浅析变压器铁芯接地故障检测与处理

时间:2023-11-29 21:20:25 泽彪 理工毕业论文 我要投稿
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浅析变压器铁芯接地故障检测与处理

  及早的发现故障、准确的检测故障点和正确的排除故障对电力检修是及其重要的,以下是小编为大家整理的浅析变压器铁芯接地故障检测与处理相关内容,仅供参考,希望能够帮助大家。

  铁芯故障接地的类型

  变压器铁芯故障接地类型可概括为两类:

  (1)在制造安装检修过程中造成的故障接地。具体情况有:铁芯硅钢片曲翘或有毛刺,扎破绝缘板接触夹件;温度计座套过长,和夹件、铁轭或铁芯柱相碰;钢压板通过上夹件碰铁芯;遗漏金属物使铁芯和油箱连通;安装完毕后未将油箱顶盖上运输用的定位钉处理,导致铁芯碰壳等等。

  (2)在使用过程中造成的故障接地。具体情况有:变压器油中的杂质、油泥、纤维等具有导电性质的悬浮物,在电场作用下附着在铁芯下部的绝缘硬纸板上,形成使铁芯和油箱连通的导电“小桥”;潜油泵轴承磨损,金属粉末进入油中沉淀在底部,使铁芯和油箱底接通;线圈钢压板与上夹件心压螺钉之间的绝缘损坏;钢垫脚与铁芯之间的绝缘受潮;铁芯与夹件的绝缘受潮;穿心螺杆绝缘套损坏;受变压器近端短路或振动的影响,铁芯上夹件受力向上顶,下夹件受力向下压,使穿心螺杆钢座与铁芯末级短路等等。

  铁芯故障接地的判断

  1、主要特征

  铁芯故障接地的主要特征有:

  变压器铁芯在非正常接地点接地时,接地点间会形成闭合回路,感应电动势形成环路,产生铁芯局部过热;当多点接地严重时,又较长时间未处理,变压器连续运行将导致油及绕组也过热,使油纸绝缘逐渐老化,引起铁芯叠片两片绝缘层老化而脱落,将引起更大的铁芯过热,甚至烧毁;较长时间多点接地,使油浸变压器油劣化而产生可燃性气体,使气体继电器动作;因铁芯过热使器身中木质垫块及夹件碳化;

  用摇表测量铁芯绝缘电阻,明显降低;接地线上的电流明显增大;严重的多点接地,会使接地线烧断,使变压器失去正常点接地,后果不堪设想;变压器油因温升而分解,总烃超标。多点接地也会引起放电现象;

  2、判断方法

  根据铁芯故障接地的特征,相应的有以下判断方法。

  (1)测量铁芯的绝缘电阻。断开铁芯正常接地点,用兆欧摇表测量铁芯对地绝缘。如果我们测得铁芯的绝缘电阻值很小,甚至为零,则铁芯可能存在故障接地。

  (2)测量接地线上的电流。目前大中型变压器一般是钟罩式结构,变压器铁芯通过小套管与外壳上的一条扁铁连接,再通过箱体的接地线接地。我们可用钳型电流表测量接地线上的电流,如果不方便测量时,可用50mm2的铜芯塑料线将小套管与箱底的接地网连接在一起,再测量铜芯塑料线中的电流。正常时无电流回路,电流为零;铁芯故障接地后,在地线上有环流产生,如果电流大于1A,铁芯可能有明显的故障接地。

  由于变压器周围存在较强的漏磁通,影响电流测量的准确性。建议测量时先将钳型表紧贴地线外部测得第1次数据(为干扰电流),然后把地线钳入测得第2次数据,把后者减去前者就可得到较为准确的地线电流。

  (3)测量空载电流与空载损耗。对变压器进行空载试验,正常时其试验结果应与出厂值没有太大的变化。如果铁芯故障接地,其空载电流与空载损耗都较出厂值明显增大。

  (4)进行气相色谱分析。用气相色谱分析法分析变压器油中的气体成份,并根据国家标准GB7252-1987与GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》,由总烃量及三比值编码判断故障性质。

  如果我们把以上几种方法结合起来共同判断铁芯是否故障接地,效果会更好。

  3、应用举例

  我地一台SZ9-Z-31500/110型主变,用户反映去年下半年瓦斯继电器多次动作,后被迫停运。在运行时测得接地线上的电流为0.9A;兆欧表测得铁芯的绝缘电阻为0.369MΩ,A相空载电流为额定电流的4.5%,大于出厂值的1.8%,空载损耗也接近出厂值的3倍。后经气相色谱分析,主变压器油中气体成份如表1所示。

  铁芯故障接地的排除

  在确定铁芯故障接地之后,就可采取以下方面的措施予以排除。

  1、主变压器可以停运的铁芯接地故障排除

  当主变压器可以停运检修时,可以从以下几点对铁芯接地故障进行排除:

  (1)对于制造安装检修过程中出现的故障接地,找出故障点后针对性的做好处理就行了。如修整硅钢片,除去毛刺,以免硅钢片碰壳、碰夹件;缩短温度计座套的长度;缩短上夹件压螺钉的长度,使钢压板不触及螺钉;清除箱底遗漏的杂物,特别是金属物;安装完毕后拆除油箱顶盖上运输用的定位螺钉或将其翻转等等。

  如有一台110KV变电站的主变,用2500V摇表检查铁芯对地的绝缘电阻为零,初步确定为铁芯故障接地,吊罩后使用直流法检测铁芯故障接地点,进一步检查是铁芯某硅钢片毛刺对箱底短路接地。我们采用电容放电法,通以大电流把毛刺烧掉后,故障得以排除。

