電力變壓器鐵芯接地故障的研究探討
變壓器的鐵芯可靠接地是通過(guò)套管來(lái)引出。當(dāng)變壓器的鐵芯在某一個(gè)位置出現(xiàn)另外一點(diǎn)接地時(shí)均會(huì)產(chǎn)生環(huán)流情況,這樣就發(fā)生了變壓器的鐵芯接地故障。其產(chǎn)生的后果是會(huì)造成變壓器鐵芯局部過(guò)熱,使瓦斯繼電器動(dòng)作頻繁,特別嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒損局部變壓器鐵芯,造成事故。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),因?yàn)樽儔浩麒F芯問(wèn)題引起的變壓器故障,占變壓器故障量的第三位。
一、變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的判斷方法
變壓器鐵芯的多點(diǎn)接地故障的特征為:變壓器鐵芯局部過(guò)熱,損耗增加;造成變壓器的溫升,導(dǎo)致變壓器油分解,產(chǎn)生的氣體隨即溶解于油中,最終引起變壓器油性能下降,從而使油中總烴超標(biāo);與此同時(shí)變壓器油中氣體不斷增加并析出,引起瓦斯繼電器動(dòng)作發(fā)信號(hào)，嚴(yán)重的會(huì)引起變壓器跳閘。,從以下幾方面可以判斷變壓器鐵芯多點(diǎn)接地。
1)測(cè)量鐵芯絕緣電阻。例如變壓器鐵芯絕緣電阻為零或很低時(shí),則說(shuō)明變壓器可能存在鐵芯接地故障。
2)變壓器空載試驗(yàn)。正常情況下空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)和變壓器出廠值變化不大。當(dāng)發(fā)生鐵芯故障時(shí),變壓器空載損耗和空載電流都有顯著變化,我們也可采用低電壓試驗(yàn),通過(guò)對(duì)比也會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵芯故障缺陷。
3)監(jiān)測(cè)變壓器接地線中環(huán)流。變壓器的鐵芯或夾件通過(guò)小套管引出接地的,通過(guò)監(jiān)視變壓器接地線中有無(wú)環(huán)流,當(dāng)接地線中有環(huán)流時(shí)，,則要停運(yùn)變壓器測(cè)量鐵芯的絕緣電阻。
4)變壓器氣相色譜分析。通過(guò)實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn), 變壓器鐵芯接地最有效的檢測(cè)方法是利用氣相色譜法,對(duì)油中含氣量進(jìn)行分析。當(dāng)變壓器發(fā)生鐵芯接地故障時(shí),變壓器油色譜通常有以下特點(diǎn):①烴含量超過(guò)《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》規(guī)定的注意值(150μL/L),并且甲烷(CH4) 和乙烯(C2H4)所占比重較大,乙炔(C2H2)相對(duì)低或沒(méi)有,即未達(dá)到導(dǎo)則規(guī)定注意值(5μL/L)。例如通過(guò)分析某變壓器測(cè)得的色譜數(shù)據(jù),雖然分析結(jié)果中出現(xiàn)了，雖然乙炔含量低但超過(guò)導(dǎo)則規(guī)定的注意值時(shí),則一般這種接地故障不是變壓器鐵芯不是死接地,可能存在變壓器間隙放電現(xiàn)象。②通過(guò)三比值法判斷故障性質(zhì)看,特征氣體的比值編碼為022;故障性質(zhì)為“溫度高于700℃范圍的熱故障”。③故障點(diǎn)估算溫度值范圍為700~1000℃。對(duì)于故障性質(zhì)的判斷和熱點(diǎn)溫度估算采用經(jīng)驗(yàn)公式:T=322log(C2H4/C2H6)+525℃。
通過(guò)對(duì)變壓器故障性質(zhì)判斷和熱點(diǎn)溫度的估算, 當(dāng)確認(rèn)不是其他原因而是色譜分析出現(xiàn)情況,并且測(cè)得鐵芯絕緣電阻為零或很低及鐵芯接地回路中有環(huán)流,這樣就可以判定該變壓器發(fā)生了鐵芯多點(diǎn)接地故障。
