110kV變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障分析及處理

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110kV變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障分析及處理

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北極星電力網(wǎng)技術(shù)頻道:韓愛(ài)芝2023-8-2717:32:28(閱176次)

所屬頻道:電網(wǎng)關(guān)鍵詞:變壓器故障分析110kV

（平頂山供電公司，河南，467001）

內(nèi)容

110kV變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障分析及處理

試驗(yàn)日期1994.04.251995.05.041996.05.201997.04.151998.10.221999.10.202000.10.172023.10.152023.10.092023.10.152023.10.182023.10.212023.11.26

鐵心絕緣1000MΩ450kΩ/450kΩ450kΩ/300Ω/27Ω////

鐵心引下線電流060mA60mA60mA60mA100-200mA100-200mA100-200mA1200-2600mA900-2100mA700-1200mA200-800mA570-1200mA

備注新裝試驗(yàn)，鐵心絕緣正常周期預(yù)試，鐵心高阻接地故障，電流穩(wěn)定鐵心高阻接地故障，電流穩(wěn)定周期預(yù)試，鐵心高阻接地故障，電流穩(wěn)定周期預(yù)試，鐵心高阻接地故障，電流穩(wěn)定鐵心高阻接地故障，電流基本穩(wěn)定周期預(yù)試，鐵心中阻接地故障，電流基本穩(wěn)定鐵心中阻接地故障，電流基本穩(wěn)定周期預(yù)試，鐵心低阻接地故障，電流不穩(wěn)定鐵心低阻接地故障，電流不穩(wěn)定鐵心低阻接地故障，電流不穩(wěn)定鐵心低阻接地故障，電流不穩(wěn)定鐵心低阻接地故障，電流不穩(wěn)定

從表一可以看出：1995--1998年，P#4主變鐵心屬于高阻多點(diǎn)接地故障，阻值為450kΩ,電流非常穩(wěn)定，為60mA;1999—2023年，P#4主變鐵心變?yōu)橹凶瓒帱c(diǎn)接地故障，阻值為300Ω,電流基本穩(wěn)定，在100-200mA之間；2023年10月預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)P#4主變鐵心演變?yōu)榈妥瓒帱c(diǎn)接地故障，阻值在27Ω左右，電流不穩(wěn)定，在200-2600mA之間。鐵心多點(diǎn)接地由高阻演變?yōu)榈妥?，接地電流也由穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定，說(shuō)明該故障點(diǎn)不是死接地點(diǎn)。根據(jù)運(yùn)行值班人員的巡視觀察與統(tǒng)計(jì)情況，表明P#4主變鐵心接地故障電流的大小與天氣、負(fù)荷沒(méi)有關(guān)系。在進(jìn)行鐵心引下線電流帶電測(cè)量的同時(shí)，我們也加強(qiáng)了油的色譜分析工作，主要分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表二所示。P#4主變油中色譜分析情況表二乙乙乙總氣體成甲CCH烯烷炔烴分烷OO22(p(p(p(p(p(p(p(pp試驗(yàn)日pm)pm)pm)pm)pm)pm)pm)m)期

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1995.10.91996.10.231997.07.041998.10.031999.09.131999.10.152000.06.072000.10.102023.03.132023.06.192023.12.272023.03.132023.07.292023.09.172023.10.15.9.15.75.7.6.4.8.2.5.7.9.9.1.1

1512.912.316.920.282.1241525.624.926.124.326.9926.3423.91

3723337.13846.157.948.3335547.363.648.461.9855.6651.85

6.0150107139109012311165119141713911278

000006001.00.1.20.7050.8060.30.31.50.20.9

340028004600482775046849670048407035458165266825771375916711

3050.67049860.35550.45156.652.74862.586.7575.5572.66

4229159.2926926192218188223289296254

584665.355.878.7153.83.748.793.783.6106.85104.96.089.4

從表二可以看出：總烴中乙

烯占主要成分，也是變壓器鐵心存在多點(diǎn)接地故障的主要特征；1995-1998年，P#4主變油中不含乙炔，總烴也比較穩(wěn)定，在46-65.3ppm之間；1999年9月第一次發(fā)現(xiàn)乙炔，油中總烴變化較大，在48.7-153.9ppm之間，說(shuō)明鐵心多點(diǎn)接地點(diǎn)的異物有接地牢固到開(kāi)始松動(dòng)，出現(xiàn)了電弧放電現(xiàn)象。從表一、表二可以看出：在1999年9月油中發(fā)現(xiàn)乙炔的同時(shí)，鐵心引下線帶電測(cè)量的電流值也有增大趨勢(shì)，變壓器周期性試驗(yàn)也說(shuō)明鐵心絕緣電阻一直在降低，三者的試驗(yàn)結(jié)果是吻合的，說(shuō)明P#4主變鐵心多點(diǎn)接地故障點(diǎn)由穩(wěn)定接地狀態(tài)變?yōu)椴环€(wěn)定松動(dòng)狀態(tài)，該變壓器的不安全系數(shù)也在不斷增加。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，P#4主變需要采取限流措施，以保證其安全運(yùn)行。3采取措施

