【分析】干式變壓器鐵芯接地故障分析處理及案例
2021年9月13日 14:11瀏覽：3783
干式變壓器以環氧樹脂為主要絕緣材料,三相線圈澆注成型具有很高的絕緣強度。干式變壓器產品結構特性在故障處理中,鐵芯多點接地占有一定的比率。
由于鐵芯出現多點接地的情況,會在兩接地點間形成閉合的回路并感應出環流,引起鐵芯的局部過熱破壞鐵芯的絕緣,嚴重時會出現鐵芯燒損甚到燒壞變壓器的情況。
干式變壓器鐵芯多點接地故障原因可分為外部和內在因素。
（一）、外部因素是指外圍的原因、環境和人為致使變壓器鐵芯出現接地故障,包括：
(1) 變壓器現場施工安裝時疏忽,不慎遺落金屬異物,如螺母、鐵屑等使造成鐵芯多點接地；
(2) 變壓器鐵芯絕緣夾件、鐵芯穿心絕緣筒等絕緣材料,由于凝露或受潮大大降低絕緣性能導致鐵芯出現低阻性多點接地；
(3) 變壓器在運行中鐵芯的漏磁使附近空間產生弱磁性,吸引了周圍的金屬粉末和粉塵。如果長期沒有維護清潔會引起鐵芯多點接地的發生;
（二）、內在因素是指變壓器內部絕緣材料缺陷或產品設計和安裝工藝不當的原因致使變壓器鐵芯出現多點接地故障。
由于變壓器鐵芯多點接地內在因素屬隱性問題,出廠或現場檢查不容易發現,故此更需要理性和認真去判斷故障所在并解決問題。
鐵芯由硅鋼片和夾件等緊固件組成,是變壓器磁通的通道。硅鋼片間絕緣保證不能過小和過大,過小時鐵芯片間電導率增大導致泄漏電流增大;過大時鐵芯片間不能認為是等電位將出現放電現象。鐵芯與夾件裝配一體,同時要保證兩者之間絕緣也要求符合鐵芯一點接地。
鐵芯多點接地故障是每兩個接地點間通過鐵芯自身和接地點線路形成一個閉合回路,而兩個接地點所構成的回路所交鏈的磁通為兩個接地點間所有部件所通過的磁通矢量和。如果的兩點接地線路越長,涉及的鐵芯面積越大,它的磁通量就更大。
由于故障接地點在不同位置,交鏈的磁通量大小和部件的阻抗也不相同,所以交鏈的磁通將在回路中感應出大小不同的電流。
電氣設備預防性試驗標準中提到接地電流一般不超過規定的100mA,當發生故障時接地電流會達到幾十安。
由于感應電流會出現在變壓器鐵芯夾件間內部流動構成回路,故此鐵芯多點接地故障電流不容易被及早發現。如果長時間的過熱不但增加變壓器損耗而且會使鐵芯片、鐵芯與夾件之間絕緣加速老化最終導致絕緣破壞,造成鐵芯局部過熱而燒損。
據以往的經驗及資料介紹,對干式變壓器鐵芯多點接地故障處理并沒有統一規范和專門針對干式變壓器的有效處理方法。其實各種處理方法都是一種摸索性的方式,但從維護方面出發可以分為兩個步聚
干式變壓器因長期停用或沒有密封,因受潮或凝露特別是南方天氣和近海地區等,而引起鐵芯多點接地故障屬外部因素影響。此種情況由于鐵芯絕緣材料受潮后,絕緣性能下降引起故障。
處理方法可采用多個太陽燈對夾件進行烘烤,利用太陽燈對夾件加熱使鐵芯與夾件之間的絕緣件受熱后蒸發自身的水份,但所需時間較長;或者條件允許情況下,可采用空載法進行烘烤。
將其變壓器高壓側開路,低壓側通額定電壓(低壓側額定為400V時,就可以通380V市電)。所需時間較短但低壓側通電時應要做好防護工作。
如果干式變壓器故障排除絕緣件受潮影響。則先用電阻測試儀檢測絕緣電阻是否接近零電阻。如為零電阻可用交流試驗裝置對鐵芯進行加壓,在檢測到故障接地點不牢固時可在升壓的過程中會出現放電點,此情況可根據相應的放電點進行處理。
當試驗裝置電流增大且電壓升不上,沒有放電現象說明故障接地的很牢固。再檢查變壓器鐵芯表面情況,為排除多點接地故障需對鐵芯表面進行清理后進行絕緣的測試。鐵芯多點接地故障外部因素逐一處理后,故障依然存在則需從內在因素進行分析處理。
鐵芯多點接地故障的內在因素,屬隱性問題不容易發現也不容易檢查,只能夠采用逐級排查才能解決問題?，F今包括直流、交流法都能對鐵芯多點接地故障點進行查找,但相對干式變壓器這些方法也不容易找到故障點。
