大型变压器铁心接地故障的综合判断与现场处理.pdf

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1、# , 3 9卷第 2期 2 0 0 2 年 2月多 返 署 2R吮彻沙 乙AM R1 0 1 . 3 9F e b r u a ryN o .22 0 0 2大 型 变 压 器 铁 心 接 地 故 障 的 综 合 判 断 与 现 场 处 理咸 日常 ( 淄博电业局， 山东 淄博 2 5 5 0 3 2 )摘要: 对变 压器铁心接地故障的 原因 和特征进行了 叙述和分析 ， 介绍了 现场几种常见的 查找和处理故障的做法提出了预防此类故障的措施 关健词: 变压器;铁心;接地故障;判断;处理 中国分类号 : T M4 0 7文献标识码: B文章编号: 1 0 0 1 - 8 4 2 5 ( 2 0

2、 0 2 ) 0 2 - 0 0 3 9 - 0 41 前言由于制造工艺质量、 运输、 安装和运行维护等原因， 大 型 变压器在其运行过程中铁 心接地故障时有发生， 且 在变压器各类故障中占 相当的比 例。 本文将结合多年来 发生、 判断和处理铁心接地故障的几起实例， 重点对现 场处理过程进行叙述、 分析和论证， 介绍大型变压器铁心接地故障的 综合判断和现场处理办法及预防措施2 铁心接地故障及分析处理实例【 实例1 1 某主变( O S F P S - 1 2 0 0 0 0 / 2 2 0 ) , 1 9 7 3 年 产品。 1 9 7 7年7 月油色谱分析总烃高，初步判断变 压器内 部有潜

3、伏性故障。测量铁心接地电流为9 A , 判定故障原因系铁心多点接地 经吊罩检查， 可见部， 刁户 矿 9 石 进户 户 进 蛋 矛 巴月 诀户 今 之 拼 补胜 闷 丫 气 布 入 生 笃 汽 色 召色 小 出 气 劝 岁 令 挽 编吧 多 矛乙 二 认 生 卜 上 岁 认上 蔚 卜 色 多 补七 石 入 竺 月 又 岁 常 父 绍 吧 声 矶出 二 丫 匕 布 望 岁 ; 吧 岁 补了矛台月七 卜 士 月 色闯巴气、 含 完、 七 ， 叭 多 石 注 、 匕二七月 、 召泞之久寸多 宁现异常情况一 但运行儿年后， 密封圈的弹性减弱， 密 封失效潮气甚至是雨水直接进人变压器本体， 而 这种情况

4、通过绝缘油的含水量的测试可发现。 如不 及时处理它将引起绝缘物的结构强度降低， 发生放 电现象 产生极大的危害。4 结论加强对变压器渗漏油的分析和认识，及时采取 必要的措施， 对变压器的安全、 稳定、 良好的运行具 有重要的意义。A B r i e f d i s c u s s i o n o n Re a s o n s a n d Ha z a r do f O i l L e a k a g e i n T r a n s f o r me r sH E加 n 一 n g ( H u b e r E x t r a H i g h V o l t a g e P o w e r T r

5、 a n s m i s s i o n a n d T r a n s f o r m a t i o n B u r e a u , Wu h a n 4 3 0 0 5 0 , C h i n a )A b s t r a c t : T h e r e a s o n s a n d h a g a r d o f o i l l e a k a g e i n l a r g e p o w e r t r a n s f o r m e r s a r e a n a l y z e d b y m e a n s o f e x a m p l e s , a n d t h e

6、 i m p ro v i n g m e a s u r e s a r e i n t ro d u c e d . K e y w o r d s : T r a n sf o r m e r ; S e a l i n g s t r u c t u r e ; O i l l e a k a g e ; Me a s u r e收福日期 2 0 0 1 一 1 2 - 1 0作者简介: 咸日常( 1 9 6 5 - ) . 山东高密人， 淄博电业局生技部主任， 高级工程师， 从事高电压技术和供用电生产管理工作万方数据4 0位未见明显多余接地点。于是在现场用绝缘纸板清 理和用绝缘油冲洗

