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一、铁芯多点接地故障原因
大型电力变压器在正常情况下,铁芯只有1 点与接地体相接,以保证铁芯在高电场中仍与大地等电位。如果铁芯除此接地点外又另有1 点或多点接地(铁芯与油箱壁短接),则称为“铁芯多点接地”。铁芯多点接地的原因有很多, 常见的情况有下列几种。1、铁芯上落有金属杂物,将铁芯磁轭部分表面短接。
2、变压器在制造或大修过程中将铁刷丝、起重用的钢丝绳断股及微小金属丝等遗留在变压器油箱内,当变压器运行时,在电磁场的作用下将其竖起, 使铁芯与油箱底部短接。
3、变压器油箱和散热器等在制造过程中,焊渣清理不彻底,当变压器运行时,特别是强油循环冷却变压器时,在油流的作用下,往往把杂质堆积在一起, 使铁芯与油箱壁短接。
4、变压器制造过程中残留在变压器内部的一些具有导电性质的悬浮物。这些悬浮物在电磁场的作用下,形成导电小桥,使铁芯与油箱壁短接,这种情况常常发生在油箱底部,一些粉末状悬浮物附着在铁芯底部绝缘垫块表面上。
5、变压器进水,使铁芯底部绝缘垫块受潮,引起铁芯对地绝缘下降。
二、变压器铁芯多点接地情况分析
1、铁芯油道短路故障
大型电力变压器铁芯为了满足散热要求,采用的方法是在铁芯中设置油道,通过循环油流把铁芯中的热量带出。所谓油道即把铁芯分级迭成,2级之间用绝缘垫块隔离,各级之间便形成油道(油道宽度约为6mm)。由于铁芯各级之间相互绝缘,所以在外引铁芯接地线时必须首先把各级之间用导体连在一起。早期生产的变压器的铁芯接地方法是把各级铁芯用导体并联后,通过铁芯接地套管引出与接地体相接。近期生产的变压器的铁芯接地方法是把各级铁芯用导体串联后,通过铁芯接地套管引出与接地体相接。一般情况下铁芯外引接地点设在低压引出线侧。所谓油道短路,即油道两侧的硅钢片被短接,如油道两侧的硅钢片撬片、油道中掉进金属物等。当油道中发生短路故障时,短路点和铁芯级间接地连接导体中将流过短路故障电流,短路电流的大小随短路点的变化而变化,严重时短路电流可达到百安培级。如短路点与两侧铁芯经接地连接导体构成的电气闭合回路中交链的磁通越多,故障点中流过的电流就越大。
2、铁芯窗口内表面故障
铁芯窗口内表面故障在多数情况下是由于铁芯窗口内表面落有金属物使部分铁芯截面被短接造成的,这种情况相当于铁芯多点接地故障,但是后果要比铁芯发生外表面故障时严重得多。因为在铁芯和金属短路物中将产生很大环流,情况严重时,环流可以达到百安培数量级,消耗的功率也将达到几kW 到十几kW。从侧断面可以看出, 部分铁芯片间绝缘被短路, 使环流回路中电阻减小。当铁芯工作接地点采用并联方式时,环流回路中的电阻变得更小, 使情况更加严重。
3、铁芯接地故障的检测方法
1）铁芯外表面接地故障的检测
铁芯外表面发生接地故障时,运行中可以使用钳形电流表,通过测量铁芯外引接地线中的电流,来判断铁芯是否存在多点接地故障。如果电流达到数安培,则可判定铁芯存在多点接地故障。但是应当注意, 由于变压器油箱壁的周围存在漏磁通,往往会使测量结果产生很大误差,造成误判断。解决问题的方法,一是测量位置应选择在变压器油箱壁高度的1／ 2 处,因为该处的漏磁通较小且与接地引下线平行。二是进行2 次测量,第一次将钳形电流表紧靠被测接地引下线边缘,但并不钳住接地线,读取一个电流数据,该读数为漏磁通干扰电流。第二次在同一位置用钳形电流表钳住接地引下线,读取第二个电流数据,该读数为铁芯接地电流和漏磁通干扰电流之和,2 次读数之差即为实际铁芯接地电流。停电时,可以用摇表测量铁芯绝缘电阻来判断铁芯是否存在接地故障。
2）铁芯内表面故障和油道短路故障的检测当铁芯的内表面发生故障和油道发生短路故障时,铁芯接地引下线中的电流基本没有变化,所以不能用铁芯外表面接地故障检测方法。但是在一般情况下,变压器的空载损耗都将明显增加,所以可以用空载试验方法检测。另外, 铁芯发生内表面故障和油道短路故障时, 故障点上将明显产生裸金属性过热特征,所以通过油色谱分析即可发现故障。根据资料显示,在对变电所几起变压器发生油道短路故障进行色谱跟踪分析时,发现裸金属过热特征气体每次都有明显增加。
四、变压器铁芯故障处理方法
1、变压器铁芯多点接地故障处理
变压器铁芯多点接地故障,在多数情况下是由于悬浮物在电磁场作用下形成导电小桥造成的。遇到这种情况时,采用电容放电冲击法即可处理。电容充放电电路图中,电路中电容C 为50MVar 左右,直流电压放电器输出的电压大约1kV。使用方法是:首先把双向开关K 合到触头1 侧, 对电容C 充电, 充电后快速把开关K合到触头2 侧对变压器铁芯故障点放电,反复进行几次故障即可排除。如果是其他性质的接地故障,用电容放电冲击法则很难排除,一般需吊罩检查处理。
2、变压器铁芯油道短路故障处理
变压器铁芯油道短路故障在一般情况下必须进行吊罩处理,吊罩后打开铁芯级间的连接导体,用万用表电阻档测出油道是否短路,之后可以用薄木板条在油道中试导通,把短路物推出油道。如果上述方法不能实现, 又不具备铁芯解体条件,只有改变铁芯级间接地连接方式, 即由并联方式改为串联方式。当铁芯级间采用并联接地方式时,接地片则插在每级铁芯的中间位置。而采用串联接地方式时,接地片则插在铁芯油道的边缘(一般与油道相隔3 片硅钢片) 。
综上所述,本文认为变压器铁芯接地故障还需要注意以下几方面问题:
一、变压器铁芯油道短路故障在一般情况下必须进行吊罩处理,吊罩后打开铁芯级间的连接导体, 用万用表电阻档测出油道是否短路,之后可以用薄木板条在油道中试导通,把短路物推出油道。
二、如果上述方法不能实现,又不具备铁芯解体条件, 只有改变铁芯级间接地连接方式,即由并联方式改为串联方式。
三、发现铁芯多点接地故障时,可采用气相色谱法和监视接地电流来跟踪监测。
四、由铁芯毛刺或浮物引起的接地故障可采用电容放电的方式,但要注意电压的大小,此方法不需要对变压器进行吊罩,可减少停电时间,提高供电可靠性。