  (2)导电粉尘沉积箱底。首先清除沉积的脏物:可在8#铁丝上均匀半叠式的缠上干净的白布带,并把它穿过铁芯与箱底之间的空隙,由两人在铁芯底部来回拉动,把底部所有脏物清出;另外,对于铁芯下部及绝缘垫上的铁锈油泥也要清除干净;最后用油径板式滤油机把脏物残渣吸滤掉。然后测取铁芯对地的绝缘电阻,如果阻值>1000 MΩ则满足要求了。

  (3)夹件内侧与铁芯的绝缘表面上有沉积物形成接地。此时可采用放电冲击法排除故障。如一台SFZ9-10000/66型主变,出现上述故障后铁芯绝缘电阻仅为1MΩ,我们利用高压电气试验用的升压变压器T2对铁芯进行冲击放电,接线图如图2(a)所示。操作时把调压器T2的输出电压慢慢升高,当电压接近1000V时,听见线圈内“砰”的一声响,这时打开开关K,测得铁芯绝缘电阻为10MΩ。接着继续升高电压,当上升到1600V时,线圈内又是“砰”的一声响,同上再测绝缘电阻为600MΩ。再又继续升压到2100V时,随着线圈内“砰”的一声响,铁芯的绝缘电阻测得为1500MΩ,消除了接地故障。[3]另外也可采用电容放电冲击排除接地故障,如图2(b)所示。先把开关K合“1”端,对电容器C充电,待电容器充满电后,把K合“2”端,对铁芯故障放电。反复几次,便可消除故障。图中电容C取10μF、4KV。注意无论采用哪种方法放电,操作时最高输出电压不超过2500V。

  (4)绝缘件受潮。在条件允许的情况下(如专门制造修理厂),可直接更换掉受潮的绝缘件。在现场不具备更换条件时,可采取对受潮部位进行去潮处理的方法。

  脚绝缘纸板及木块受潮引起铁芯绝缘电阻<1000MΩ。在不方便更换的情况下,我们在下节油箱里加入变压器油,使油高出箱底100mm左右。再在箱底下面中间部位的地方(要求不对准垫脚铁)放一个20KW的电炉,电炉丝距箱底约100mm,进行加热。接着用压力式滤油机或真空滤油机对变压器脱水,整个处理过程40~50h。后测铁芯绝缘电阻为3000MΩ,符合要求。应注意在加热过程中要视情况调整电炉距箱底的距离,太近会烤坏垫脚绝缘纸板和木块,太远加热的效果差。

  (5)绝缘件受损。一般需要更换受损的绝缘件,更换后要求铁芯对地的绝缘电阻大于1000MΩ。如一台2000KVA的变压器,吊芯检查发现A、B两相之间的穿心螺杆对铁芯的绝缘电阻仅为8MΩ,是低压侧的钢座与铁芯末级的绝缘纸板损坏。我们先取出该穿心螺杆的钢座,在螺杆故障端垫上绝缘纸板,加上钢垫圈,上好螺母,测得该螺杆与铁芯的绝缘电阻为2000MΩ,消除了故障。

  2、主变压器不能停电的应急处理

  发现铁芯存在故障接地后,而系统运行方式又暂不允许长时间停运,此时可在变压器铁芯外引接地回路中串接电阻,限制铁芯接地回路中的环流,避免油中气体的进一步分解,防止故障的进一步恶化。具体的做法是:先用钳形电流表测得外引接地线上的电流及接地线的开路电压,然后计算出所串接的电阻值,最后选择恰当容量的电阻串接回路中。实践中我们对一台暂不能停运的变压器,铁芯故障接地后,测得接地环流28A,开路电压22V,则接地回路电阻为22/28=0.8Ω。要求串接电阻后的环流不超过0.2A,那么所串电阻值为22/0.2-0.8=109.2Ω,取110Ω;电阻的功率为0.22×110=4.4W,取8W,以避免烧坏电阻后铁芯开路。要注意限流电阻不能太大,以保证铁芯基本处于地电位;但也不能太小,否则环流依然偏大。经验表明,限流在0.1~0.3A比较恰当。

  长期以来,我们采用上述一些方法分析判断检测与处理变压器铁芯的故障接地,收到了良好的效果。

  铁心多点接地故障

  1.铁心下夹件垫脚与铁轨间的绝缘纸板脱落或破损,使垫脚铁扼处叠片相碰造成接地

  2.由于潜油泵轴磨损,金属粉末进入油箱中,淤积油箱底下,在电磁力作用下形成桥路,将下铁辘与垫脚或箱底接通,形成多点接地

  3.油箱盖上的温度计座套过长,与上夹件或铁扼、旁柱边沿相碰,构成新的接地点

  4.下夹件与铁扼阶梯间的木垫块受潮或表面不清洁,附有较多的油泥使其绝缘电阻值降为零时,构成了多点接地;

  5.油箱中落入铁钉、焊条头等金属异物使铁心叠片与箱体沟通,形成接地

  6.变压器安装完后未将油箱顶盖上用于运输的定位销翻过来或去掉,构成多点接地。

  铁心过热接地故障

  1.引起变压器铁心过热的故障原因有多方面:如绕组短路过载运行、铁心本身接地不良及异常接地、铁心片间短路或铁心局部短路、铁扼螺杆接地、铁心漏磁、铁心局部短路、电源电压高、铁心冷却油道堵塞等。除上述之外,油循环不畅或箱内油量少、油劣化,铁心叠片周围毛刺大,叠铁心片时缝隙不均等都可能引起铁心过热故障。

  2.铁心局部过热故障部位基本上都在铁心和夹件上。如果运行中的变压器出现铁心过热,特别是发生局部过热故障将产生特征气体H2、CH4、C2H2、C2H6,色谱分析发现油中溶解气体组分含量超标。

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