變壓器鐵芯常見故障及測試方法

2021年5月27日 15:13
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變壓器鐵芯

變壓器鐵芯有兩點及以上接點時，鐵芯主磁通周圍有短路匝存在，內將流過環流，其大小取決于鐵芯正常接地點與故障點的位置，距離越遠，包括的磁通就越多，環流也比較大，有可能高達數百安培，反之，環流較小。另外，環流也與金屬接地或高阻接地有關。由于鐵芯芯片間有絕緣電阻，鐵芯自身也有電阻，當環流通過時，將會發熱，而發熱將使油溫上升，變壓器內部產氣速率猛增，如不及時處理，輕則瓦斯繼電器動作，嚴重者接地線燒斷中進而出現放電故障，損壞固體絕緣和油質絕緣強度，造成嚴重后果。


變壓器鐵芯常見故障及測試方法的圖1

一、變壓器鐵芯多點接地故障的危害、原因和類型


1.鐵芯多點接地故障的危害
　　
變壓器正常運行時，是不允許鐵芯多點接地的，因為變壓器正常運行中，繞組周圍存在著交變的磁場，由于電磁感應的作用，高壓繞組與低壓繞組之間，低壓繞組與鐵芯之間，鐵芯與外殼之間都存在著寄生電容，帶電繞組將通過寄生電容的耦合作用，使鐵芯對地產生懸浮電位，由于鐵芯及其它金屬構件與繞組的距離不相等，使各構件之間存在著電位差，當兩點之間的電位差達到能夠擊穿其間的絕緣時，便產生火花放電，這種放電是斷續的，長期下去，對變壓器油和固體絕緣都有不良影響，為了消除這種現象，把鐵芯與外殼可靠地連接起來，使它與外殼等電位，但當鐵芯或其他金屬構件有兩點或多點接地時，接地點就會形成閉合回路，造成環流，引起局部過熱，導致油分解，絕緣性能下降，嚴重時，會使鐵芯硅鋼片燒壞，造成主變重大事故，所以主變鐵芯只能一點接地。
　　
2.鐵芯接地故障的原因
　　
變壓器鐵芯接地故障主要有：
（1）接地片因施工工藝和設計不良造成短路；
（2）由于附件和外界因素引起的多點接地；
（3）由遺落在主變內的金屬異物和鐵芯工藝不良產生毛刺，鐵銹與焊渣等因素引起接地。

3.鐵芯故障的類型

變壓器鐵芯常見的故障類型有下述六種：
（1）鐵芯碰殼、碰夾件。安裝完畢后，由于疏忽，未將油箱頂蓋上運輸用的穩（定位）釘翻轉過來或拆除掉，導致鐵芯與箱殼相碰；鐵芯夾件肢板碰觸鐵芯柱；硅鋼片翹曲觸及夾件肢板；鐵芯下夾件墊腳與鐵軛間紙板脫落，墊腳與硅鋼片相碰；溫度計座套過長與夾件或鐵軛、芯柱相碰等。

（2）穿芯螺栓鋼座套過長與硅鋼片短接。

（3）油箱內有異物，使硅鋼片局部短路。如山西某變電所的一臺31500/110型電力變壓器發生鐵芯多點接地，吊罩發現在夾件與鐵軛間有一把天柄螺絲起子；另一變電所一臺60000/22O型電力變壓器吊罩啟發現有一根120mm長的銅絲；還有一個變電所臺120000/220型電力變壓器吊罩后在下夾件與鐵軛之間找出一鍋塊；再如，東北某變電所的一臺大型電力變壓器發生鐵芯多點接地，吊罩檢查發現油箱底部有三段曲折型鋼絲，鋼絲的直徑約0.31mm,長度分別為25、28、31mm.
　　
（4）鐵芯絕緣受潮或損傷，如底沉積油泥及水分，絕緣電阻下降，夾件絕緣、墊鐵絕緣、鐵盒絕緣（紙板或木塊）受潮或損壞等，導致鐵芯高阻多點接地。
　　
（5）潛油泵軸承磨損，金屬粉末進入油箱中，堆積在底部，在電磁引力作用下形成橋路，使下鐵軌與墊腳或箱底接通，造成多點接地。
　　
（6）運行維護差，不按期檢修。
變壓器鐵芯常見故障及測試方法的圖2