二、變壓器鐵芯接地故障的處理方案
1.運(yùn)行中的變壓器應(yīng)急處理。運(yùn)行中變壓器發(fā)現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí),應(yīng)先保證變壓器的安全運(yùn)行,正常情況下應(yīng)進(jìn)行停電吊罩檢查處理。有些系統(tǒng)運(yùn)行方式不允許長(zhǎng)時(shí)間停電檢查的,一般采用在變壓器外引鐵芯接地回路上串接電阻,通過(guò)串接電阻限制鐵芯接地回路上的環(huán)流以防止故障的惡化。
2.變壓器吊罩變壓器吊罩檢查。雖然在鐵芯接地回路中串接電阻有一定的作用,但根本上沒(méi)有消除故障,變壓器鐵芯接地回路仍存在問(wèn)題。所以最有效的檢查處理辦法是吊開(kāi)鐘罩對(duì)變壓器鐵芯可能接地的部位進(jìn)行檢查處理。
為了降低變壓器器身在空氣中的暴露時(shí)間,提高檢修效率和檢查質(zhì)量 ,應(yīng)在解開(kāi)變壓器鐵芯與夾件等連接片后做如下檢查處理:
1)測(cè)量穿心螺桿對(duì)鐵芯的絕緣。如果測(cè)得絕緣電阻為零,則應(yīng)取出穿心螺桿檢查絕緣管有無(wú)損壞、螺紋附近有無(wú)鐵屑、緊固螺母附近的絕緣墊片有無(wú)破損等。
2)檢查變壓器上下鐵軛的端面與夾件和邊柱拉板與下夾件等各間隙處有無(wú)金屬異物。并對(duì)各間隙進(jìn)行氮?dú)鉀_吹清理或油沖洗。
3)對(duì)變壓器鐵芯底部的金屬雜物可采用白布或薄塑板通過(guò)穿入縫隙中往返抽拉進(jìn)行清除。一般情況下通過(guò)上述方法均能發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)雜物引起的故障并消除該接地故障。
4)電容放電排除法。由于鐵芯毛刺、鐵銹和焊渣的積聚引起的接地故障,排除故障需要燒掉毛刺,采用吊罩檢查處理辦法效果不明顯時(shí),通常采用電容放電法。
5)其他處理法。對(duì)于室內(nèi)的變壓器而言，在進(jìn)行變壓器吊罩處理時(shí)需要拖至室外進(jìn)行,這給變壓器檢修處理帶來(lái)一定的困難。當(dāng)室內(nèi)變壓器的鐵芯發(fā)生接地故障時(shí),應(yīng)先采用不吊罩處理鐵芯接地故障的方法。
三、文章結(jié)語(yǔ)
總之，電力變壓器是非常重要的一次設(shè)備，它承擔(dān)著電壓變換，電能分配和傳輸，它的正常運(yùn)行是對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。必須從以下幾個(gè)方面入手，最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。
1)變壓器鐵芯的接地故障,可能引起變壓器鐵芯的局部過(guò)熱。并且從變壓器油色譜分析判斷為“高于700℃高溫范圍的過(guò)熱性故障”,同時(shí)具有鐵芯對(duì)地絕緣電阻為零或很低和鐵芯接地回路有環(huán)流等特征。
2)在變壓器鐵芯接地回路串接電阻是一種應(yīng)急措施是可行的。一般情況下串接電阻不能太大,這樣保證變壓器鐵芯基本處于接地電位;當(dāng)然串接電阻也不能太小,一般將環(huán)流限制在0.5 A以下;這樣防止串接電阻的熱容量燒壞電阻造成變壓器鐵芯開(kāi)路。
3)當(dāng)發(fā)生變壓器鐵芯毛刺引起的接地故障時(shí),通過(guò)吊罩檢查處理無(wú)效的情況下,一般采用電容放電法來(lái)燒掉毛刺。因?yàn)殍F芯對(duì)地絕緣墊片較薄,所以應(yīng)當(dāng)注意沖擊電壓不能加得過(guò)高。
4)對(duì)于動(dòng)態(tài)性質(zhì)的、在變壓器鐵芯底部由金屬異物引起的接地故障,當(dāng)變壓器吊芯檢查有一定困難時(shí),應(yīng)先通過(guò)變壓器不吊罩處理鐵芯接地故障的方法來(lái)處理。
