李钢， 戚革庆， 柳尚一， 潘超， 刘建国

(国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，辽宁 大连 116001)

一起66 kV变电站主变铁心多点接地故障的分析与处理

李钢， 戚革庆， 柳尚一， 潘超， 刘建国

(国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，辽宁 大连 116001)

针对一起66 kV变电站主变铁心多点接地故障实例，详细阐述并分析了主变从投入系统到油色谱例行试验发现异常，再到跟踪监测、带电诊断性试验，最后停电检查、返厂吊罩定位故障点的全过程。通过这起主变故障原因的分析及处理，电网企业对厂家监造、设备运输、验收试验及在线监测等环节提出了更高的要求。

变压器；多点接地；油色谱；诊断性试验；吊罩

0 引 言

东北地区某66 kV变电站#2主变压器，型号SZ11-50000/66，额定电压(66±8×1.25%)/10.5 kV，高压侧为气体绝缘全封闭组合电器(Gas Insulated Substation)进线，高压套管为油气套管，低压侧为常规套管。该变压器于2013年5月出厂，出厂序号130067，于翌年6月23日接入电网，投运后平均负荷约20 MVA。

11月5日，试验人员在变压器油色谱[1]例行监测时发现该主变油中乙炔和总烃含量超过注意值(150 μL/L)，随后于当月7日，10日，12日，14日和17日接连进行了5次油色谱跟踪监测，发现总烃依然严重超标，且氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量均呈现出明显增长趋势。该变压器自投运起至11月17日停电，共进行过11次油色谱试验，详细数据如表1所示。

表1 #2主变油色谱监测数据

11月15日，变电运维人员在巡视中发现该主变铁心对地电流达到6 000 mA，远远超过《输变电设备状态检修试验规程》[2]规定标准值上限(100 mA)。公司运维检修部决定于11月17日将该变压器退出运行。

#2主变压器退运前系统运行方式为：66 kV宝新线受电带#2主变运行送10 kV Ⅱ段母线；66 kV瓦新线受电带#1主变运行送10 kV I段母线；10 kV分段开关在分位，为分段备自投运行方式，变电站一次接线图如图1所示。

图1 一次接线图

11月17日，变电站运维人员根据调度令进行了如下操作：合上I、II母分段开关；依次拉开#2主二次开关、#2主一次开关以及#2主一次开关两侧刀闸、#2主二次开关两侧刀闸，从而实现#2主变所代Ⅱ母20MVA负荷由#1主变代送，#2主变退出运行。试验人员随后对该主变进行诊断性试验[3]，主要包括低压侧直流电阻测试，低压侧绝缘电阻测试及铁心、夹件的绝缘电阻测试。在试验中发现该主变铁心对夹件及地绝缘电阻为700 MΩ，而夹件对铁心及地绝缘电阻仅40 MΩ，铁心与夹件间绝缘电阻仅30 MΩ，较初始试验值大幅降低，远低于《输变电设备状态检修试验规程》上的标准值下限(1 000 MΩ)，详细数据如表2所示。试验人员在施加2 500 V电压进行铁心、夹件绝缘电阻测试过程中，可听到主变内部有清脆放电声，而测试数据随放电声不断跳变，表2中所列测试值皆为最大值。

表2 绝缘电阻试验数据

1 故障分析

在诊断性试验中，首先对变压器的低压侧绕组直流电阻进行测试，数据合格，说明主变绕组接头的焊接质量合格，绕组不存在匝间短路情况；随后对主变低压侧进行绝缘电阻试验及SF6气体湿度检测[4](微水)试验，测试结果均合格，说明该主变低压绕组不存在绝缘受潮、部件表面受潮或脏污以及贯穿性的缺陷；对主变铁心及夹件绝缘电阻试验时，发现试验数据较交接试验时大幅下降，且运行中铁心接地电流值达到标准值上限60倍，说明铁心与夹件部位可能存在贯穿性的集中缺陷，同时油色谱跟踪检测结果显示总烃超过注意值，而甲烷和乙烯占比重较大，乙炔值较低(少于5 μL/L)，三比值编码[5]为022，证明油中存在高温过热的现象，故障点温度超过700 ℃，判断可能是主变内引线夹件螺栓松动或接头焊接不良，铁心内发生涡流损耗引起铜过热、铁心漏磁和局部短路。