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隨著P#4主變鐵心引下線電流越來(lái)越不穩(wěn)定，我們加強(qiáng)了帶電測(cè)量和色譜分析工作。2023年10月周期性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鐵心絕緣只有27Ω，連續(xù)兩個(gè)月多次測(cè)量鐵心引下線電流，部分測(cè)量數(shù)據(jù)已經(jīng)超出1A，最大達(dá)到2.6A，同時(shí)的總烴和乙炔也說(shuō)明有問(wèn)題。2023年12月17日，用鉗型電流表測(cè)量P#4主變鐵心引下線的電流為0.2-2.6A，我們?cè)赑#4主變鐵心接地引下線回路加裝了限流電阻，使主變鐵心接地引下線電流限制在1A以下，如圖一所示。

K1、K2為單向刀閘。正常情況下，只有P#4變壓器-K2-電阻-接地回路存在，K2閉合，用鉗型電流表直接測(cè)量該接地回路電流的大小。針對(duì)P#4變壓器，在安裝限流電阻前，用鉗型電流表測(cè)量引下線的電流為0.2-2.6A，加裝20Ω的限流電阻后，其電流在30~80mA之間，說(shuō)明20Ω的限流電阻是合適的。

一般情況下，110kV變壓器的漏磁較小，用鉗型電流表測(cè)量即可滿足要求。如果變壓器漏磁較大，用鉗形電流表測(cè)量鐵心引下線的電流誤差較大，易引起誤判斷。對(duì)于220kV及以上變壓器，個(gè)別老型號(hào)、早期的變壓器漏磁可能很大（0-30A），用鉗型電流表測(cè)量顯然不能滿足測(cè)量要求，一般要在鐵心引下線中串接電流表直接測(cè)量，如圖一虛線框所示，可以臨時(shí)增加K1-電流表-接地測(cè)量回路，該回路接入牢靠后，將K1閉合，K2斷開(kāi)，直接讀取電流表的指示數(shù)；測(cè)量完畢，先閉合K2，再斷開(kāi)K1，最后將測(cè)量回路拆除。這樣測(cè)量可以消除漏磁的影響，避免誤判斷。

4故障查找

由于P4主變內(nèi)部接地故障點(diǎn)不穩(wěn)定，雖然我們采取了臨時(shí)措施將鐵心接地電流限制在1A以下，但是，從變壓器長(zhǎng)遠(yuǎn)安全運(yùn)行的角度出發(fā)，我們還是決定對(duì)該主變進(jìn)行計(jì)劃大修，處理鐵心多點(diǎn)接地問(wèn)題。

2023年3月21日，對(duì)P#4主變進(jìn)行吊罩大修，當(dāng)變壓器油全部放出后，試驗(yàn)人員用萬(wàn)用表測(cè)量鐵心的電阻，其阻值為2Ω。當(dāng)變壓器外罩吊起時(shí)，鐵心絕緣沒(méi)有發(fā)生任何變化。這說(shuō)明變壓器外殼與上夾件、鐵心之間沒(méi)有接觸故障。

吊罩后進(jìn)行外觀檢查，該主變繞組連接緊密，絕緣無(wú)損傷，無(wú)放電痕跡，各部分的墊塊無(wú)松動(dòng)，也無(wú)變形跡象；上、下夾件的穿心螺釘無(wú)松動(dòng)，各部件固定良好。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，鐵心對(duì)上夾件、上夾件對(duì)地絕緣均合格，證明故障不在變壓器上部。因?yàn)樽儔浩鞯纳蠆A件與鐵心在上部只有一點(diǎn)相連，而下夾件又直接接地，所以可以斷定故障點(diǎn)應(yīng)在變壓器的下部，即鐵心與下夾件之間、鐵心與變壓器底部之間可能有異物存在。

我們將檢查重點(diǎn)放在了變壓器的下部，檢修人員對(duì)鐵心與下夾件進(jìn)行了仔細(xì)檢查，變壓器箱體清潔且無(wú)異物。用絕緣油對(duì)鐵心下部進(jìn)行沖刷，經(jīng)過(guò)多次油循環(huán)沖洗后，測(cè)量鐵心的絕緣，阻值仍沒(méi)有變化，說(shuō)明異物不是易沖刷走的碎鐵屑，而可能是一種較大的金屬異物；用手電筒與平光鏡相結(jié)合的方法進(jìn)行查找，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常；用一根前端繞成圓環(huán)的細(xì)鐵絲在鐵心與下夾件之間的縫隙內(nèi)仔細(xì)查

