐵銹在電磁力的作用下,沉積在線圈內部夾件與鐵芯的絕緣表面上形成穩定的非金屬性接地故障,故決定用放電沖擊法。利用現場電氣試驗班組的升壓變壓器進行慢慢升壓放電(一定注意電流和電壓的變化緩緩操作,電壓不允許超過2500V)。當升至1000V左右時,聽見線圈內部“砰”的一聲,接著停止測量絕緣電阻,發現絕緣電阻升至3MΩ。當升至1650V左右時,又聽見線圈內部“砰”的一聲,停下測量絕緣電阻,發現絕緣電阻已上升到500MΩ。至此,多點接地故障已消除。

四、建議

1、運行中的變壓器最好能在鐵芯接地線上裝設電流表,便于及時發現故障。特別是在放電沖擊法消除接地現象后,更要加強監視,防止再次形成故障。

2、當出現鐵芯多點接地故障時,要進行綜合測定和全面分析檢查后,再視現場具體情況選擇處理方案,切不可盲目進行放電沖擊或電焊燒除,以免造成絕緣損壞,使故障擴大。

3、每次吊芯大修時,一定要清潔油箱底部的油泥鐵銹等雜物,并用油進行一次全面沖洗。

4、加強潛油泵及冷卻器的檢修,防止由于軸承的磨損或金屬的剝落,引起變壓器鐵芯多點接地故障。

變壓器鐵芯多點接地判斷及處理方法

變壓器鐵芯多點接地是變壓器的一種常見故障。準確、及時地診斷與處理變壓器鐵芯多點接地故障,對保證變壓器安全運行具有重要意義。下面結合實際工作經驗和大家談談有關變壓器的多點接地問題。

多點接地原因分析

多點接地原因有許多,最常見的有鐵芯碰殼、碰夾件。這種現象常因為安裝完畢后,由于疏忽,未將油箱頂蓋上運輸用的穩釘翻轉過來或拆除掉,導致鐵芯與箱殼相碰、鐵芯夾件肢板碰觸鐵芯柱硅鋼片翹曲觸及夾件肢板、鐵芯下夾件墊腳與鐵軛間紙板脫落、墊腳與硅鋼片相碰、溫度計座套過長與夾件或鐵軛、芯柱相碰等造成。

第二種原因是鐵芯絕緣受潮或損傷,如底沉積油泥及水分,絕緣電阻下降,夾件絕緣、墊鐵絕緣、鐵盒絕緣(紙板或木塊)受潮或損壞等,導致鐵芯高阻多點接地。

此外,有時,由于螺栓鋼座套過長,造成與硅鋼片短接,箱內有多余的金屬物(如鐵絲、工具),使硅鋼片局部短路。還有時因為變壓器內存在導電懸浮物,這些懸浮物在電磁場的作用下,形成導電小橋,使鐵芯與變壓器外殼短路。

多點接地判斷

通常,判斷鐵芯多點接地可以采取如下三種方法。

1.測量鐵芯絕緣電阻,如鐵芯絕緣電阻為零或很低,則表明可能存在鐵芯接地故障。

2.監視接地線中環流,對鐵芯或夾件通過小套管引起接地的變壓器,應監視接地線中是否有環泫,如有,則要使變壓器停運,測量鐵芯的絕緣電阻。

3.通過氣相色譜分析,利用氣相色譜分析法,對油中含氣量進行分析,也是發現變壓器鐵芯接地最有效的方法。發現鐵芯接地故障的變壓器,其油色譜分析數據通常有以下特征:總烴含量超過“變壓器油中溶解氣體和判斷導則”(GB7252-87)規定的注意值(150μL/L),其中乙烯、甲烷含量低或不出現,即未達到規定注意值(5μL/L)。若出現乙炔也超過注意值,則可能是動態接地故障。氣相色譜分析法可與前兩種方法綜合起來,共同判定鐵芯是否多點接地。

處理措施

一般來說,處理鐵芯與夾件支板相碰,或者下夾件支板因距鐵芯柱或鐵軛的機械距離不夠,變壓器在運輸或運行過程中受到沖擊或震動,使鐵芯或夾件產生位移后兩者相碰所造成的鐵芯多點接地故障,應在故障點所處部位,即鐵芯央作支板和鐵芯硅鋼片碰觸部位,墊入2毫米厚的絕緣紙板2~3層,并將基固定牢靠。

