变压器铁芯多点接地故障分析判断及处理

1、变压器铁芯多点接地故障分析判断及处理-精品资料 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 摘要：结合某发电公司一台励磁变压器的故障处理实例，对变压器铁芯多点接地故障的分析判断及现场简易处理方法作了探讨。 关键词：变压器；铁芯；接地；判断；处理 TM41A 0 引言 电力变压器正常运行时，是不允许铁芯多点接地的。因为变压器正常运行中，绕组周围存在着交变的磁场，由于电磁感应的作用，高压绕组与低压绕组之间、低压绕组与铁芯之间、铁芯与外壳之间都存在着寄生电容，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用，使铁芯对地产生悬浮电位；由于铁芯及其它金属构件与绕组的距离不相等，使各构件之间存在着电位差，当两点之间的电位差达到

2、能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电，这种放电是断续的；长期下去，对变压器油和固体绝缘都有不良影响。为了消除这种现象，把铁芯与外壳可靠地连接起来，使它与外壳等电位；但当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时，接地点就会形成电磁闭合回路，造成短路环流。因此准确、及时地诊断与处理变压器铁芯多点接地故障，对保证变压器的安全运行具有重要意义。 1 铁芯多点接地类型 变压器铁芯多点接地故障按接地性质可分为两大类：不稳定接地和稳定接地。 1.1 不稳定接地是指接地点接地不牢靠，接地电阻变化较大，主要特征表现为： 1.1.1 铁芯对地绝缘物几处不同程度受潮，造成铁芯通过低电阻接地； 1.1.2 铁芯与接地体间

3、隙中形成不稳定桥路接地； 1.1.3 变压器本体的灰尘、油污以及一些不洁净而有潮气的纤维等物，沾附在铁芯对地的绝缘物表面，导致铁芯通过低电阻不稳定接地等。 1.2 稳定接地（也称死接地现象）是指接地点接地牢靠，接地电阻稳定无变化，多是由于变压器内部绝缘缺陷或厂家设计安装不当造成的接地故障，主要特征表现为： 1.2.1 金属物件掉落在铁芯与接地体间铁芯穿芯螺栓； 1.2.2 铁芯组件紧固时个别尖角外露，触碰接地体； 1.2.3 穿芯螺杆处的铁垫圈在紧固时由于受力过大，其边缘翘起而触碰接地体； 1.2.4 铁扼硅钢片个别部位紧固不实，在强弱不同磁场力作用下，时而碰触接地体，时而离开接地体，压环压钉

4、等的绝缘破坏等； 1.2.5 铁芯夹件肢板距芯柱太近、铁芯叠片因某种原因翘起后,触及到夹件肢板,形成多点接地； 1.2.6 铁轭螺杆的衬套过长,与铁轭叠片相碰,构成了新的接地点； 1.2.7 铁芯下夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损,使垫脚铁轭处叠片相碰造成接地。 2 铁芯多点接地故障的判断及现场简易处理方法 2.1电气测量数据分析 变压器正常运行时，可在变压器铁芯外引接地套管的接地引下线上用钳型电流表测量引线上是否有电流，正常情况下此电流很小，为mA级（一般小于0.1A），当存在多点接地故障时，环流上升到“A”级，最大电流可达数百安培，通过测量环流便能对铁芯接地故障进行判断。 运行中发现变

5、压器铁芯多点接地故障后，为保证设备的安全均需停电进行检查和处理。但对于系统暂不允许停电检查的，为防止故障进一步恶化，可采用：有外引接地线,如果故障电流较大时,可临时打开地线运行。但必须加强监视,以防故障点消失后使铁芯出现悬浮电位。如果多点接地故障属于不稳定型可采取在外引铁芯接地回路上串接电阻的临时应急措施，以限制铁芯接地回路的环流，防止故障的进一步恶化。在串接电阻前，分别对铁芯接地回路的环流和开路电压进行测量，然后计算所串电阻阻值。注意所串电阻不宜太大，以保持铁芯基本处于低电位；也不宜太小，以能将环流限制在0.1 A以下。同时还需注意所串电阻的热容量，以防烧坏电阻造成铁芯开路。用色谱分析监视故

6、障点的产气速率（利用气相色谱分析法，对油中含气量进行分析，也是发现变压器铁芯接地最有效的方法。发生铁芯接地故障的变压器,其油色谱分析数据通常有以下特征：总烃含量超过“变压器油中溶解气体分析和判断导则”(GB725287)规定的注意值(150uLL)，其中乙烯(C2H4 )、甲烷(CH4)占较大比重；乙炔(C2H2)含量低或不出现，即未达到规定注意值(5uLL)。若出现乙炔也超过注意值，则可能是动态接地故障。此法可与前两种方法综合起来使用。通过测量找到确切的故障点后,如果无法处理,则可将铁芯的正常工作接地片移至故障点同一位置,用以较大幅度地减少环流。 2.2当设备停止运行时，断开铁芯引出接地线，

