電氣百科：干式變壓器鐵芯接地故障分析處理及案例分析

電氣百科：干式變壓器鐵芯接地故障分析處理及案例分析干式變壓器以環(huán)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(qiáng)度。干式變壓器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特性在故障處理中,鐵芯多點(diǎn)接地占有一定的比率。由于鐵芯出現(xiàn)多點(diǎn)接地的情況,會(huì)在兩接地點(diǎn)間形成閉合的回路并感應(yīng)出環(huán)流,引起鐵芯的局部過熱破壞鐵芯的絕緣,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)鐵芯燒損甚到燒壞變壓器的情況。一、干式變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障原因干式變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障原因可分為外部和內(nèi)在因素。一:外部因素是指外圍的原因、環(huán)境和人為致使變壓器鐵芯出現(xiàn)接地故障,包括(1)變壓器現(xiàn)場(chǎng)施工安裝時(shí)疏忽,不慎遺落金屬異物,如螺母、鐵屑等使造成鐵芯多點(diǎn)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(dǎo)致鐵芯出現(xiàn)低阻性多點(diǎn)接地、(3)變壓器在運(yùn)行中鐵芯的漏磁使附近空間產(chǎn)生弱磁性,吸引了周圍的金屬粉末和粉塵。如果長(zhǎng)期沒有維護(hù)清潔會(huì)引起鐵芯多點(diǎn)接地的發(fā)生;二:內(nèi)在因素是指變壓器內(nèi)部絕緣材料缺陷或產(chǎn)品設(shè)計(jì)和安裝工藝不當(dāng)?shù)脑蛑率棺儔浩麒F芯出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障。由于變壓器鐵芯多點(diǎn)接地內(nèi)在因素屬隱性問題,出廠或現(xiàn)場(chǎng)檢查不容易發(fā)現(xiàn),故此更需要理性和認(rèn)真去判斷故障所在并解決問題。二、干式變壓器鐵芯多點(diǎn)接地電流形成和故障特征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(shí)鐵芯片間電導(dǎo)率增大導(dǎo)致泄漏電流增大;過大時(shí)鐵芯片間不能認(rèn)為是等電位將出現(xiàn)放電現(xiàn)象。鐵芯與夾件裝配一體,同時(shí)要保證兩者之間絕緣也要求符合鐵芯一點(diǎn)接地。鐵芯多點(diǎn)接地故障是每?jī)蓚€(gè)接地點(diǎn)間通過鐵芯自身和接地點(diǎn)線路形成一個(gè)閉合回路,而兩個(gè)接地點(diǎn)所構(gòu)成的回路所交鏈的磁通為兩個(gè)接地點(diǎn)間所有部件所通過的磁通矢量和。如果的兩點(diǎn)接地線路越長(zhǎng),涉及的鐵芯面積越大,它的磁通量就更大。由于故障接地點(diǎn)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(yīng)出大小不同的電流。電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中提到接地電流一般不超過規(guī)定的100mA,當(dāng)發(fā)生故障時(shí)接地電流會(huì)達(dá)到幾十安。由于感應(yīng)電流會(huì)出現(xiàn)在變壓器鐵芯夾件間內(nèi)部流動(dòng)構(gòu)成回路,故此鐵芯多點(diǎn)接地故障電流不容易被及早發(fā)現(xiàn)。如果長(zhǎng)時(shí)間的過熱不但增加變壓器損耗而且會(huì)使鐵芯片、鐵芯與夾件之間絕緣加速老化最終導(dǎo)致絕緣破壞,造成鐵芯局部過熱而燒損。三、干式變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障處理程序據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)及資料介紹,對(duì)干式變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障處理并沒有統(tǒng)一規(guī)范和專門針對(duì)干式變壓器的有效處理方法。其實(shí)各種處理方法都是一種摸索性的方式,但從維護(hù)方面出發(fā)可以分為兩個(gè)步聚1.現(xiàn)場(chǎng)變壓器狀況分析,判斷多點(diǎn)接地故障因素干式變壓器因長(zhǎng)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(qū)等,而引起鐵芯多點(diǎn)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(gè)太陽燈對(duì)夾件進(jìn)行烘烤,利用太陽燈對(duì)夾件加熱使鐵芯與夾件之間的絕緣件受熱后蒸發(fā)自身的水份,但所需時(shí)間較長(zhǎng);或者條件允許情況下,可采用空載法進(jìn)行烘烤。將其變壓器高壓側(cè)開路,低壓側(cè)通額定電壓(低壓側(cè)額定為400V時(shí),就可以通380V市電)。所需時(shí)間較短但低壓側(cè)通電時(shí)應(yīng)要做好防護(hù)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(cè)試儀檢測(cè)絕緣電阻是否接近零電阻。如為零電阻可用交流試驗(yàn)裝置對(duì)鐵芯進(jìn)行加壓,在檢測(cè)到故障接地點(diǎn)不牢固時(shí)可在升壓的過程中會(huì)出現(xiàn)放電點(diǎn),此情況可根據(jù)相應(yīng)的放電點(diǎn)進(jìn)行處理。