二、變壓器鐵芯故障的測試及處理方法


1.變壓器鐵芯故障的測試方法

變壓器鐵芯故障的一般測試方法如下：
（1）鉗型電流表法（在線測量）。對鐵芯外引的變壓器用鉗型電流表法，能準確地、不停電測試鐵芯多點接地故障。每年定期測量接地引線電流，般電流應在100毫安以下，若大于此值，應加強監視。變壓器投運后連續測量幾次接地線電阻，作為初始值，若初始值本身就大，說明是變壓器本身漏磁大所引起，以后所測數值相差不大即可認為無故障接地點。若接地線電流大于1安，且與初始值相比增加較多，則可能是低阻接地或金屬接地故障，這種情況應及時處理。
　　
（2）色譜分析法（帶電取油）。抽樣進行色譜分析，若總烴明顯增加，且氣體中的甲烷、乙烯占主要成分，而一氧化碳和二氧化碳氣體與以往相比變化不大或基本不變，可判斷為裸金屬過熱，可能是鐵芯多點接地或鐵芯硅鋼片間維緣損壞 需進一步檢查。若上述總烴中出現乙炔，很可能是時隱時現的不穩定型鐵芯多點接地。
　　
（3）絕緣電阻法（停電測試）。用2500伏搖表搖測鐵心與外殼之間電阻，絕緣電阻在200兆歐及以上，說明鐵芯絕緣良好。若搖表指示鐵芯與外殼相通，可換用歐姆表測量鐵芯與外殼之間的電阻，若測量值為200~400歐時，說明鐵芯有高阻接地點，需對變壓器進行鐵芯多點接地故障處理；

若測量值為1000歐以上時，流過地線的電流較小，且難以將故障排除，可不處理，繼續運行，定期進行在線監測，如鉗型電流表法（有鐵芯外引線者）、油色譜分析法，發現異常后再處理；
若測量值為1-2歐，則判斷鐵芯有金屬接地點，必須對變壓器進行處理。

2.變壓器鐵芯產生多點接地的處理方法
　　
鐵芯產生多點接地時的幾種常用的處理方法。
（1）對于鐵心有外引接地線的，可在鐵心接地回路上串接電阻，以限制鐵心接地電流，此方法只能作為應急措施采用。

（2）由于金屬異物造成的鐵心接地故障，一般情況下進行吊罩檢查，都可以發現問題。

（3）對于由鐵心毛刺，金屬粉末堆積引起的接地故障，用以下方法處理效果較明顯。
1） 電容放電沖擊法；
2） 交流電弧法；
3） 大電流沖擊法，即采用電焊機。

三、電力變壓器鐵芯檢修的質量標準


1.鐵芯應平整，絕緣漆膜無脫落，疊片緊密，邊側的硅鋼片不應翹起或成波浪狀，鐵芯各部表面應無油垢和雜質，片間應無短路、搭接現象，接縫間隙符合要求

2.鐵芯與上下夾件、方鐵、壓板、底腳板間均應保持良好絕緣；

3.鋼壓板與鐵芯間要有明顯的均勻間隙；絕緣壓板應保持完整、無破損和裂紋，并有適當緊固度；

4.鋼壓板不得構成閉合回路，同時應有一點接地；

5.打開上夾件與鐵芯間的連接片和鋼壓板與上夾件的連接片后，測量鐵芯與上下夾件間和鋼壓板與鐵芯間的絕緣電阻，與歷次試驗相比較應無明顯變化；

6.螺栓緊固，夾件上的正、反壓釘和鎖緊螺帽無松動，與絕緣墊圈接觸良好，無放電燒傷痕跡，反壓釘與上夾件有足夠距離；

7.穿心螺栓緊固，其絕緣電阻與歷次試驗比較無明顯變化；

8.油路應暢通，油道墊塊無脫落和堵塞，且應排列整齊；

9.鐵芯只允許一點接地，接地片用厚度0.5mm，寬度不小于30mm的紫銅片，插入3～4級鐵芯間，對大型變壓器插入深度不小于80mm，其外露部分應包扎絕緣，防止短路鐵芯；

10.應緊固并有足夠的機械強度，絕緣良好不構成環路，不與鐵芯相接觸；

11.絕緣良好，接地可靠。

來源：配電通

變壓器鐵芯常見故障及測試方法的圖3


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