5)從運(yùn)行中變壓器鐵芯接地故障檢修來(lái)看,大部分為箱底不清潔物質(zhì)引起，所以變壓器在投運(yùn)前檢修部門(mén)應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行投運(yùn)前的吊芯檢查。
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一、變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的判斷方法
變壓器鐵芯的多點(diǎn)接地故障的特征為:變壓器鐵芯局部過(guò)熱,損耗增加;造成變壓器的溫升,導(dǎo)致變壓器油分解,產(chǎn)生的氣體隨即溶解于油中,最終引起變壓器油性能下降,從而使油中總烴超標(biāo);與此同時(shí)變壓器油中氣體不斷增加并析出,引起瓦斯繼電器動(dòng)作發(fā)信號(hào)，嚴(yán)重的會(huì)引起變壓器跳閘。,從以下幾方面可以判斷變壓器鐵芯多點(diǎn)接地。
1)測(cè)量鐵芯絕緣電阻。例如變壓器鐵芯絕緣電阻為零或很低時(shí),則說(shuō)明變壓器可能存在鐵芯接地故障。
2)變壓器空載試驗(yàn)。正常情況下空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)和變壓器出廠值變化不大。當(dāng)發(fā)生鐵芯故障時(shí),變壓器空載損耗和空載電流都有顯著變化,我們也可采用低電壓試驗(yàn),通過(guò)對(duì)比也會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵芯故障缺陷。
3)監(jiān)測(cè)變壓器接地線中環(huán)流。變壓器的鐵芯或夾件通過(guò)小套管引出接地的,通過(guò)監(jiān)視變壓器接地線中有無(wú)環(huán)流,當(dāng)接地線中有環(huán)流時(shí)，,則要停運(yùn)變壓器測(cè)量鐵芯的絕緣電阻。
4)變壓器氣相色譜分析。通過(guò)實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn), 變壓器鐵芯接地最有效的檢測(cè)方法是利用氣相色譜法,對(duì)油中含氣量進(jìn)行分析。當(dāng)變壓器發(fā)生鐵芯接地故障時(shí),變壓器油色譜通常有以下特點(diǎn):①烴含量超過(guò)《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》規(guī)定的注意值(150μL/L),并且甲烷(CH4) 和乙烯(C2H4)所占比重較大,乙炔(C2H2)相對(duì)低或沒(méi)有,即未達(dá)到導(dǎo)則規(guī)定注意值(5μL/L)。例如通過(guò)分析某變壓器測(cè)得的色譜數(shù)據(jù),雖然分析結(jié)果中出現(xiàn)了，雖然乙炔含量低但超過(guò)導(dǎo)則規(guī)定的注意值時(shí),則一般這種接地故障不是變壓器鐵芯不是死接地,可能存在變壓器間隙放電現(xiàn)象。②通過(guò)三比值法判斷故障性質(zhì)看,特征氣體的比值編碼為022;故障性質(zhì)為“溫度高于700℃范圍的熱故障”。③故障點(diǎn)估算溫度值范圍為700~1000℃。對(duì)于故障性質(zhì)的判斷和熱點(diǎn)溫度估算采用經(jīng)驗(yàn)公式:T=322log(C2H4/C2H6)+525℃。
通過(guò)對(duì)變壓器故障性質(zhì)判斷和熱點(diǎn)溫度的估算, 當(dāng)確認(rèn)不是其他原因而是色譜分析出現(xiàn)情況,并且測(cè)得鐵芯絕緣電阻為零或很低及鐵芯接地回路中有環(huán)流,這樣就可以判定該變壓器發(fā)生了鐵芯多點(diǎn)接地故障。
二、變壓器鐵芯接地故障的處理方案