如果是上、下鐵軛表面硅鋼片由波浪凸起在夾件油道兩墊條之間,與穿芯螺桿的鋼座套或夾件相碰,引起線芯多點接地,處理方法是將鋼座套鋸短,使之與硅鋼片距離不小于5毫米;在與夾件碰接處墊2毫米厚絕緣紙板2~3層并加以固定即可。

如果是穿芯螺桿與鋼座套相碰,通常因鐵芯方鐵與鐵軛硅鋼片之間的間隙太大,在吊起器身時,不是方鐵先受力,而是穿芯螺桿先受力,致使在穿芯螺桿上套裝的電木絕緣管被擠環,使穿芯螺桿和鋼座套相碰,造成鐵芯多點接地。處理方法是更換被擠壞的絕緣套簡,減小鐵芯方鐵與鐵芯硅鋼片之的距離,在吊起器身時,使方鐵受力先于鐵芯的穿芯螺桿。

當下鐵軛與箱底橋接短路,由于變壓器鐵芯底部墊腳絕緣薄弱受損或因油泥等雜質沉淀于箱底,造成鐵芯下鐵軛與油箱底部相連接,形成鐵芯多點接地時,應將油箱底部清理干凈,找出并除去“搭橋”的導電體。

油箱內有多余的金屬物,由于多余的金屬物,使硅鋼片局部短路。處理方法是吊芯,清除干凈。

鐵芯受潮,導致鐵芯高阻多點接地。處理方法是烘干鐵芯,并過濾油或換油。

變壓器鐵芯接地故障的研究

變壓器的鐵芯可靠接地是通過套管來引出。當變壓器的鐵芯在某一個位置出現另外一點接地時均會產生環流情況,這樣就發生了變壓器的鐵芯接地故障。其產生的后果是會造成變壓器鐵芯局部過熱,使瓦斯繼電器動作頻繁,特別嚴重時會燒損局部變壓器鐵芯,造成事故。據有關資料統計,因為變壓器鐵芯問題引起的變壓器故障,占變壓器故障量的第三位。

一、變壓器鐵芯多點接地的判斷方法

變壓器鐵芯的多點接地故障的特征為:變壓器鐵芯局部過熱,損耗增加;造成變壓器的溫升,導致變壓器油分解,產生的氣體隨即溶解于油中,最終引起變壓器油性能下降,從而使油中總烴超標;與此同時變壓器油中氣體不斷增加并析出,引起瓦斯繼電器動作發信號,嚴重的會引起變壓器跳閘。,從以下幾方面可以判斷變壓器鐵芯多點接地。

(1)測量鐵芯絕緣電阻。例如變壓器鐵芯絕緣電阻為零或很低時,則說明變壓器可能存在鐵芯接地故障。

(2)變壓器空載試驗。正常情況下空載試驗數據和變壓器出廠值變化不大。當發生鐵芯故障時,變壓器空載損耗和空載電流都有顯著變化,我們也可采用低電壓試驗,通過對比也會發現鐵芯故障缺陷。

(3)監測變壓器接地線中環流。變壓器的鐵芯或夾件通過小套管引出接地的,通過監視變壓器接地線中有無環流,當接地線中有環流時,,則要停運變壓器測量鐵芯的絕緣電阻。

(4)變壓器氣相色譜分析。通過實踐我們發現, 變壓器鐵芯接地最有效的檢測方法是利用氣相色譜法,對油中含氣量進行分析。當變壓器發生鐵芯接地故障時,變壓器油色譜通常有以下特點:①烴含量超過《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》規定的注意值(150μL/L),并且甲烷(CH4) 和乙烯(C2H4)所占比重較大,乙炔(C2H2)相對低或沒有,即未達到導則規定注意值(5μL/L)。例如通過分析某變壓器測得的色譜數據,雖然分析結果中出現了,雖然乙炔含量低但超過導則規定的注意值時,則一般這種接地故障不是變壓器鐵芯不是死接地,可能存在變壓器間隙放電現象。②通過三比值法判斷故障性質看,特征氣體的比值編碼為022;故障性質為“溫度高于700℃范圍的熱故障”。③故障點估算溫度值范圍為700~1000℃。對于故障性質的判斷和熱點溫度估算采用經驗公式:T=322log(C2H4/C2H6)+525℃。

