某110kV主变压器铁芯与夹件短路的检查处理

史俊 谢照祥 刘兴涛 李洪伟 刘乐

摘要

一座110KV变电站主变压器10kV侧出口短路，变压器差动动作，跳开变压器110kV、35kV、10kV三侧断路器，后经过变电检修、试验检查，变压器常规试验结果均在正常范围之内，较以往的检测结果没有变化、铁芯对地、夹件对地的绝缘正常，而铁芯与夹件之间的绝缘为零，出现了短路，本体油色谱分析烃类气体稍有增加，出现了2个微升的乙炔（ C2H2）气体，带电后对铁芯及夹件的接地电流检测，两者之间的电流为8A左右，分析认为铁芯与夹件的短路点和铁芯、夹件的接地点之间形成了两个短接点，导致铁芯与夹件之间形成了环流，将变压器停电后对铁芯及夹件的短路采用电容器放电冲击的方法，排除了变压器内部铁芯与夹件之间的短路点，保证了变压器的安全运行。

【关键词】变压器 铁芯 夹件 短路 处理方法

1前言

目前，35kV及以上变压器的铁芯、夹件根据网公司招标技术规范书、技术协议的要求，为了方便检测、监视变压器铁芯、夹件的绝缘电阻及接地电流，将变压器铁芯、夹件分别引出，通过单极隔离开关在外部接地，同时也方便了铁芯、夹件形成的多点接地（短路）检测处理，可分为两大类：不稳定悬浮接地和稳定接地。

1.1不稳定悬浮（短路）接地

接地电阻是变化不稳定的，多是由于导电金属异物在电磁场、器身出现震动情况下形成的导电小桥接地故障、铁芯夹件的短路故障，如变压器油泥、金属异物等。

1.2稳定（短路）接地

是指器身内部的接地点、短路点比较接地短路可靠，是变压器内部绝缘缺陷造成的接地短路故障，如夹件穿芯螺栓、压环压钉等的绝缘破坏等。

2本变压器铁芯夹件短路及分析

2018年8月27日，某110kV变电站110kV主变压器由于10kV侧出口短路，变压器差动动作，跳开了变压器110kV、35kV、lOkV三侧断路器，后经过变电检修、试验检查，变压器绕组连同套管及套管介质损耗、绕组各侧主绝缘、直流电阻、短路阻抗、电压比、绕组变形、铁心对地、夹件对地等常规试验项目的结果均在正常范围之内，较以往的检测结果没有变化，而铁芯与夹件之间的绝缘为零，出现了短路，本体油色谱分析烃类气体稍有增加，出现了2个微升的乙炔（ C2H2）气体，带电后对铁芯及夹件的接地电流检测，两者之间的电流为8A左右，分析认为铁芯与夹件的短路点和铁芯、夹件的接地点之间形成了两个短接点，一个短接点是铁芯与夹件之间的电阻R，另一个短接点为铁芯接地和夹件接地通过“地”形成的短接点，在这种情况下，铁芯与夹件之间通过“地”形成了环流，短路原理如图1所示。

为了确认短路点的短路情况，是悬浮短接还是永久死短接，分析处理按照以下步骤进行。

3试验数据情况

3.1电气试验数据

见表1。

3.2变压器油色谱数据

见表2。

3.3电气和色谱数据分析

电气试验项目中特性方面没有问题，绝缘性能方面高压绕组的介质损耗增长较快，同一温度下从0.265增长到0.887，铁芯与夹件对地绝缘正常，两者之间绝缘为零，本体油中溶解气体有所变化，总烃从21增长到68，并出现乙炔，说明变压器油产生了发热。

变压器正常带电后，在变压器铁芯、夹件外引接地套管的接地引下线上用钳型电流表测量引线上的电流，正常情况下此电流很小，为mA级（一般小于0.1A），当存在多点接地或短接故障时，产生的环流上升到安培级电流，测试电流为8A，已经远远大于O.lA的电流，因此判断铁芯与夹件之间确实存在环流，短时间断开夹件接地开关，夹件通过与铁芯的短路点接地，此时测量铁芯接地电流，小于O.lA，因为此时夹件与铁芯只有一个短接点，没有环流产生，此时运行是正常的，但是担心铁芯与夹件之间的短接点属于悬浮短接，断开夹件接地开关运行不可靠，所以将变压器停电后处理两者之间的短路点。

