變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障分析判斷及處理

變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障分析判斷及處理【摘要】我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及電力行業(yè)的快速發(fā)展，使得人們對(duì)電力依賴(lài)性相應(yīng)提高，進(jìn)而對(duì)供電安全穩(wěn)定提出更高的運(yùn)行質(zhì)量要求。變壓器是電力系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備，其是否正常運(yùn)行與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性密切相關(guān)。其中變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障是影響變壓器正常運(yùn)行的重要因素之一，其會(huì)造成局部升溫以及能源損耗等問(wèn)題。因此本文主要闡述了變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的產(chǎn)生原因和易發(fā)生故障的位置，同時(shí)對(duì)故障分析方法以及有效處理措施進(jìn)行合理分析?！娟P(guān)鍵詞】變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障1故障產(chǎn)生原因?qū)㈣F芯兩點(diǎn)連接并用電壓表測(cè)量鐵芯兩端電壓，此時(shí)兩端存在一定的電位差，其是由鐵芯、電壓表、相關(guān)回路以及鐵芯內(nèi)部磁通相交鏈共同作用產(chǎn)生的。這種電壓差主要由于鐵芯兩個(gè)連接點(diǎn)的相對(duì)位置不同而有所差異。該電位差可通過(guò)鐵芯磁通變化進(jìn)行解釋?zhuān)F芯內(nèi)部的磁通密度不均勻，接近內(nèi)框時(shí)，其磁路相對(duì)較短并且磁阻小，而靠近外框時(shí)則狀態(tài)相反，而鐵芯整體從內(nèi)框向外框的磁場(chǎng)密度呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。所以外框電壓值應(yīng)小于內(nèi)框電壓。而當(dāng)變壓表兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)位置相對(duì)較近時(shí)，其交鏈磁通量較小且電壓較低。而當(dāng)兩測(cè)量點(diǎn)共同接觸鐵芯上任一點(diǎn)時(shí)，電壓數(shù)值為零，其可表明當(dāng)鐵芯單點(diǎn)接地時(shí)，不存在相對(duì)電位差以及環(huán)流的情況［1］。而當(dāng)鐵芯多點(diǎn)接地時(shí)，由于相對(duì)電位差進(jìn)而產(chǎn)生一定量的環(huán)流。通常鐵芯采用一點(diǎn)接地即可保證變壓器正常運(yùn)行，而當(dāng)鐵芯出現(xiàn)兩點(diǎn)或者多點(diǎn)接地情況時(shí)，由于存在一定的電位差導(dǎo)致產(chǎn)生環(huán)流，這種環(huán)流基本在數(shù)十安甚至數(shù)百安以上，因此這種大電流會(huì)導(dǎo)致鐵芯出現(xiàn)局部過(guò)熱的情況。而這種情況會(huì)使得鐵芯以及接地片出現(xiàn)局部熔斷損壞，從而產(chǎn)生鐵芯電壓懸浮以及放電性障礙，所以變壓器鐵芯應(yīng)當(dāng)采用一點(diǎn)接地的方式。2易發(fā)生故障位置一般而言，變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障大多發(fā)生在以下4個(gè)位置。夾具和夾件夾具和夾件是變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的高發(fā)區(qū)之一，該位置發(fā)生故障的原因是變壓器接地銅片與夾具和夾件之間連接和緊固程度不足，使得鐵芯距離夾具和夾件相對(duì)較近產(chǎn)生一定的放電現(xiàn)象。鐵芯絕緣體鐵芯絕緣體是變壓器不可缺少的組成單元，其遇水易發(fā)生潮解。實(shí)際變壓器安裝和維修過(guò)程中，需要對(duì)變壓器進(jìn)行防雨和防滲水處理，如果沒(méi)有進(jìn)行相關(guān)處理極易導(dǎo)致絕緣體潮解膨脹，這種情況會(huì)使得變壓器各組件間彼此搭聯(lián)，進(jìn)而產(chǎn)生鐵芯多點(diǎn)接地故障［2］。硅鋼片硅鋼片常受到外力作用和溫度變化的影響較大，極易產(chǎn)生一定程度的彎曲形變。實(shí)際鐵芯制造和維護(hù)過(guò)程中，需要對(duì)硅鋼片進(jìn)行嚴(yán)箍和對(duì)齊處理，如沒(méi)做這種處理，硅鋼片使用過(guò)程容易產(chǎn)生彎曲，這不僅會(huì)對(duì)變壓器正常使用造成影響，也會(huì)發(fā)生鐵芯多點(diǎn)接地故障。