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一、鐵芯多點接地故障原因
大型電力變壓器在正常情況下,鐵芯只有1 點與接地體相接,以保證鐵芯在高電場中仍與大地等電位。如果鐵芯除此接地點外又另有1 點或多點接地(鐵芯與油箱壁短接),則稱為“鐵芯多點接地”。鐵芯多點接地的原因有很多, 常見的情況有下列幾種。1、鐵芯上落有金屬雜物,將鐵芯磁軛部分表面短接。
2、變壓器在制造或大修過程中將鐵刷絲、起重用的鋼絲繩斷股及微小金屬絲等遺留在變壓器油箱內,當變壓器運行時,在電磁場的作用下將其豎起, 使鐵芯與油箱底部短接。
3、變壓器油箱和散熱器等在制造過程中,焊渣清理不徹底,當變壓器運行時,特別是強油循環冷卻變壓器時,在油流的作用下,往往把雜質堆積在一起, 使鐵芯與油箱壁短接。
4、變壓器制造過程中殘留在變壓器內部的一些具有導電性質的懸浮物。這些懸浮物在電磁場的作用下,形成導電小橋,使鐵芯與油箱壁短接,這種情況常常發生在油箱底部,一些粉末狀懸浮物附著在鐵芯底部絕緣墊塊表面上。
5、變壓器進水,使鐵芯底部絕緣墊塊受潮,引起鐵芯對地絕緣下降。
二、變壓器鐵芯多點接地情況分析
1、鐵芯油道短路故障
大型電力變壓器鐵芯為了滿足散熱要求,采用的方法是在鐵芯中設置油道,通過循環油流把鐵芯中的熱量帶出。所謂油道即把鐵芯分級迭成,2級之間用絕緣墊塊隔離,各級之間便形成油道(油道寬度約為6mm)。由于鐵芯各級之間相互絕緣,所以在外引鐵芯接地線時必須首先把各級之間用導體連在一起。早期生產的變壓器的鐵芯接地方法是把各級鐵芯用導體并聯后,通過鐵芯接地套管引出與接地體相接。近期生產的變壓器的鐵芯接地方法是把各級鐵芯用導體串聯后,通過鐵芯接地套管引出與接地體相接。一般情況下鐵芯外引接地點設在低壓引出線側。所謂油道短路,即油道兩側的硅鋼片被短接,如油道兩側的硅鋼片撬片、油道中掉進金屬物等。當油道中發生短路故障時,短路點和鐵芯級間接地連接導體中將流過短路故障電流,短路電流的大小隨短路點的變化而變化,嚴重時短路電流可達到百安培級。如短路點與兩側鐵芯經接地連接導體構成的電氣閉合回路中交鏈的磁通越多,故障點中流過的電流就越大。
2、鐵芯窗口內表面故障
鐵芯窗口內表面故障在多數情況下是由于鐵芯窗口內表面落有金屬物使部分鐵芯截面被短接造成的,這種情況相當于鐵芯多點接地故障,但是后果要比鐵芯發生外表面故障時嚴重得多。因為在鐵芯和金屬短路物中將產生很大環流,情況嚴重時,環流可以達到百安培數量級,消耗的功率也將達到幾kW 到十幾kW。從側斷面可以看出, 部分鐵芯片間絕緣被短路, 使環流回路中電阻減小。當鐵芯工作接地點采用并聯方式時,環流回路中的電阻變得更小, 使情況更加嚴重。
3、鐵芯接地故障的檢測方法
1）鐵芯外表面接地故障的檢測
鐵芯外表面發生接地故障時,運行中可以使用鉗形電流表,通過測量鐵芯外引接地線中的電流,來判斷鐵芯是否存在多點接地故障。如果電流達到數安培,則可判定鐵芯存在多點接地故障。但是應當注意, 由于變壓器油箱壁的周圍存在漏磁通,往往會使測量結果產生很大誤差,造成誤判斷。解決問題的方法,一是測量位置應選擇在變壓器油箱壁高度的1／ 2 處,因為該處的漏磁通較小且與接地引下線平行。二是進行2 次測量,第一次將鉗形電流表緊靠被測接地引下線邊緣,但并不鉗住接地線,讀取一個電流數據,該讀數為漏磁通干擾電流。第二次在同一位置用鉗形電流表鉗住接地引下線,讀取第二個電流數據,該讀數為鐵芯接地電流和漏磁通干擾電流之和,2 次讀數之差即為實際鐵芯接地電流。停電時,可以用搖表測量鐵芯絕緣電阻來判斷鐵芯是否存在接地故障。
2）鐵芯內表面故障和油道短路故障的檢測當鐵芯的內表面發生故障和油道發生短路故障時,鐵芯接地引下線中的電流基本沒有變化,所以不能用鐵芯外表面接地故障檢測方法。但是在一般情況下,變壓器的空載損耗都將明顯增加,所以可以用空載試驗方法檢測。另外, 鐵芯發生內表面故障和油道短路故障時, 故障點上將明顯產生裸金屬性過熱特征,所以通過油色譜分析即可發現故障。根據資料顯示,在對變電所幾起變壓器發生油道短路故障進行色譜跟蹤分析時,發現裸金屬過熱特征氣體每次都有明顯增加。
四、變壓器鐵芯故障處理方法
1、變壓器鐵芯多點接地故障處理
變壓器鐵芯多點接地故障,在多數情況下是由于懸浮物在電磁場作用下形成導電小橋造成的。遇到這種情況時,采用電容放電沖擊法即可處理。電容充放電電路圖中,電路中電容C 為50MVar 左右,直流電壓放電器輸出的電壓大約1kV。使用方法是:首先把雙向開關K 合到觸頭1 側, 對電容C 充電, 充電后快速把開關K合到觸頭2 側對變壓器鐵芯故障點放電,反復進行幾次故障即可排除。如果是其他性質的接地故障,用電容放電沖擊法則很難排除,一般需吊罩檢查處理。
2、變壓器鐵芯油道短路故障處理
變壓器鐵芯油道短路故障在一般情況下必須進行吊罩處理,吊罩后打開鐵芯級間的連接導體,用萬用表電阻檔測出油道是否短路,之后可以用薄木板條在油道中試導通,把短路物推出油道。如果上述方法不能實現, 又不具備鐵芯解體條件,只有改變鐵芯級間接地連接方式, 即由并聯方式改為串聯方式。當鐵芯級間采用并聯接地方式時,接地片則插在每級鐵芯的中間位置。而采用串聯接地方式時,接地片則插在鐵芯油道的邊緣(一般與油道相隔3 片硅鋼片) 。
綜上所述,本文認為變壓器鐵芯接地故障還需要注意以下幾方面問題:
一、變壓器鐵芯油道短路故障在一般情況下必須進行吊罩處理,吊罩后打開鐵芯級間的連接導體, 用萬用表電阻檔測出油道是否短路,之后可以用薄木板條在油道中試導通,把短路物推出油道。
二、如果上述方法不能實現,又不具備鐵芯解體條件, 只有改變鐵芯級間接地連接方式,即由并聯方式改為串聯方式。
三、發現鐵芯多點接地故障時,可采用氣相色譜法和監視接地電流來跟蹤監測。
四、由鐵芯毛刺或浮物引起的接地故障可采用電容放電的方式,但要注意電壓的大小,此方法不需要對變壓器進行吊罩,可減少停電時間,提高供電可靠性。