现场查询了变压器投运的时间、负荷情况、历史运行情况、出厂试验、安装调试记录、有无突发故障或冲击等信息后，根据低压侧遭受的短路冲击，由此判断变压器铁芯与夹件之间的短路点可能是夹件或铁芯上的金属屑、金属丝等在变压器低压侧短路冲击情况下掉落导致一个悬浮短接，由于变压器运行时间较短，不应该是油泥导致的短接，应该属于不稳定短接故障，采取对应的方法措施消除即可，短接后的接线图如图l，运行中Kl、K2处于合闸位置。

4处理方法及措施

4.1采用限流措施限制铁芯与夹件之间的环流

在铁芯接地或者夹件接地处的引出线上串入一个可调电阻，将电流限制在1A以下，保证变压器铁芯与夹件之间的环流不会导致变压器本体由于发热而使变压器绝缘油产生烃类气体，由于变电站有两台主变运行，本变压器停电处理不影响用户供电，可以停电进行处理，为了彻底处理铁芯与夹件之间的环流，没有采用此方式处理。

4.2采用绝缘电阻表或直流发生器

现场采用的绝缘电阻表电压等级要求在10000V，短路输出电流不小于3mA，直流发生器要求输出的直流电压不小于10000V，接线方法合上Kl，断开K2，加压时从夹件加压，让电流通过铁芯与夹件的短接点，现场采用此方法效果不理想，直流发生器虽然输出的直流电压不小于10000V，但是由于其控制箱上过流保护不好调，只要将高压输出接到铁芯或夹件的导电杆上，直流发生器就跳了，而且其输出的电流不够大，无法将短接点烧开。

4.3电焊机输出电流冲击法

现场采用电焊机大电流法烧开短接点，由于电焊机的二次输出电压较低，所加电流100-150A电焊机接通的瞬间，金属毛刺短接触的接触电阻最大，通过大电流时，在毛刺接触处产生电弧，则在这个部位产生的电热自然也就最多，依靠电弧将毛刺烧熔而恢复正常，但实际效果较差，焊钳接触时，电流从120A左右，降到了10A左右，無法将短接点烧开，铁芯与夹件之间的绝缘没有恢复。

4.4電容放电冲击法

对于这类不稳定的铁芯与夹件的短路故障，在设备停运，安全措施完备的情况下，采用电容放电冲击法排除这类短接故障，方法如图2，将K接于充电回路，兆欧表的“E”和电容器“C”接地，铁芯正常接地，变压器夹件接地开关拉开，利用5000V-10000V兆欧表或者直流发生器（输出电压约3-6kV）对电容器“C”充电约60 S后，充电结束后要注意先把兆欧表断开，以防止电容器“C”反充电将兆欧表或者直流发生器损坏，然后开关K接向放电回路的节点“2”，电容对铁芯与夹件的短路电阻“R”进行瞬时放电冲击，由于现场准备的电容器单只电容量较小，大约14UF，准备了两只，第一次冲击后电阻“R”从5Q升高到6000Q，再次进行冲击就没有作用了，之后采用两只电容器并联，电容量为28uF，再次进行冲击，两次后电阻“R”升高到5690MΩ，说明铁芯与夹件的短路电阻“R”已经烧掉，绝缘恢复，然后再次测试铁芯及夹件对地绝缘电阻，铁芯对地绝缘电阻为3000MΩ，夹件对地绝缘电阻1840MΩ，说明短路故障已经排除，而且铁芯对地、夹件对地的绝缘也没有受到电容放电冲击的影响。采取的冲击电流不宜过大，以避免铁芯对地、夹件对地绝缘发生击穿。

4.5停电彻底排除铁芯与夹件的短路故障

如稳定与不稳定的接地、短路故障无法排除，色谱跟踪烃类气体增加，说明故障不断发展的趋势，就只有对变压器进行吊罩大修，彻底排除故障。

5结束语

出现变压器铁芯、夹件短路后，在铁芯、夹件分别接地的情况下，和铁芯多点接地故障一样，同样会产生环流，也应及时、准确地判断故障类型，是悬浮短接、还是死短接，然后采取相应的处理方式，对于油泥等产生的悬浮短接等不稳定环流故障，不宜盲目采取吊罩、吊芯的方法解决，可用电容放电冲击法排除，以免造成人力、物力的浪费和停电损失。

参考文献

[1]刘贞超，邹伦森，雍学模.大型变压器铁芯多点接地故障分析及处理.

[2]《变压器油中溶解气体分析和判断准则》GB/T 7252.

[3]《电气设备预防性试验规程》Q/CSG114002-2011.

[4]孙鹏举，主变压器铁芯多点接地故障的检查处理[C]，供用电，2005 （01）.

[5]朱绍群，变压器铁芯多点接地故障及处理方法[C].电力安全技术，2010 （12）.