接地套管接地套管是變壓器的常發(fā)生故障的功能部位，其主要影響因素是外力大小以及溫度變化，這兩種因素容易導(dǎo)致接地套管產(chǎn)生一定程度的形變和裂縫，甚至導(dǎo)致接地套管迸裂，在變壓器內(nèi)部形成大量雜物。而這種雜物對(duì)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地起到搭接作用，進(jìn)而發(fā)生故障。3故障分析方法試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析法這種數(shù)據(jù)分析法是鐵芯多點(diǎn)接地故障主要判斷確定方法之一，該方法主要是判斷變壓器鐵芯是否發(fā)生多點(diǎn)接地故障，其具體可以歸納為以下2種。色譜數(shù)據(jù)分析法這種方法主要是利用油中溶解氣體色譜進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其具有操作簡(jiǎn)便和檢測(cè)分析效率高等特點(diǎn)。通常技術(shù)較為成熟和應(yīng)用廣泛的是三比值法以及四比值法，其中三比值法主要對(duì)變壓器油中溶解氣體各組分濃度是否超出注意值以及產(chǎn)氣速率超出限值才可進(jìn)行故障判斷，因此這種方法不利于故障初期判斷和處理。而四比值法是較為精確判斷的檢測(cè)分析方法，通常對(duì)五種特征氣體的四對(duì)比值測(cè)定判斷故障是否發(fā)生。其中變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障判斷準(zhǔn)確度高的指標(biāo)是對(duì)鐵件或油箱中是否出現(xiàn)不平衡電流進(jìn)行檢測(cè)［3］。其主要參考指標(biāo)是CH4/H2比值范圍在1-3，C2H6/C2H4比值小于1，C2H4/C2H6比值不小于3以及C2H2/C2H4比值小于0.5，其中這些氣體是被測(cè)充油電氣設(shè)備中各種特征氣體的濃度數(shù)值，只有被測(cè)變壓器的相關(guān)指標(biāo)符合上述判據(jù)條件就可確定變壓器發(fā)生鐵芯多點(diǎn)接地故障。這種方法常需與電氣測(cè)量數(shù)據(jù)配合使用。電氣測(cè)量數(shù)據(jù)分析法電氣測(cè)量數(shù)據(jù)分析法主要包括環(huán)流測(cè)量法以及絕緣電阻測(cè)量法。首先是環(huán)流測(cè)量法，當(dāng)變壓器正常運(yùn)行過(guò)程中，可用鉗型電流表測(cè)量變壓器鐵芯外引接地套管的接地引下線(xiàn)的電流數(shù)值，通常正常狀態(tài)下，該電流數(shù)值很小，基本為mA級(jí)別。但當(dāng)變壓器發(fā)生多點(diǎn)接地故障時(shí)，這種環(huán)流數(shù)值達(dá)到A級(jí)，甚至可達(dá)數(shù)百安培以上，通過(guò)對(duì)環(huán)流數(shù)值的測(cè)量可對(duì)鐵芯多點(diǎn)接地故障進(jìn)行有效判斷。其次是絕緣電阻測(cè)量法，該方法需要停止設(shè)備運(yùn)行并斷開(kāi)鐵芯引出的接地線(xiàn)，同時(shí)使用2500V兆歐表對(duì)鐵芯接地套管的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量。與歷年檢測(cè)數(shù)據(jù)以及零電阻相比，該電阻數(shù)值較低時(shí)，則變壓器可能出現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地的情況。如果出現(xiàn)這種情況時(shí)，應(yīng)對(duì)相應(yīng)的繞組直流電阻進(jìn)行精確測(cè)量，如測(cè)量數(shù)值沒(méi)超出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)與長(zhǎng)期測(cè)量數(shù)據(jù)相比，該數(shù)值的偏差很小且變化規(guī)律大致相同，則可確定故障位置不在電氣回路，進(jìn)而明確是變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障。設(shè)備運(yùn)行狀況分析這種方法主要基于已發(fā)生故障的前提下，對(duì)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，從而對(duì)故障類(lèi)型進(jìn)行有效判斷。同時(shí)根據(jù)分析結(jié)果制定合理有效的應(yīng)急處理措施。這種狀況分析大致可包括以下兩種方法。首先對(duì)變壓器的使用時(shí)間、負(fù)荷情況以及突發(fā)故障和外力作用情況進(jìn)行分析。其次是參考變壓器以往的運(yùn)行情況以及相關(guān)試驗(yàn)記錄，并與色譜分析以及電氣試驗(yàn)等試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合分析，從而確定故障類(lèi)型。