综合以上各项诊断性试验的测试结果，技术人员分析得出该主变符合铁心多点接地的故障特征。由此可推断，主变铁心、夹件及其之间的绝缘出现损坏，使得其绝缘能力大幅降低，从而导致主变在运行过程中发生绝缘击穿，造成铁心多点接地，形成电流回路，引起铁心过热，进而使铁心、夹件附近变压器油质劣化[6]，最终通过油色谱的异常数据反映出来。

经公司运检部决定该变压器立即返厂进行吊罩[7]检查，确认故障部位和产生原因。

2 吊罩检查

公司运维检修部、状态评价班、变电检修室试验专业、主变所在县级市供电分公司技术人员在某变压器厂对该主变进行产品试验和解体检查分析。

图2 固定螺母松动

图3 上铁轭与夹件定位板间放电痕迹

变压器起罩后，对主变上铁轭和夹件检查时，发现变压器上夹件靠近有载分接开关侧的定位板固定螺母松动，如图2所示，此时使用数字兆欧表测量下铁轭对夹件绝缘电阻，数据显示不合格，随后试验人员将一块绝缘纸板插入该定位板与上铁轭之间的缝隙中，复测下铁轭对夹件绝缘电阻，此时数值显示为3 800 MΩ(合格)，拆下该定位板后，可以看到明显的上铁轭对定位板放电痕迹，如图3所示，两者间原先固定的绝缘纸板已脱落并移位。

上铁轭与夹件定位板间绝缘纸板的脱落、移位导致铁心与夹件间绝缘遭到破坏，甚至出现放电现象，成为引发变压器铁心多点接地的直接原因。而这与吊罩前技术人员对故障原因的分析和故障点的判断相吻合。

图4 定位板绝缘垫块

图5 主变线圈与下夹件固定板

图6 有载调压分接开关均压帽

在对定位板拆除的过程中，发现定位板与变压器外壳间的4块绝缘垫块有两块严重破损，导致上夹件与变压器外壳间的绝缘遭到破坏，这可以解释11月17日停电诊断试验中测得夹件对地绝缘电阻过小(30 MΩ)的现象，定位板上破损的绝缘垫块如图4所示。

在对变压器三相绕组线圈的外观检查中发现，主变铁心与线圈整体发生轻微偏移，且变压器箱体与下夹件固定处绝缘木块出现拧弯现象，这种潜伏性故障是电力变压器安全运行的一大隐患，长期运行将使绕组的机械性能下降，甚至引发局部放电从而导致绝缘击穿。详情如图5所示。

在对有载调压开关外观进行检查时，发现有载调压开关多处均压帽未固定牢靠，如图6所示。有载调压分接开关对提高供电系统的电压合格率至关重要，主变吊罩后必须对其进行详细的检查，早在2003年，大庆油田一次变电所便发生过一起因有载分接开关上的接地故障引发的主变铁心多点接地事故[8]。

此外，在吊罩的过程中还发现油箱底部有灼伤的绝缘纸片和脱落的绝缘木块，反映出设备生产厂家在制造工艺方面存在一定缺陷。

3 结束语

总体来说，本起主变绝缘故障的原因是由于变压器上夹件靠近有载分接开关侧的定位板固定螺母松动，上铁轭与上夹件定位板间的绝缘纸板脱落、移位，同时该定位板与变压器外壳间绝缘垫块发生破损，在并网运行一段时间后，铁心与夹件间绝缘以及夹件与主变外壳间绝缘遭到破坏，从而导致了上铁轭对定位板放电形成主变铁心多点接地故障。

