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变压器铁芯正确接地方式及多点接地故障的诊断方法

时间:2012-08-05 来源:www.dqjsw.com.cn 编辑:李亮 点击:次 字体设置:
变压器电力系统中的核心设备,在发供电企业中起着枢纽环节,一旦变压器出现故障,将大大的影响系统的安全稳定运行,本文将从变压器常见的一项故障——铁芯多点接地谈起从诊断、分析和消除三方面详细的予以阐述,最终让读者从中了解一点变压器知识。
  变压器铁芯多点接地故障将会直接导致变压器铁芯过热,烧毁线圈。因为铁芯多点接地,在这些点上就会形成环流,产生局部过热,长时间运行引发铁芯发热,因此变压器只能一点接地。而铁芯多点接地分为两种,一种是铁芯不稳定性多点接地,一种是铁芯稳定性多点接地。对变压器铁芯多点接地的研究是十分必要的。
  从哈尔滨电业局近几年来变压器内部故障和发现的缺陷来看,基本上表现为两方面:一是变压器线圈直流电阻不合格,一是变压器铁芯多点接地。
  如此多的隐患给系统稳定运行带来不安全因素,这就要求我们对此故障进行全面检测、诊断、发现并及时处理。

  变压器铁芯正确接地方式

  在变压器正常运行时中,带电的绕组及引线与油箱间构成的电场为不均匀电场,铁芯和其他金属构件就处于该电场中。高压绕组与低压绕组之间、低压绕组与铁芯之间、铁芯与大地(变压器油箱)之间都存在着寄生电容,带电绕组将通过寄生电容的耦合作用使铁芯对地产生一定的电位,通常称为悬浮电位。由于铁芯及其他金属构件所处的位置不同,具有的悬浮电位也不同,当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时,便产生火花放电。这种放电是断续的,放电后两点电位相同;但放电立刻停止,然后再产生电位差,再放电……。断续放电的结果使变压器油分解,长期下去,逐渐使变压器固体绝缘损坏,导致事故发生,显然是不允许的。为避免上述情况发生,国标规定,变压器铁芯和较大金属零件均应通过油箱可靠接地,20000kVA及以上的变压器,其铁芯应通过套管从油箱上部引出并可靠接地。具体做法是将变压器铁芯与变电站的主网系统可靠连接。这样,铁芯与大地之间的寄生电容被短接,使铁芯处于零电位,这时在地线中流过的只是带电绕组对铁芯的寄生电容电流。对三相变压器来说,由于三相结构基本对称,三相电压对称,所以三相绕组对铁芯的电容电流之和几乎等于零。
  目前,广泛采用铁芯硅钢片间放一铜片的方法接地。尽管每片之间有绝缘膜,仍然认为是整个铁芯接地。从铁芯两端片可测得其电阻值,此电阻一般很小,仅为几欧到几十欧,在高压电场中可视为通路,因而铁芯只需一点接地。
  通常变压器为了确保铁芯一点接地,其铁芯的接地方式有四种如下:
  1当上下夹件间有拉杆或拉板且不绝缘时,接地铜片连接到上夹件上,再由上夹件经吊芯螺杆接地;
  2上下夹件不绝缘时,接地铜片从下夹件经地脚螺丝接地;
  3当上下夹件间绝缘时,在上下铁轭的对称位置上各插一接地铜片连接夹件,由上夹件经铁芯片至下夹件再接地,要求接地片位置对称的目的是为了避免铁芯两点接地;
  4当采用接地套管时,铁芯经接地片至上夹件与接地套管连接接地。