通常變壓器長(zhǎng)時(shí)間處于未運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)變壓器鐵芯電阻突然性降低且色譜分析數(shù)據(jù)正常，這是一種不穩(wěn)定的接地故障，其故障可能是油泥沉淀導(dǎo)致的。當(dāng)確定故障類(lèi)型時(shí)，即可根據(jù)類(lèi)型制定有效的解決方案進(jìn)行及時(shí)處理。4多點(diǎn)接地故障的有效處理措施應(yīng)急措施這種措施主要針對(duì)設(shè)備停運(yùn)時(shí)候的不穩(wěn)定接地故障，對(duì)其故障進(jìn)行限制甚至是排除處理。該措施主要應(yīng)用電容放電沖擊法，這種方法是較為常見(jiàn)的應(yīng)急措施之一，其具體實(shí)施流程如下所示：首先將開(kāi)關(guān)置于鐵芯正常接地點(diǎn)，此時(shí)鐵芯接地引出線(xiàn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，使用兆歐表充電電容，充電時(shí)間為1min。接下來(lái)將開(kāi)關(guān)置向放電回路，此時(shí)電容起電源作用并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行放電，再測(cè)量鐵芯絕緣電阻并通過(guò)電阻變化判斷故障是否排出。如果電阻值與變壓器正常狀態(tài)的電阻值一致時(shí)，則可確定不穩(wěn)定接地故障已排除，但是電阻值不同時(shí)，則需進(jìn)行反復(fù)多次放電處理才可排除故障。通常這種方法放電過(guò)程使用的沖擊電流應(yīng)適當(dāng)，防止因鐵芯底部絕緣墊塊過(guò)薄而導(dǎo)致?lián)舸┈F(xiàn)象。故障徹底排除措施這種措施主要針對(duì)故障情況相對(duì)嚴(yán)重并處于發(fā)展階段，這會(huì)對(duì)變壓器的安全穩(wěn)定造成嚴(yán)重影響。這種情況通常需要對(duì)變壓器實(shí)施有效的吊罩檢修作業(yè)進(jìn)而解決故障問(wèn)題。而采用吊罩檢修對(duì)故障進(jìn)行查找時(shí)，其檢修方法主要可包括以下5種。外觀檢查法這種方法是較為普遍的故障查找方法之一，其主要對(duì)鐵芯和夾件支板的碰撞情況、硅鋼片彎曲程度、鐵芯柱與拉板間異物問(wèn)題等情況進(jìn)行檢查，如果上述情況均未出現(xiàn)時(shí)，需要進(jìn)行下一步故障點(diǎn)查找作業(yè)。直流檢測(cè)法該方法主要是打開(kāi)鐵心和夾件間的連接片，并使用6V的直流通過(guò)鐵軛兩側(cè)的硅鋼片，再使用直流電壓表對(duì)相應(yīng)的硅鋼片電壓進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)電壓數(shù)值為零或者指針出現(xiàn)相反指向時(shí)，即可確定此處為故障接地點(diǎn)。交流檢測(cè)法這種方法主要使用220-380V交流電壓，其是將電壓接入到變壓器低壓繞組，使得高壓側(cè)和中壓側(cè)出現(xiàn)短路接地的情況，進(jìn)而導(dǎo)致鐵芯產(chǎn)生磁通。當(dāng)存在故障時(shí)，則用毫安表進(jìn)行測(cè)量電流數(shù)值。該過(guò)程需要對(duì)相應(yīng)各點(diǎn)電流依次測(cè)量，如出現(xiàn)電流數(shù)值為零時(shí)，則可確定該點(diǎn)是故障接地點(diǎn)。與直流檢測(cè)法，交流檢測(cè)法主要檢測(cè)電流變化，其準(zhǔn)確性和直觀性較高。鐵心加壓法這種方法基于鐵芯接地點(diǎn)斷開(kāi)的前提下，利用交流試驗(yàn)裝置對(duì)鐵芯加電壓，如果故障點(diǎn)出現(xiàn)接觸問(wèn)題時(shí)，電壓增加過(guò)程會(huì)產(chǎn)生放電聲以及電火花，通常根據(jù)這種電火花查找故障接地點(diǎn)。4.2.5鐵心加大電流法這種方法主要針對(duì)故障接地點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)固的情況，其具體表現(xiàn)為試驗(yàn)裝置電流增大時(shí)，電壓并沒(méi)有隨之增加以及無(wú)放電現(xiàn)象。該方法需要斷開(kāi)鐵芯接地點(diǎn)后，使用電焊機(jī)裝置對(duì)鐵芯進(jìn)行加電流。當(dāng)電流增加過(guò)程中，由于故障接地點(diǎn)的電阻較大，使得故障接地點(diǎn)溫度快速升高，這種高溫會(huì)導(dǎo)致變壓器油分解而產(chǎn)生冒煙情況。通?？筛鶕?jù)冒煙情況判斷故障接地點(diǎn)，同時(shí)故障接地點(diǎn)排除情況可用鐵心加壓法進(jìn)行有效檢驗(yàn)。5結(jié)語(yǔ)通過(guò)本文對(duì)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的產(chǎn)生原因和易發(fā)生故障的位置的闡述，以及故障分析方法以和故障有效處理措施的合理分析。不難看出，變壓器鐵芯作為常用的供電系統(tǒng)元件之一，其運(yùn)行狀態(tài)