7、用2500V兆欧表对铁芯接地套管测量绝缘电阻，如电阻值为零或与历年数据相比较其值降低很多，则表明可能存在铁芯接地故障，此时应正确测量各级绕组的的直流电阻，若各组数据未超标，且各相之间与历次测试数据之间相比较无明显偏差，变化规律基本一致，则可排除故障部位在电气回路内，从而确认铁芯多点接地故障。 根据多点接地类型及原因,应采取相应的检修措施外观检查：检查铁芯与夹件支板是否相碰，硅钢片是否有波浪鼓起，上下夹件与铁芯之间、铁芯柱与拉板之间有无异物，下铁轭与变压器底部是否有异物桥接短路，检查各间隙、槽部重点部位有无螺帽、硅钢片、废料等金属杂物。清除铁芯或绝缘垫片上的铁锈或灰尘、油污，对铁芯底部看不到的地

8、方用铁丝进行清理。对各间隙进行压缩空气吹扫或油冲洗清理。分部测量各夹件或穿心螺杆对铁芯的绝缘以逐步缩小故障查找范围。用榔头敲击振动夹件，同时用摇表监测，看绝缘是否发生变化，查找并消除动态接地点。如未发现异常，则进行下一步试验。 现场通常处理铁芯故障主要采取电容直流电压法和电焊机交流电流法。对于不稳定接地故障， 特别是由于铁锈焊渣悬浮、油泥沉积造成的多点接地，一般采用电容放电冲击法排除故障。方法如下：如图一，将K接于铁芯正常接地点（变压器铁芯接地引出线断开），利用兆欧表对电容进行充电约60S后，将刀闸开关K倒向放电回路，电容对铁芯接地故障点放电，然后测试铁芯绝缘电阻，如电阻值恢复正常则故障排除，

9、否则重复充放电过程几次即可排除故障。此方法现场取材较困难，电压不可以随意调整，操作不便且不安全。 而对于金属性接地故障一般采用电焊机交流电流法。由于此方法电流不好控制，电流过大会使故障点被焊牢不能起弧，找不出故障点。碰焊时必须派足够人员全方位监视，程序复杂，也不宜推广。 根据检修实例和现场经验，实现起来较容易，而且安全可靠、控制操作使用简单方便，且利于快速就地取材的两种方法就是：利用高压电气试验用升压变压器放电冲击法和利用试验用调压箱进 行交流电流法。原理图见图二、图三。 图二是利用高压电气试验用升压变压器进行放电冲击的原理图。现场应用时注意换算好二次电压，由于铁芯对地绝缘垫片很薄，故二次高压

10、不能高于2500 V。试验采用的直流冲击电压可由低(一般从400 V开始)逐步升高，分几次进行。冲击时监听变压器上下、左右，故障接地处(金属性接地)，随冲击电压的高低及接地情况的不同而发出程度不同的放电声。每进行一次放电后，随即测量铁芯对地的绝缘电阻，根据测试结果决定再次冲击的直流电压值，一般经三、四次冲击后能恢复正常。当铁芯对地绝缘恢复后，则在冲击时便听不到变压器铁芯对地的放电声了。 图三是利用高压电气试验用调压器小电流方法代替电焊机大电流法冲击原理图。现场应用时注意选择好调压器的容量电流输出不能低于20A。需要仪器：调压器一台、电压表一块、电流表一块、万用表一块和红外成像仪一台。按图将试验

11、设备接线，将铁芯的正常接地点断开，接好线后检查无误升压。用调压器升压要缓慢进行，同时观察电流和电压的变化情况，若故障点接触不牢固，在升压过程中可能会听到放电声，根据放电火花可观察到故障点。当电压上升时，电流很小或没有电流，则说明接地点电阻较大，调压器最高电压不足以击穿接地点；当试验装置电流增大时电压升不上去，没有放电现象，说明接地故障点很稳固，电流通过接地点；此时可采用下以下步骤：逐渐调整调压器使电流逐渐上升，当电流上升到5A时稳定五分钟，观察铁芯发热情况，用红外成像仪观察是否有明显发热点，如果没有明显发热点则继续增大电流，但电流值不可超过15A，持续时间不可超过10分钟。如果是一点接地，这时

12、故障点温度升高会很快，并出现发热明显或烧开的情况；如铁芯没有明显发热点且温度不高，则说明铁芯可能存在多点接地的可能。在试验过程中如果仪表监测电流突然回零电压升高，说明故障点已烧开。 3现场实例 2008年10月 ，某发电公司三号机励磁变（干式变压器）型号为(THT 8FN 45M/G一4300)，在进行小修检查时，用摇表测得其铁芯对外壳绝缘电阻值为0(用2500V摇表摇测)，用数字万用表测得电阻值约为1.4K。 表1、三号机励磁变铁芯绝缘电阻数据对比表 从表1可以看出绝缘电阻突然下降至0，存在多点接地故障。初步判断为铁芯出现金属性多点接地故障，如不及时处理不仅会伤及变压器绝缘，也会烧毁变压器。