通過對變壓器故障性質判斷和熱點溫度的估算, ,當確認不是其他原因而是色譜分析出現情況,并且測得鐵芯絕緣電阻為零或很低及鐵芯接地回路中有環流,這樣就可以判定該變壓器發生了鐵芯多點接地故障。

二、鐵芯接地故障的處理

1.運行中的變壓器應急處理。運行中變壓器發現鐵芯多點接地故障時,應先保證變壓器的安全運行,正常情況下應進行停電吊罩檢查處理。有些系統運行方式不允許長時間停電檢查的,一般采用在變壓器外引鐵芯接地回路上串接電阻,通過串接電阻限制鐵芯接地回路上的環流以防止故障的惡化。

2.變壓器吊罩變壓器吊罩檢查。雖然在鐵芯接地回路中串接電阻有一定的作用,但根本上沒有消除故障,變壓器鐵芯接地回路仍存在問題。所以最有效的檢查處理辦法是吊開鐘罩對變壓器鐵芯可能接地的部位進行檢查處理。

為了降低變壓器器身在空氣中的暴露時間,提高檢修效率和檢查質量 ,應在解開變壓器鐵芯與夾件等連接片后做如下檢查處理:

(1)測量穿心螺桿對鐵芯的絕緣。如果測得絕緣電阻為零,則應取出穿心螺桿檢查絕緣管有無損壞、螺紋附近有無鐵屑、緊固螺母附近的絕緣墊片有無破損等。

(2)檢查變壓器上下鐵軛的端面與夾件和邊柱拉板與下夾件等各間隙處有無金屬異物。并對各間隙進行氮氣沖吹清理或油沖洗。

(3)對變壓器鐵芯底部的金屬雜物可采用白布或薄塑板通過穿入縫隙中往返抽拉進行清除。一般情況下通過上述方法均能發現故障點雜物引起的故障并消除該接地故障。

(3)電容放電排除法。由于鐵芯毛刺、鐵銹和焊渣的積聚引起的接地故障,排除故障需要燒掉毛刺,采用吊罩檢查處理辦法效果不明顯時,通常采用電容放電法。

(4)其他處理法。對于室內的變壓器而言,在進行變壓器吊罩處理時需要拖至室外進行,這給變壓器檢修處理帶來一定的困難。當室內變壓器的鐵芯發生接地故障時,應先采用不吊罩處理鐵芯接地故障的方法。

三、結束語。

總之,電力變壓器是非常重要的一次設備,它承擔著電壓變換,電能分配和傳輸,它的正常運行是對電力系統安全、可靠、優質、經濟運行的重要保證。必須從以下幾個方面入手,最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發生。

(1)變壓器鐵芯的接地故障,可能引起變壓器鐵芯的局部過熱。并且從變壓器油色譜分析判斷為“高于700℃高溫范圍的過熱性故障”,同時具有鐵芯對地絕緣電阻為零或很低和鐵芯接地回路有環流等特征。

(2)在變壓器鐵芯接地回路串接電阻是一種應急措施是可行的。一般情況下串接電阻不能太大,這樣保證變壓器鐵芯基本處于接地電位;當然串接電阻也不能太小,一般將環流限制在0.5 A以下;這樣防止串接電阻的熱容量燒壞電阻造成變壓器鐵芯開路。

(3)當發生變壓器鐵芯毛刺引起的接地故障時,通過吊罩檢查處理無效的情況下,一般采用電容放電法來燒掉毛刺。因為鐵芯對地絕緣墊片較薄,所以應當注意沖擊電壓不能加得過高。

(4)對于動態性質的、在變壓器鐵芯底部由金屬異物引起的接地故障,當變壓器吊芯檢查有一定困難時,應先通過變壓器不吊罩處理鐵芯接地故障的方法來處理。

(5)從運行中變壓器鐵芯接地故障檢修來看,大部分為箱底不清潔物質引起,所以變壓器在投運前檢修部門應嚴格進行投運前的吊芯檢查。

參考文獻:

[1] 徐樹銓.電力變壓器運行.1993.

[2] DT/T572-1995,電力變壓器運行規程[S].

[3] 何首賢.供配電技術[M].北京:中國水利水電出版社,2005:126.


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