变压器接地故障分析与处理

2010-08-15葛刚卫

山西焦煤科技 2010年1期

关键词：夹件叠片硅钢片

葛刚卫

变压器接地故障分析与处理

葛刚卫①

(山西兴能发电有限责任公司)

分析了变压器最常见的铁芯多点接地故障现象及原因,论述了故障的检测及排除方法,旨在对变压器的安全运行起到了指导性作用。

变压器;铁芯;多点接地;原因现象分析,处理

变压器是电厂的重要设备,运行中一旦发生多点接地,就会使整个发电系统瘫痪,所以,变压器多点接地作为变压器常见故障,对其进行分析与处理显得尤为重要。变压器铁芯只有一点接地,才是可靠的正常接地;当出现两点及以上的接地,为多点接地。多点接地是铁芯接地出现的异常现象,将导致铁芯出现故障。

1 铁芯多点接地时出现的异常现象

当变压器铁芯发生多点接地时,就会出现以下异常现象。1)在铁芯中产生涡流,空载损耗增加,铁芯出现局部过热。2)多点接地严重时,加上较长时间未得到处理,变压器连续运行导致油和绕组过热,使油纸绝缘逐渐老化。由此会引起铁芯叠片两片绝缘层老化而脱落,造成更严重的铁芯过热,铁芯将会烧毁。3)较长时间多点接地,使油浸变压器油劣化而产生可燃气体,使气体继电器动作。4)因铁芯过热,使器身中木质垫块及夹件碳化。5)严重的多点接地,使变压器失去了正常的一点接地,会使接地线烧断。6)多点接地会引起放电现象。

2 铁芯多点接地产生的原因

由上面铁芯多点接地类型和产生的异常可以看出,多点接地的原因有以下几点：

1)制造变压器或更换铁芯大修时,选用的硅钢片质量有问题,如硅钢片表面粗糙不光滑,硅钢片的绝缘漆膜或绝缘氧化膜脱落,造成片间短路,形成多点接地。2)硅钢片保管不当,长期受潮,使其表面锈蚀严重,漆膜或氧化膜脱落,造成多点接地。3)铁芯加工工艺不合理,如毛刺超标,夹有细小的金属颗粒或硬质非金属微粒等,叠装后将叠片绝缘层破坏,造成片间短路。4)叠压不当,叠压系数取的过大,因压力过大,破坏了片间绝缘。5)运行维护不当。变压器长期超铭牌额定值运行使片间绝缘老化,平时又不巡视检查,使铁芯局部过热严重,片间绝缘遭破坏,造成多点接地。

3 铁芯多点接地故障的检测

判定运行的变压器是否为多点接地,通常采用油色谱分析和电气测量两种方法来检测。

1)抽油样进行气体色谱分析。当变压器发生故障时,为区分故障类型,可取油样对油中含气量及组分进行色谱分析。色谱分析中如发现气体中的CH4及烯烃组分含量较高,而CO和CO2气体含量和以往相比变化不大,或含量正常,则说明铁芯过热。铁芯过热可能是由于多点接地所致。色谱分析中如发现含有C2H2气体,说明铁芯已出现间歇性多点接地。

在判定故障性质时,可按特征气体法粗略判断,或按三比值法做进一步分析判定。

2)交流法测定多点接地故障。交流法测量是用电流表测量接地系统中有无交流电流存在。测量方法是先给变压器低压绕组施加220～380 V的交流电压,铁芯中将产生磁通。打开铁芯和夹件的连接片,用交流毫安表(或用万用表交流mA档)的两接线电笔,沿铁轭各级进行逐点测量。当毫安表中有电流值显示,说明铁芯接地正常,只有一点接地;当毫安表中指针为零(无电流读数),说明被测处铁芯叠片为接地故障点。