當(dāng)試驗(yàn)裝置電流增大且電壓升不上,沒有放電現(xiàn)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(diǎn)接地故障需對(duì)鐵芯表面進(jìn)行清理后進(jìn)行絕緣的測(cè)試。鐵芯多點(diǎn)接地故障外部因素逐一處理后,故障依然存在則需從內(nèi)在因素進(jìn)行分析處理。2.采用逐級(jí)排查方法,處理鐵芯接地故障的內(nèi)在因素鐵芯多點(diǎn)接地故障的內(nèi)在因素,屬隱性問題不容易發(fā)現(xiàn)也不容易檢查,只能夠采用逐級(jí)排查才能解決問題?，F(xiàn)今包括直流、交流法都能對(duì)鐵芯多點(diǎn)接地故障點(diǎn)進(jìn)行查找,但相對(duì)干式變壓器這些方法也不容易找到故障點(diǎn)。從干式變壓器結(jié)構(gòu)分析,鐵芯多點(diǎn)接地發(fā)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(gè)側(cè)面是構(gòu)成一體的,即上下夾件是連通,所以檢查時(shí)應(yīng)該實(shí)實(shí)在在的從上夾件開始,先拆除穿芯螺桿測(cè)試鐵芯對(duì)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(xù)測(cè)試鐵芯對(duì)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(cè)試其絕緣電阻難度很大,且對(duì)大容量干式變壓器拆夾件現(xiàn)場(chǎng)不好處理。因?yàn)楣ぷ髁看蟆①M(fèi)用高、停電時(shí)間長(zhǎng)給用戶用電造成影響,所以能有方法在現(xiàn)場(chǎng)處理也盡量不返廠處理,對(duì)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(jī)。四、干式變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障案例分析處理1.案例一華南某工廠通知變壓器廠家要求派人員處理鐵芯對(duì)地絕緣不合格。據(jù)悉干式變壓器為2005年的產(chǎn)品,型號(hào):SCB9-1250/10/0.4,但屬二期工程至今沒有投網(wǎng)使用。現(xiàn)變壓器在投網(wǎng)運(yùn)行前做試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鐵芯對(duì)地絕緣為零。變壓器售后人員進(jìn)行分析原因,可能變壓器存放至今已五年多時(shí)間還沒有投運(yùn),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(zhì)的電氣強(qiáng)度而導(dǎo)致鐵芯絕緣不合格。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)變壓器進(jìn)行烘烤有效快速的處理。按變壓器型號(hào)規(guī)格,低壓額定輸出為400V,可以在低壓側(cè)通入市電的380V進(jìn)行干燥措施?？蛰d法的原理是利用主磁通量通過鐵芯時(shí),由于鐵芯本身的損耗(稱為變壓器鐵損)而產(chǎn)生的熱量,使絕緣材料的水份受熱蒸發(fā)從而達(dá)到干燥效果。烘烤時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定,經(jīng)過一小時(shí)多干燥鐵芯絕緣達(dá)到300M以上,符合變壓器投網(wǎng)運(yùn)行要求。2.案例二某銅業(yè)集團(tuán)公司使用的其中一臺(tái)干式變壓器型號(hào):SCB9-2000/10,出現(xiàn)A、B相繞組溫度偏高,要求變壓器售后人員前往進(jìn)行處理?，F(xiàn)場(chǎng)變壓器是用作生產(chǎn)配電,周圍作業(yè)環(huán)境差,變壓器整體蓋了一層黑色的塵末。據(jù)了解變壓器A、B兩相比C相溫度相差約10℃,但總體運(yùn)行電流和電壓正常沒有出現(xiàn)太大的異常。為了檢查是否由于A、B相繞組出現(xiàn)問題,售后人員對(duì)高低壓線圈繞組進(jìn)行直流電阻測(cè)試。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)直流電阻測(cè)試結(jié)果表明線圈正常。按實(shí)際情況變壓器負(fù)荷不平衡時(shí)三相溫度會(huì)出現(xiàn)溫差,但經(jīng)檢查設(shè)備負(fù)荷使用情況均正常。那么什么原因引起變壓器故障發(fā)生?在檢查過程中有人員提出鐵芯的溫度有點(diǎn)燙手,依據(jù)這條線索進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)鐵芯發(fā)生了多點(diǎn)接地的情況。由于鐵芯多點(diǎn)接地故障會(huì)導(dǎo)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(duì)鐵芯的影響,現(xiàn)場(chǎng)用吸塵機(jī)和壓縮氣體風(fēng)槍對(duì)變壓器進(jìn)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(xiàn)只能把上夾件拆除再檢查,但情況依然。那么故障點(diǎn)有可能發(fā)生在鐵芯拉板和下夾件,可是現(xiàn)場(chǎng)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(jīng)濟(jì)損失,現(xiàn)場(chǎng)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(jī)。何種方法更適合現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)熔斷且操作方便,設(shè)備容易配備。經(jīng)分析決定后采用電焊機(jī)進(jìn)行大電流沖擊?，F(xiàn)場(chǎng)選用了一臺(tái)較小容量的三相電焊機(jī)設(shè)備,容量為8KVA