一起500 kV变压器铁芯多点接地故障诊断与处理①

李尹光++孙福++刘贞超

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.026

摘 要：铁芯多点接地为变压器运行常见问题，给变压器运行带来重要影响。通过一起500 kV变压器铁芯多点接地故障，介绍了通过变压器油的色谱分析、三比值法、产气速率、接地电流等来判断电力变压器的故障性质，进入变压器本体对故障点进行查找，故障原因为铁轭地屏接地线破损与夹件短接，并对故障点进行了有效的处理，消除了铁芯多点接地问题。

关键词：变压器 多点接地 故障 原因 处理

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（a）-0026-02

变压器铁芯及夹件多点接地故障是比较常见和突出的问题，根据相关文献，制造安装工艺不良、油中带金属异物、接地引线绝缘受损、固定件松动、潜油泵受损等可能会导致铁芯、夹件多点接地，通过接地形成闭合回路，在漏磁作用下形成几安甚至几十安的环流，导致铁芯过热，导致绝缘油过热分解，引起绝缘油色谱数据异常，严重时会使铁芯硅钢片烧坏，造成主变重大事故。

1 原因分析

根据变压器油中溶解气体分析情况，立即查找故障原因，通过测量铁芯、夹件接地电流，进行绝缘油色谱分析，及时了解故障气体的变化趋势，为下一步采取措施做好准备。

1.1 绝缘油色谱分析

1号主变投运前后变压器取油样并进行色谱分析，结果如表1。

通过色谱分析结果，2013年1月1日，1号主变A相检出C2H2含量为1.14 μL/L，总烃、H2出现大幅度的增加。其中C2H2含量超过GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析与判断导则》的注意值1μL/L。

（1）三比值法。

由于油中固体绝缘材料在不同的温度、不同的放电形式下产生的气体各不相同，可以根据气体含量比值分析进行分析。根据2013年1月1日试验数据，C2H2/C2H4=0.05，编码为0；CH4/H2=1.18，编码为2；C2H4/C2H6=9.42，编码为2，三比值编码为022，且有绝缘油中出现C2H2气体，可判断变压器内部出现高于700 ℃的高温，但绝缘油中CO气体的含量较低，可判断固体绝缘未出现异常，其高温为裸金属过热导致。

（2）绝对产气速率。

根据C2H2气体含量来分析2013年1月5日10：00点到2013年1月6日10：00点的绝对产气速率。根据公式γa=（Ci2-Ci1）×G/（△t×d）计算得出为0.6 mL/h。根据规程，C2H2的绝对产气速率γa>0.2 mL/h，说明变压器存在故障。

1.2 测量铁芯、夹件接地电流

用钳形电流表测试变压器铁芯接地及芯夹件接地电流分别为10.3 A、10.4 A，同时钳住铁芯及芯夹件的接地线，检测电流为23 mA，说明电流方向相反。判断铁芯已经与夹件连通，形成两点接地，在漏磁影响下，感应出10 A左右的电流，局部磁通集中，铁芯出现局部过热，使周围的绝缘油出现分解，产生气体。

1.3 绝缘电阻及直流电阻测试

停电时对铁芯及夹件进行绝缘及导通测试（带接地引下线），变压器铁芯与铁芯夹件间的直流电阻为0.62 Ω，变压器铁芯及铁芯夹件对地绝缘电阻为700 MΩ/ min。结合色谱分析情况，铁芯、夹件接地电流变化情况，绝缘电阻、直流电阻变化情况，确定是铁芯多点接地引起的裸金属过热故障，温度超过700 ℃，但固体绝缘未受损伤。

2 故障查找及处理

2.1 故障查找

结合该变压器铁芯、夹件的结构分析（如图1），铁心结构为单相四柱式，主柱油道（纵向油道）将铁芯分成三大部分，每一部分 又由铁芯横向油道分成两个独立的区域，6个独立的区域彼此间由软铜带并联成一个整体，最终由小套管引出至箱体外侧接地。

在机组检修期间将备用相更换1号主变A相后，对故障相进行入箱检查。检查铁芯夹件接地引出线绝缘情况、铁芯尖角与夹件是否有搭接、铁芯是否有落片破坏了垫脚或横梁绝缘、各铁轭地屏接地线绝缘情况、铁芯与垫脚或横梁是否有接触、铁芯接地片与夹件是否有接触、器身磁屏蔽与铁芯是否接触，打开区域间连接软引线，分别测量各区域铁芯对夹件绝缘电阻，测试值见表2。最终发现区域6绝缘电阻为零，进一步检查发现X柱旁轭地屏接地线绝缘破损，并与夹件接触，形成铁芯多点接地问题。

2.2 故障原因

铁轭地屏是由铜皮制成，铜皮并列贴在纸板上，并列铜皮由铜带并联连接成整体，引出一根接地线，连接至夹件腹板接地。地屏与铁心间有4 mm纸板绝缘，不会造也地屏铜带与铁心的直接接触。地屏接地线穿过铁心与夹件的绝缘、夹件腹板的开孔与夹件连接。安装地屏时，地屏接地线有可能与铁心和夹件靠在一起，地屏接地线包有3 mm绝缘，一般情况靠在一起也不会引起地屏对地通路，由于安装地屏时操作不当，引起接地线绝缘有局部损伤，造成接地线对铁心绝缘减弱，在变压器投运冲击过电压作用下，绝缘击穿，形成死接，从而导致铁心多点接地。

2.3 故障处理

将拆下来的接地线的连接端重新压接线鼻子，并打磨光滑无毛刺，并清理干净，将引线改为从腹板上部引出。剥离受损的皱纹纸，并用新的皱纹纸重新半叠绕包，使其略高于原来的皱纹纸，绝缘处理后将引线改为从腹板上部引出重新接地，为保证引线对夹件的绝缘强度，在引线与夹件腹板间增加了3 mm绝缘纸板（如图2），在恢复后测量绝缘均正常。

3 结语

应用变压器油中溶解气体色谱分析，可以准确地判断变压器故障性质和严重程度，是早期发现变压器潜伏性故障的一种有效方法。通过绝缘油色谱分析、测量铁芯夹件接地电流、三比值法及产气速率判断设备故障为铁芯多点接地。通过分区域查找铁芯接地点，并对接地线进行处理，保证了变压器的安全稳定运行。

参考文献：

[1] DL/T 596-1996，电气设备预防性试验规程[S].

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