在实际工程中，限制多点接地故障的措施有串接限流电阻法[9]、电容放电冲击法以及交流高压法[10]等。串接限流电阻的方法作为铁心接地电流超标后在不停电状态下保持变压器正常运行的临时处理方法，在故障初期综合考虑了电网负荷分配和电力系统经济效益，但该方法对于铁心内硅钢片片间短路造成铁心涡流损耗增大而引发的过热则效果不明显；电容放电冲击法和交流高压法适用于变压器内因流动性残留金属异物短接引发的铁心多点接地故障，根据铁心接地电阻的测量结果采取对应方法，该试验须综合考虑系统负荷、气候、经济性和可操作性等多方面因素，但对于大多数的铁心多点接地故障，仍需吊罩处理才能够从根本上解决问题。

通过这起主变铁心多点接地故障的分析与处理，对厂家监造、设备运输、验收试验及在线监测等各方面提出更高的要求：一是电网企业应对监造工作严格把关，派驻监造代表对生产制造厂实施全过程质量巡检见证；二是电网企业应对变压器的运输和装卸流程严格把关，大型设备在运输时应装有冲击记录仪，并在安装后进行严格的变压器绕组变形试验，严防因震动、磕碰、外力冲撞等因素造成设备损伤；三是电网企业在维护过程中，对交接、例行试验、大修改造以及带电检测工作要高度重视，严格按照相关规范标准执行，提前发现潜在的缺陷和隐患；四是加强油色谱在线监测技术的推广，与传统定期油样检测互为补充，为设备维护提供准确、及时、连续的决策依据，进一步提高变压器的运行稳定性和安全性。

[1] 范松海，樊文芳，王铭民，等．变压器油色谱在线检测与故障诊断应用[J]．电气自动化，2015，37(5)：60-62．

[2] Q/GDW 1168-2013 输变电设备状态检修试验规程[S]．北京：中国电力出版社，2013．

[3] 李建明．高压电气设备试验方法[M]．2版.北京：中国电力出版社，2001．

[4] SAHA T K，PURKAIT P．Understanding the impacts of moisture and thermal ageing on transformer’s insulation by dielectric response and molecular weight measurements[J]．IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2008，15(2)：568-582．

[5] 刘一，倪远平．三比值灰关联度分析的变压器故障诊断法[J]．高电压技术，2002，28(10)：16-17．

[6] 郭伟，韩玉停，徐旭初，等．一台220 kV主变在绕组故障分析与处理过程中引发的思考[J]．中国电力，2015，48(10)：107-112.

[7] 李广瑞，侯峰，陈胜利，等．变压器总烃超标原因分析与处理[J]．中国电力，2010，43(8)：53-56.

[8] 张德贵，陈秀丽，应俊．110 kV变电站1号主变铁心多点接地故障的分析与处理[J]．变压器，2005，42(2)：46-46．

[9] 赵殿全，候安家，王兵，等．500 kV变压器夹件多点接地分析与处理[J]．高电压技术，2003，29(10)：56-57．

[10] 李猛克．变压器铁心多点接地故障诊断及处理[J]．内蒙古电力技术，2010，28(2)：59-60．

Analysis and Processing of a Multi-point Earthing Fault in the Magnetic Core of the Main Transformer at a 66kV Substation

Li Gang, Qi Geqing, Liu Shangyi, Pan Chao, Liu Jianguo

(Dalian Power Supply Co., State Grid Liaoning Electric Power Co.,Ltd., Dalian Liaoning 116001, China)

With regards to the multi-point earthing fault example of the magnetic core of the main transformer at a 66kV substation, this paper explains and analyzes the whole process from input of the main transformer into the system, detection of abnormal result of regular oil chromatograph test, tracking monitoring and live diagnostic test, up to inspection after power cut, and localization of fault point after hang cover transportation back to the factory. Through the analysis of the causes and the processing of the fault of the main transformer, the grid enterprise presents higher standards for manufacturer monitoring, equipment transportation, acceptance test and online monitoring.

transformer;multi-point earthing; oil chromatography;diagnostic test;hang cover

10.3969/j.issn.1000-3886.2016.05.025

TM61

A

1000-3886(2016)05-0079-03

李钢(1985-)，男，上海人，硕士生，工程师，从事电力系统状态评价、高压试验及保护自动化领域的分析研究工作。

定稿日期: 2016-03-04