  铁芯故障的类型

  铁芯故障的类型有以下几种:
  1铁芯碰壳、碰夹件。安装、大修安装完毕后,由于工作人员疏忽,未将油箱顶盖上运输用的稳钉(定位)翻转过来或拆掉,导致铁芯与箱壳相碰;铁芯夹件纸板碰触铁芯柱;铁芯下夹件垫脚与铁轭间纸板脱落;温度计座套过长与夹件或铁轭、芯柱相碰。
  2穿芯螺栓钢座套过长与硅钢片短接。
  3油箱内有金属异物,使硅钢片局部短路。
  4铁芯绝缘受潮或损坏,箱底沉积油泥及水分,绝缘电阻下降,夹件绝缘受潮或损坏等,导致铁芯多点接地。
  5潜油泵轴承磨损,金属粉末进入油箱中,堆积在底部,在电磁引力作用下形成桥路,使下铁轭与垫脚或箱底接通,造成多点接地;
  运行维护差,到期不检修或大修。

  变压器铁芯多点接地故障的诊断方法

  变压器铁芯多点接地故障的诊断方法一般有两种:气相色谱分析法和电气法,现分别阐述:
  气相色谱分析法
  这种方法是目前诊断大型电力变压器铁芯多点接地的最有效的方法。众多发生铁芯多点接地故障的变压器油中溶解气体色谱分析结果表明,变压器发生这一故障时,其色谱分析结果通常有以下特点:
  1.总烃含量高,往往超过《电力设备预防性试验规程》DLT/596—1996规定的注意值(150ppm),其组成气体含量的排列依C2H4—CH4 —C2H6—C2H2顺序递减,即使是油中特征气体组成气体含量未达到注意值,也遵循以上的递减规律。
  2.C2H4是铁芯多点接地故障的主要特征气体。如果我们将烃类各组成含量与总烃(C1+C2)的比率计算出来,加以统计,得到变压器铁芯多点接地时烃类与总烃的比率,明显C2H4比率最高。
  3.总烃产生速率往往超过《电力设备预防性试验规程》DLT/596—1996规定的注意值(密封式为0.5mL/h),其中乙烯的产生速率呈急剧上升趋势。
  4.用IEC三比值法时,其特征气体的比值编码一般为0、2、2。
  5.估算的故障点温度一般高于700℃,低于1000℃。
  如果色谱分析出现上述特征,并设法证实不是分接开关接触不良和潜油泵故障引起的裸金属过热,同时,如测得铁芯绝缘电阻为零或比投运前明显下降时,则基本上可以判断为变压器发生了铁芯多点接地故障。当然用气相色谱分析法可使主变不停电,定期取油样分析就可。
  电气法
  1带电电气法测试分析:用钳形电流表测量铁芯接地回路电流,若电力变压器在运行中,可在变压器铁芯外引接地套管的接地引下线上用钳形电流表测量引线是否有电流。《电力设备预防性试验规程》DLT/596—1996中规定运行中变压器铁芯接地电流不大于0.1A,如果铁芯多点接地,环流很大时,则流经铁芯接地线的电流可能明显增大,有的可达几安甚至几十安电流。目前我局对此项目仍未进行监测。我局大部分主变已将铁芯接地外引下变压器,以便今后在这方面开展测试。
  2停电电气测试分析法,停电后对变压器可能出现的铁芯多点接地电气测试的内容和方法为以下两步骤:(1)正确测量各级绕组的直流电阻,若各数据未超标,且各相之间与历次测试数据之间相比较,无名显偏差,变化规律基本一致,由此可以排除故障部位在电器回路内(如分接开关接触不良,高压引线松动,套管导电杆两端引线接触不良等)。(2)为进一步核定是否为铁芯多点接地,可断开接地线,用2500V兆欧表对铁芯绝缘电阻测试,最终判定铁芯是否为两点以上接地。
  所以变压器的定期大修是是十分必要的,同时加强变压器绝缘项目的力度是势在必行的。而油中色谱分析监视故障点是一种比较好的方法,我们要大力推广变压器色谱在线监测,座在办公室就可轻松地对主变进行色谱分析,对铁心多点接地的故障随时随地都在掌握之中,消除这一故障也是准确的,快速的。
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