從干式變壓器結構分析,鐵芯多點接地發生在鐵芯的上下夾件、穿芯螺桿及鐵芯拉板。由于上下夾件跟拉板在鐵芯的同一個側面是構成一體的,即上下夾件是連通,所以檢查時應該實實在在的從上夾件開始,先拆除穿芯螺桿測試鐵芯對地絕緣電阻的變化。
如故障不在穿芯螺桿則需拆除上夾件的緊固螺桿,使夾件與鐵芯分離繼續測試鐵芯對地絕緣電阻判斷故障所在;由于干式變壓器三相高低壓線圈是由下夾件承托,如果要拆除下夾件測試其絕緣電阻難度很大,且對大容量干式變壓器拆夾件現場不好處理。
因為工作量大、費用高、停電時間長給用戶用電造成影響,所以能有方法在現場處理也盡量不返廠處理,對此故障可采用以下方法處理: (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。
華南某工廠通知變壓器廠家要求派人員處理鐵芯對地絕緣不合格。據悉干式變壓器為2005年的產品,型號:SCB9-1250/10/0.4,但屬二期工程至今沒有投網使用。現變壓器在投網運行前做試驗發現鐵芯對地絕緣為零。
變壓器售后人員進行分析原因,可能變壓器存放至今已五年多時間還沒有投運,在存放過程中由于沒有密封好受潮了使絕緣材料的含水量增加,影響介質的電氣強度而導致鐵芯絕緣不合格。
根據現場的情況,為減少變壓器故障而引起工程的正常用電,可采用空載法對變壓器進行烘烤有效快速的處理。按變壓器型號規格,低壓額定輸出為400V,可以在低壓側通入市電的380V進行干燥措施。
空載法的原理是利用主磁通量通過鐵芯時,由于鐵芯本身的損耗(稱為變壓器鐵損)而產生的熱量,使絕緣材料的水份受熱蒸發從而達到干燥效果。烘烤時間可根據現場情況而定,經過一小時多干燥鐵芯絕緣達到300M以上,符合變壓器投網運行要求。
某銅業集團公司使用的其中一臺干式變壓器型號:SCB9-2000/10,出現A、B相繞組溫度偏高,要求變壓器售后人員前往進行處理?，F場變壓器是用作生產配電,周圍作業環境差,變壓器整體蓋了一層黑色的塵末。
據了解變壓器A、B兩相比C相溫度相差約10℃,但總體運行電流和電壓正常沒有出現太大的異常。為了檢查是否由于A、B相繞組出現問題,售后人員對高低壓線圈繞組進行直流電阻測試。
根據現場直流電阻測試結果表明線圈正常。按實際情況變壓器負荷不平衡時三相溫度會出現溫差,但經檢查設備負荷使用情況均正常。
那么什么原因引起變壓器故障發生?在檢查過程中有人員提出鐵芯的溫度有點燙手,依據這條線索進行檢查發現鐵芯發生了多點接地的情況。
由于鐵芯多點接地故障會導致溫度的升高,而這原因可能引起了變壓器繞組溫度的問題。
為了先排除外部因素對鐵芯的影響,現場用吸塵機和壓縮氣體風q對變壓器進行清潔并用酒精抹干凈,但絕緣電阻依然不合格。由于沒有確定的故障位置,現只能把上夾件拆除再檢查,但情況依然。
那么故障點有可能發生在鐵芯拉板和下夾件,可是現場拆裝下夾件和拉板難度很大和條件也不允許。為降低變壓器故障所帶來的經濟損失,現場可采用以下方法處理:
(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。何種方法更適合現場操作?由于大電流的沖擊可以使金屬的塵末、鐵芯毛刺的短接點熔斷且操作方便,設備容易配備。
經分析決定后采用電焊機進行大電流沖擊?，F場選用了一臺較小容量的三相電焊機設備,容量為8KVA,次級輸出60～160A。
將鐵心的正常接地點斷開后,用電焊機設備給鐵心加電流,瞬間在下夾件與鐵芯間冒煙。斷電后觀察到故障點部位并對鐵芯進行絕緣測試為1000MΩ故障已解決。
干式變壓器鐵芯出現多點接地故障應及時、準確地診斷故障類型,采用相應的處理措施且不可盲目檢修。這樣才能解決問題也才能節省人力物力提高效率。
來源：變壓器技術
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