13、首先采取以下步骤进行处理： 绝缘薄弱重点部位进行外观检查，未发现有明显接地点和放电痕迹。 分别摇测现场能够测到的绝缘片的表面绝缘电阻，均为0。 以接地一侧为重点，对铁芯和绝缘垫片的铁锈、灰尘等杂物进行清理后，对各间隙进行压缩空气吹扫清理，绝缘电阻无变化。 用榔头敲击振动夹件，同时用摇表监测绝缘电阻，没有发现变化。 根据万用表测得的电阻值分析为排除不稳定接地，首先采用了放电冲击法。分别用500V、1000V、2500V电压反复进行放电冲击，在冲击过程中进行绝缘电阻测量没有任何变化（为0M）。用万用表测量，在冲击过程中有小幅度的波动。 考虑到直流冲击法对变压器铁芯对地缘绝件受潮、金属坚固性接地、随

14、负荷大小而变动的不稳定接地、无法消除的导体颗粒凝结等引起的铁芯多点接地故障其效果不明显，为此选用了第二种方法电流法。 根据图二所列的接线原理首先接好线后检查无误后用调压器缓慢升压，同时观察电流和电压的变化情况，首先电压上升，电流很小，调压器电压不足以击穿接地点；当试验装置电流增大时，电压升不上去，也没有放电现象，说明接地故障点很稳固，逐渐调整调压器使电流逐渐上升，当电流上升到5A时稳定五分钟观察铁芯发热情况，用红外成像仪观察是否有明显发热点，没有发现任何异常现象，铁芯与地之间的电流也能保持住，所以继续调整调压器使电流逐渐上升，当电流升到15A时保持在三分钟左右电流突然回零，电压上升，迅速断开电

15、源用1000V兆欧表进行绝缘测试，结果在2000M；然后用2500V兆欧表进行测试,指针在40M时开始摆动，同时听到变压器上夹件有放电声，经确认放电声来自励磁变高压侧C相上夹件处，通过放电声找到了接地的故障点。打开上夹件发现有2cm左右的金属异物穿过夹件与铁芯之间的绝缘板，取出后发现是已断裂钻头的残存部分，其损坏了夹件与铁芯的绝缘。怀疑是在励磁变夹件进行打眼固定二次线时将钻头断入励磁变上夹件中，当时也未采取措施，造成铁芯与夹件金属性接触导致接地。取出断入的钻头，对励磁变上夹件与铁芯间重新加装绝缘板后，进行绝缘测试，绝缘电阻为10000M，励磁变铁芯接地故障处理完毕。 4结束语 4.1变压器铁芯

16、多点接地严重危及设备安全运行。 4.2当出现铁芯多点接地故障时，要进行综合测定和全面分析检查后，再视现场具体情况选择处理 方案，切不可盲目进行放电冲击或电焊烧除，以免造成绝缘损坏，使故障扩大。 4.3每次进行小修时，尤其是对干式变一定要对变压器本体进行清理，并用干燥的压缩空气进行吹扫，防止灰尘等异物造成变压器第二点接地。 4.4运行中的变压器最好能在铁芯接地线上装设电流表，便于及时发现故障。特别是在放电冲击法消除接地现象后，更要加强监视，防止再次形成故障。 4.5采用调压器小电流来查找故障接地点方法，能解决隐蔽性小金属物引起的铁芯接地问题，该方法能缩短检修时间，节约检修费用，减少停电造成的损失

17、。 参考文献： 1孙波涛、郭忠田、马超.变压器铁芯多点接地故障分析判断及处理 2焦赞辉.变压器铁芯多点接地故障分析处理 32沈阳变压器厂.变压器试验.北京：机械工业出版社，1977 4李建明，朱 康主编.高压电气设备试验方法.中国电力出版社 5王梦云.大型变压器短路事故统计与分析 J.变压器，1997，34（10） 6朱德恒，严 漳主变.高电压绝缘.清华大学出版社，1992 作者简介： 王强（1971-） 男内蒙古工程师从事发电厂电气检修技术管理 阅读相关文档:关于改进财政税收工作的探讨 一次风机轴承振动大原因分析及处理措施 浅谈绿色环保经济 浅谈如何加快小城镇建设的步伐 环境工程管理工作浅析 输变电设备状态检修的技术经济分析 探讨关于生态水利在河道治理中的应用 特殊岩土体路基填筑技术及在路桥过渡段沉降控制中的应