1.運(yùn)行中的變壓器應(yīng)急處理。運(yùn)行中變壓器發(fā)現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí),應(yīng)先保證變壓器的安全運(yùn)行,正常情況下應(yīng)進(jìn)行停電吊罩檢查處理。有些系統(tǒng)運(yùn)行方式不允許長(zhǎng)時(shí)間停電檢查的,一般采用在變壓器外引鐵芯接地回路上串接電阻,通過(guò)串接電阻限制鐵芯接地回路上的環(huán)流以防止故障的惡化。
2.變壓器吊罩變壓器吊罩檢查。雖然在鐵芯接地回路中串接電阻有一定的作用,但根本上沒(méi)有消除故障,變壓器鐵芯接地回路仍存在問(wèn)題。所以最有效的檢查處理辦法是吊開(kāi)鐘罩對(duì)變壓器鐵芯可能接地的部位進(jìn)行檢查處理。
為了降低變壓器器身在空氣中的暴露時(shí)間,提高檢修效率和檢查質(zhì)量 ,應(yīng)在解開(kāi)變壓器鐵芯與夾件等連接片后做如下檢查處理:
1)測(cè)量穿心螺桿對(duì)鐵芯的絕緣。如果測(cè)得絕緣電阻為零,則應(yīng)取出穿心螺桿檢查絕緣管有無(wú)損壞、螺紋附近有無(wú)鐵屑、緊固螺母附近的絕緣墊片有無(wú)破損等。
2)檢查變壓器上下鐵軛的端面與夾件和邊柱拉板與下夾件等各間隙處有無(wú)金屬異物。并對(duì)各間隙進(jìn)行氮?dú)鉀_吹清理或油沖洗。
3)對(duì)變壓器鐵芯底部的金屬雜物可采用白布或薄塑板通過(guò)穿入縫隙中往返抽拉進(jìn)行清除。一般情況下通過(guò)上述方法均能發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)雜物引起的故障并消除該接地故障。
4)電容放電排除法。由于鐵芯毛刺、鐵銹和焊渣的積聚引起的接地故障,排除故障需要燒掉毛刺,采用吊罩檢查處理辦法效果不明顯時(shí),通常采用電容放電法。
5)其他處理法。對(duì)于室內(nèi)的變壓器而言，在進(jìn)行變壓器吊罩處理時(shí)需要拖至室外進(jìn)行,這給變壓器檢修處理帶來(lái)一定的困難。當(dāng)室內(nèi)變壓器的鐵芯發(fā)生接地故障時(shí),應(yīng)先采用不吊罩處理鐵芯接地故障的方法。
三、文章結(jié)語(yǔ)
總之，電力變壓器是非常重要的一次設(shè)備，它承擔(dān)著電壓變換，電能分配和傳輸，它的正常運(yùn)行是對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。必須從以下幾個(gè)方面入手，最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。
1)變壓器鐵芯的接地故障,可能引起變壓器鐵芯的局部過(guò)熱。并且從變壓器油色譜分析判斷為“高于700℃高溫范圍的過(guò)熱性故障”,同時(shí)具有鐵芯對(duì)地絕緣電阻為零或很低和鐵芯接地回路有環(huán)流等特征。
2)在變壓器鐵芯接地回路串接電阻是一種應(yīng)急措施是可行的。一般情況下串接電阻不能太大,這樣保證變壓器鐵芯基本處于接地電位;當(dāng)然串接電阻也不能太小,一般將環(huán)流限制在0.5 A以下;這樣防止串接電阻的熱容量燒壞電阻造成變壓器鐵芯開(kāi)路。
3)當(dāng)發(fā)生變壓器鐵芯毛刺引起的接地故障時(shí),通過(guò)吊罩檢查處理無(wú)效的情況下,一般采用電容放電法來(lái)燒掉毛刺。因?yàn)殍F芯對(duì)地絕緣墊片較薄,所以應(yīng)當(dāng)注意沖擊電壓不能加得過(guò)高。
4)對(duì)于動(dòng)態(tài)性質(zhì)的、在變壓器鐵芯底部由金屬異物引起的接地故障,當(dāng)變壓器吊芯檢查有一定困難時(shí),應(yīng)先通過(guò)變壓器不吊罩處理鐵芯接地故障的方法來(lái)處理。
5)從運(yùn)行中變壓器鐵芯接地故障檢修來(lái)看,大部分為箱底不清潔物質(zhì)引起，所以變壓器在投運(yùn)前檢修部門(mén)應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行投運(yùn)前的吊芯檢查。
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