3)用交流电流表测量接地线有无电流。可用铁心接地在线检测装置或用钳表测量铁心外引接地线中电流值。古交电厂采用铁心通过接地小套管引出接地,加装接地电流在线监测装置。变压器铁心正常接地(一点接地时,因无电流回路形成,地线上电流(在1A以下)很小或等于零;当铁心出现多点接地时,铁心主磁通周围有短路匝存在,匝内将有环流流通,其环流的大小取决于磁通被包围的多少,一般可达几十A。利用测量地线中有无电流,可很准确地判断出铁心有无多点接地故障。

4)直流法测定多点接地故障。先将铁心与夹件的连接片打开,在铁轭两侧的硅钢片上施加6 V直流电压,接着用直流电压表(万用表的直流电压表档)依次测量各级铁心叠片间的电压。当电压表的指针指在零位上(读数为0)或指针指示反向,则可认为被测处是故障接地点。

4 铁心多点接地故障的排除

对运行变压器出现的铁心多点接地故障现象可按以下两种方法加以排除。

1)变压器不能停运时的排除方法。对有外接地线的变压器,当发生多点接地故障时,若测得故障电流较大,可先临时断开地线,使变压器处在无接地(正常一点接地)状态下运行。采取此种措施应注意的是要加强对运行的变压器的监视,以防故障点临时消失后使铁心出现悬浮电位。

当检测和判定的多点接地故障是接地不良,属不稳定型。可采取在工作接地线中串一滑线电阻,将电流限制在1A以下。具体做法：先将正常工作接地线打开,分别用电压表和电流表测出电压U及电流I,根据欧姆定律求出电阻R=U/I,从而来确定电阻阻值的大小;滑线电阻选取好后,将其串接在工作接地线中。

要加强监视,可经常取油样进行色谱分析,判定故障点的产气速率大小。如产气速率缓慢,变压器可继续运行;若产气速率较快,为防止故障扩大,应将变压器退出运行,组织检修。

移接正常接地线位置。当铁芯多点接地故障点位置在检测中心已被确认,而又无法对其处理时,可采取将铁心的正常工作接地片移至故障点同一位置,以便较大幅度地减小环流。

2)彻底检修。监测发现变压器存在多点接地故障后,对可及时停运的变压器,或有同规格的备用变压器可进行替换的,就应该将其及时停运。变压器退出运行后,应彻底消除其多点接地故障。根据多点接地类型及原因,应采取对应的检修措施。

对检修后未将箱盖上定位销翻转或除去造成多点接地的,应将箱盖上定位销翻转过去或去掉,使其不构成多点接地。除掉定位销(或翻过来)后,还应进一步检查是否有其他原因造成多点接地故障现象,如有,应排除。

如因夹件肢板距芯柱太近,使翘起的叠片与其相碰,则应调整夹件肢板和扳直翘起的叠片,使两者间距离符合绝缘间隙标准。

由于铁轭螺杆衬套过长,应在检修中将其拧下,锯去一段,使其与叠片不相碰。夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损者,应按绝缘规范要求,更换一定厚度的新纸板。更换被磨损的潜油泵的轴承,且对变压器油进行处理,彻底清除掉入油中的金属颗粒或杂质。检修或更换箱盖上的温度计座套,使其与上夹件或铁轭、旁柱间距离符合规定要求,杜绝相碰造成多点接地。清除油箱内油中或器身中落入的金属异物,以消除由其所构成的接地故障。清除油箱底部及下夹件与铁轭间木垫块上的油泥污物,对变压器油进行真空干燥处理,清除水分及潮气,提高绝缘电阻值。由于铁心叠片局部生锈或绝缘漆皮、氧化膜层脱落,可拆下这部分叠片,补涂硅钢片漆,使片间有良好的绝缘层;对于表面不平度大,凹凸不平小坑密布,片间绝缘较差,而又无法修复的硅钢片,应加以更换。对于因多点接地故障而被烧断的正常工作的接地线,应按标准进行更换。对于木夹件因多点接地或铁心过热严重而被烧坏的,均按标准要求,予以更换。