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找，因縫隙較窄，光線不足，肉眼未能發(fā)現(xiàn)異常。所以這些均說(shuō)明故障點(diǎn)比較隱蔽，難以準(zhǔn)確找到。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查找情況，我們決定采用電容器充放電法查找故障的具體方位。首先加壓至70V時(shí)，鐵心右下穿釘附近有放電聲，并且在同一位置的鐵心與下夾件間伴有白煙冒出，說(shuō)明該處有放電現(xiàn)象。此時(shí)斷開(kāi)電源，測(cè)量鐵心絕緣，發(fā)現(xiàn)絕緣已上升至10MΩ。這一現(xiàn)象證明異物就在右下穿釘附近?？紤]到異物可能已被燒熔，用油進(jìn)行沖洗清理。這樣反復(fù)進(jìn)行電容充放電-油沖洗-木錘敲擊等循環(huán)，測(cè)量鐵心絕緣一直在0-50MΩ之間不斷變化，這說(shuō)明異物還是比較大，用電容充放電是不能解決問(wèn)題的。

根據(jù)以上檢查與分析判斷，必須進(jìn)一步對(duì)變壓器進(jìn)行吊芯查找。隨即對(duì)變壓器進(jìn)行鐵心吊檢，鐵心吊起后看到鐵心兩絕緣墊塊夾縫之間有一鋸條，工作人員立即拆開(kāi)一邊的絕緣墊塊后，發(fā)現(xiàn)一根長(zhǎng)度為13cm的鋸條夾在其間。取出鋸條觀察，發(fā)現(xiàn)鋸條的右下角有明顯的放電痕跡，見(jiàn)圖1所示，放電點(diǎn)在鋸條的根部右下端黑色部位，因放電右下角已經(jīng)缺角。

異物鋸條取出后，變壓器進(jìn)行回裝，測(cè)量鐵心的絕緣電阻，大于1000MΩ，合格。說(shuō)明鋸條就是造成變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障的罪魁禍?zhǔn)?。P#4主變鐵心多點(diǎn)接地故障處理后，安全運(yùn)行至今。5原因分析

1994年P(guān)#4主變新安裝，當(dāng)時(shí)根據(jù)廠家要求沒(méi)有進(jìn)行吊罩檢查，這說(shuō)明鋸條是在出廠以前就存在的，屬于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。根據(jù)以上情況可以推斷，該變壓器在投運(yùn)初期，鋸條夾在下夾件的絕緣墊塊中間，沒(méi)有與下鐵心接觸，因此常規(guī)試驗(yàn)不能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。運(yùn)行一段時(shí)間后（該主變低壓側(cè)曾遭受過(guò)短路沖擊），在電動(dòng)力、電磁力的作用下，導(dǎo)致鋸條移位，剛好把鐵心和下夾件短接，形成鐵心多點(diǎn)接地，并且受油流、電磁力等影響，不斷滑動(dòng)，致使接地電流時(shí)高時(shí)低。6結(jié)論

綜上可知，P#4主變鐵心多點(diǎn)接地故障比較特殊，是因?yàn)閺S家制造時(shí)遺留異物造成的。在運(yùn)行中我們對(duì)該臺(tái)主變加強(qiáng)了鐵心接地引下線電流的監(jiān)視和油色譜分析工作，并及時(shí)采取了限流措施，確保了其安全可靠運(yùn)行。

變壓器鐵心多點(diǎn)接地是一種較為常見(jiàn)的故障，在變壓器運(yùn)行過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)變壓器出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障，首先停電測(cè)量鐵心的絕緣電阻，并取油樣進(jìn)行色譜分析，然后一般應(yīng)采取以下幾個(gè)步驟進(jìn)行分析與處理：

a.用電容器充放電法進(jìn)行處理3-5次（不宜太多次，否則易損傷變壓器），如果故障消除，變壓器可以投入正常運(yùn)行。變壓器運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)加強(qiáng)鐵心引下線電流的帶電測(cè)量和油色譜分析工作，電流在200mA以下、沒(méi)有乙炔出現(xiàn)、總烴上升緩慢是安全的。

b.如果電容器充放電法無(wú)法消除故障，要用萬(wàn)用表測(cè)量其阻值，判斷是高、中阻接地，或是低阻接地。

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c.在故障沒(méi)有處理之前，應(yīng)加強(qiáng)變壓器鐵心引下線電流的測(cè)量工作，同時(shí)注意油中特征氣體的變化，一旦油中出現(xiàn)乙炔，說(shuō)明鐵心絕緣有變化，