張旭鴻
摘要:變壓器鐵芯多點(diǎn)接地是一種常見故障,據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明,它在變壓器總故障中占第三位。因此,準(zhǔn)確的診斷與處理變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障,對(duì)保證變壓器的安全運(yùn)行具有重要意義。
關(guān)鍵詞:變壓器 鐵芯接地故障
寧夏扶貧揚(yáng)黃灌溉工程三泵站S9--3150/110主變壓器自2001年投入運(yùn)行至今已有三年余,每年春冬兩季灌溉期四個(gè)月,累計(jì)運(yùn)行時(shí)間約為15個(gè)月左右。2004年冬灌前運(yùn)行單位做預(yù)防試驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)該變壓器鐵芯多點(diǎn)接地。近期變壓器制造廠家(天津瞬日變壓器有限公司)前來現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試,也認(rèn)定變壓器故障為鐵芯多點(diǎn)接地。為促進(jìn)變壓器的盡快修復(fù),線對(duì)變壓器鐵芯接地故障進(jìn)行分析,并提出修復(fù)建議如下,謹(jǐn)供參考。
一、變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障分析
(一)什么是鐵芯多點(diǎn)接地
變壓器在正常運(yùn)行中,帶點(diǎn)的繞組及引線與郵箱間構(gòu)成的電場(chǎng)為不均勻電場(chǎng),鐵芯和其他金屬件就處于該電場(chǎng)中。因此,鐵芯與大地間產(chǎn)生一定電位,通常稱為懸浮電位,當(dāng)兩點(diǎn)的電位差達(dá)到能夠擊穿其間的絕緣時(shí),便產(chǎn)生火花放電,形成鐵芯與殼體的接地,這種接地稱為鐵芯的懸浮接地。 另一種接地則是因?yàn)樽儔浩麒F芯與其附件因設(shè)計(jì)方案或制造工藝不良,造成局部間隙過小或鐵芯各部絕緣降低,變壓器運(yùn)行中鐵芯與其他部件受熱或電磁力的作用,導(dǎo)致鐵芯碰殼形成接地,這種接地稱為硬接地。
國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,電力變壓器鐵芯和較大金屬零件均應(yīng)通過油箱可靠接地。這樣,鐵芯與大地之間的寄生電容被短接,使鐵芯處于零電位。如果變壓器鐵芯產(chǎn)生懸浮接地或硬接地,鐵芯便產(chǎn)生兩點(diǎn)以上的接地,稱為多點(diǎn)接地。多點(diǎn)接地在接地點(diǎn)間會(huì)形成閉合回路,在電位勢(shì)的作用下造成環(huán)流導(dǎo)致事故發(fā)生,為保證變壓器安全運(yùn)行,變壓器鐵芯決不允許多點(diǎn)接地故障發(fā)生。
(二)、造成鐵芯多點(diǎn)接地故障的主要原因
造成該變壓器鐵芯接地故障的主要原因應(yīng)首先考慮變壓器設(shè)計(jì)方案和制造質(zhì)量問題,但也不排除變壓器運(yùn)行的因素。
由于變壓器外罩在工廠已全部焊死,變壓器在安裝前無法對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行檢查。因此,變壓器在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生鐵芯松動(dòng)等異?,F(xiàn)象是無法考證的。目前只能按照變壓器可能產(chǎn)生的多點(diǎn)接地故障進(jìn)行如下分析。
1.在鐵芯組裝時(shí),因疏忽對(duì)鐵芯硅鋼片飛邊、毛刺清理或硅鋼片翹曲等原因,導(dǎo)致變壓器在運(yùn)行中產(chǎn)生放電,形成接地。
2.因鐵芯下夾件墊腳與鐵鈪間的紙板厚度不夠,或紙板質(zhì)量差或壓的過緊造成紙板脫落,導(dǎo)致墊腳與硅鋼片間隙過小,引起放電。
3.因溫度計(jì)座套過長(zhǎng)與夾件或鐵鈪、芯柱間隙過小,因局部變形相碰,造成接地。
4.穿芯螺絲鋼座套過長(zhǎng)與硅鋼片間隙過小,因局部變形相碰,或因鐵鈪表層硅鋼片壓不平鋼片因受熱凸起與鋼套或夾件相碰,形成接地。
5.鐵芯絕緣因受潮造成各夾件絕緣電阻降低,導(dǎo)致鐵芯高阻多點(diǎn)接地。
6.油箱內(nèi)有異物脫落,使硅鋼片局部短路,或接地絕緣子絕緣下降,或接地引線與鐵芯相碰造成接地。
總之,鐵芯接地原因很多,在此不一一列舉,當(dāng)然也不排除其他因素造成的鐵芯接地。
(三)、變壓器在正常運(yùn)行中,鐵芯只需要有一點(diǎn)接地,如果有一點(diǎn)以上的接地(即多點(diǎn)接地),鐵芯在額定電壓激磁下,鐵芯兩端、兩硅鋼片間均有電位差存在,鐵芯在兩點(diǎn)以上的接地情況下構(gòu)成閉合環(huán)路,造成環(huán)流,有時(shí)可達(dá)數(shù)十安。該電流會(huì)引起局部過熱,導(dǎo)致油分解,產(chǎn)生然性氣體還可能使接地片熔斷,或燒壞鐵芯,導(dǎo)致鐵芯電位懸浮,產(chǎn)生放電,使變壓器不能繼續(xù)運(yùn)行。因此,鐵芯必須接地,而且必須是一點(diǎn)接地。
三、變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障處理
(一)鐵芯多點(diǎn)接地故障的診斷
變壓器在停電后,可通過電器測(cè)試來確定變壓器內(nèi)部是否存在多點(diǎn)接地故障。
1、為了進(jìn)一步核定變壓器是否存在鐵芯多點(diǎn)接地,可斷開接地線,用2500V絕緣電阻表對(duì)鐵芯接地套管測(cè)量絕緣電阻,由此可以判斷鐵芯是否接地以及接地程度。
2、故障點(diǎn)具體位置檢查
通過上述測(cè)試分析,確定變壓器鐵芯存在多點(diǎn)接地故障后,便可進(jìn)一步檢查故障點(diǎn)的具體位置。吊罩后,對(duì)于雜物引起的接地,較為直觀,也比較容易處理。但也有某些情況,停電吊罩后找不到故障點(diǎn),為了能確切找到接地點(diǎn),現(xiàn)場(chǎng)可以采取如下方法:
(1)直流法:將鐵芯與夾件的連接片打開,在鐵鈪兩側(cè)的硅鋼片上通過6V直流電壓,然后用直流電壓表一次測(cè)量各級(jí)硅鋼片間的電壓,當(dāng)電壓等于零或表計(jì)指示反向時(shí),則可以認(rèn)為該處是故障接地點(diǎn)。
(2)交流法:將變壓器低壓繞組接入220-380V交流電壓,此時(shí)鐵芯中有磁通存在。如果有多點(diǎn)接地故障存在時(shí),用毫安表沿鐵鈪各級(jí)逐點(diǎn)測(cè)量,當(dāng)毫安表中電流為零時(shí),則該處為故障點(diǎn)。這種測(cè)電流法必測(cè)電壓法準(zhǔn)確,直觀。
(3)鐵芯加電壓法:就是將鐵芯的正常接地點(diǎn)斷開,用交流試驗(yàn)裝置給鐵芯加壓,若故障點(diǎn)接觸不牢靠,在升壓過程中會(huì)聽到放電聲,根據(jù)放電火花可觀察到故障點(diǎn)。當(dāng)試驗(yàn)裝置電流增大時(shí),電壓升不上去,沒有放電現(xiàn)象,說明故障點(diǎn)很穩(wěn)固,此時(shí)可采用加大電流法。
(4)鐵芯加電流法:將鐵芯的正常點(diǎn)斷開,用電焊機(jī)裝置給鐵芯加壓,當(dāng)電流逐漸增大,且鐵芯故障地點(diǎn)電阻增大時(shí),故障點(diǎn)溫度升高很快,變壓器油將分解而冒煙,從而可以觀察到故障點(diǎn)部位。故障點(diǎn)是否消除可以用鐵芯加壓法驗(yàn)證。
(二)鐵芯多點(diǎn)接地故障處理
變壓器退出運(yùn)行后,對(duì)于懸浮物形成的多點(diǎn)接地,可采用電容放電沖擊法排除,采用直流發(fā)生器構(gòu)成電容充電回路,輸出電壓大約為1000V,使用時(shí)首先對(duì)電容充電(50微法),充電后迅速對(duì)變壓器故障點(diǎn)放電,反復(fù)進(jìn)行幾次,故障即可消除。
有的單位采用大電流沖擊法處理接地故障也很有效。也可采用鐵芯拆裝、更接絕緣等有效方法進(jìn)行多點(diǎn)接地處理。在處理故障時(shí)應(yīng)先分析故障原因所在,然后在采取相應(yīng)的處理方法,才可取到較好的處理效果。
(三)變壓器投入運(yùn)行后的監(jiān)測(cè)。
變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障修復(fù)后,投入運(yùn)行,應(yīng)對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行一次監(jiān)測(cè),其方法多采用氣相色譜分析法。這種方法是目前確定運(yùn)行中的變壓器是否尚存在鐵芯多點(diǎn)接地的最有效方法。最常用的是IEC三比值法,有時(shí)也采用德國的四比值法,以上方法是利用五種特征氣體的三對(duì)比值,來判斷變壓器故障性質(zhì)的方法。以上方法可請(qǐng)當(dāng)?shù)赜薪?jīng)驗(yàn)的電力試驗(yàn)研究所協(xié)助進(jìn)行測(cè)試。
四、結(jié)束語
因固擴(kuò)三泵站使用的該臺(tái)變壓器,是揚(yáng)水變電站專供給水泵機(jī)組抽水電能所用。在變壓器采購時(shí)要求變壓器制造廠將外罩與地板焊死。這種做法的好處可防止變壓器殼體滲油。但變壓器全部密封是有條件的,在國外對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量高,故障率為零的產(chǎn)品方可采用全封閉。而我國工業(yè)水平尚處在初級(jí)階段,產(chǎn)品質(zhì)量一般,運(yùn)行條件較差,變壓器故障率較高。因此,變壓器不可采用外罩全封閉式。為了便于變壓器的檢修,應(yīng)將這臺(tái)變壓器在處理鐵芯故障接地時(shí),將變壓器殼體法蘭由焊接密封改為螺栓緊固密封,以便今后為變壓器的檢修創(chuàng)造有利條件。