7、铁心底部， 并用氮气强吹， 横扫绝 缘纸板， 恢复了铁心绝缘， 消除了多点接地， 但未查 明故障的确切原因。投人运行2 天后再次出现铁心 接地， 吊罩检查仍未找出原因， 随后对铁心用加交流 电的办法进行检查。当电流由0 . 5 A升至于1 0 A时， 发现C相铁心柱下部产生放电火花， 并看到绝缘烧 焦烟气 查明造成故障的原因是C相心柱硅钢片翘 起与半圆弧下夹件相碰触引起的于是，用0 5 厚绝缘纸板擂人其间并固定， 将故障点消除， 该变压 器一直运行至退役未再发生铁心接地故障I 实例2 某主变( S F S Z - 1 5 0 0 0 0 / 2 2 0 ) , 1 9 8 7 年 产品, 1

8、9 8 9年 i t 月投运前现场吊罩检查， 量测铁心接地电阻为0查找故障点时， 在铁心与地之间接人 万用表电阻档， 用绝缘纸板塞插可疑接地点 当塞至 铁心上部B, C相之间位置时， 万用表指示为电阻无 穷大 确定了接地点部位。 经检查发现故障是由固定 拉板棱角与铁心碰接形成多余接地点引起的，在此 处塞3层0 .5 m m厚绝缘纸板并包扎处理。 1 9 9 0年 6 月1 3日变压器投运， 6月2 3日色谱分析发现有微 量C I H x ( 0 . 2 p ,L / L ) , C O , C O z 呈上升 趋势， 结果见表 1测量铁心接地电流为9 . 2 A 。 由于受电网负荷影 响， 变

9、压器不能立即停电处理 于是在铁心接地引下线处串人 1 0 0 1 1 , 2 0 O W 的线性电阻和并人 2 2 0 11的 Z n O避雷器， 限制流过外接接地点的电流。 避雷器 的作用是防止并人电阻开路而引起铁心失去正常接 地 电阻将铁心接地电流限制在 U5 A， 变压器继续 运行3 个月， 色谱跟踪检测正常1 9 9 0 年1 1 月， 对变压器进行吊 罩检查， 处理铁 心多点接地 外观检查仍未发现明显故障点 用直流 对变压器上铁扼横向加压，用低值电压表逐级测量硅 钢片对地压降， 查找零电位故障点， 以逐步缩小查找范 围 由于 铁心外漏部分仅占整体铁心的4 ( P / 左右， 虽然 查

10、找历经2 个小时， 也未找到确切故障部位。 最后根据 现场条件， 用2 5 0 0 11兆欧表对6 台1 o k V电容器组( 电 容量为2 叮)充电， 靠积聚电能冲 击变压器铁心接地 点 结果发现C相心柱底部放电， 连续5 次冲击， 铁心 绝缘电阻由零上升到2 5 0 Mn， 变压器恢复运行。【 实 例3 1 某主变1 9 9 0 年处理铁心接地点后， 运行 至1 9 9 2 年4 月， 色 谱分析一直正常， 但在做预防性 试 验用2 5 0 0 11兆欧表测量铁心绝缘时， 绝缘电阻为0 ， 用 万用表测量仅为1 4 0 , 2 ， 再次出现多 点接地故障。 为此， 吸取本台变压器上次处理的

11、经验， 未对变压器进行吊 罩. 而是直接采用二 直流电容器储能脉冲法” ， 通过铁心 接地套管进行冲击。第一次冲击时就听到变压器箱体到 =柔 3 9k表 1 S F S Z -1 5 0 0 0 0 / 2 2 0变压器色谱检测值单位 I L L / L 公 赢 件H,c 。 C U 一一一C H - 一C H( 一 H, C H一一 : *: : : : :了 9 9 0 . 6R2 0 . 1 6一 5 02 6 5L ， 7口9， 子 6 I1 9 1 0 . 6 . 1 42 246 7 . 2 4 3 47O51 1 1一 。 ，1 9 1 0 . 61 92 3 . 76 6 _

12、，3 1 25 7 021U 丁 一一 16 51 9 9 0 . 631 8 . 612 0 .7 一5 0 7 .4 480弓l一 伙 1 一一口 一 6内部发出低沉的放电声， 经过数次冲击， 铁心接地绝缘 恢复到8 0 O M D ， 当日 恢复变压器运行经分析认为， 预防性试验前运行正常， 本次测量 铁心绝缘电阻为零的原因可能是预试前铁心接地绝缘 已经较低， 但未构成直接接地，不影响变压器正常运 行， 用兆欧表测量时， 在2 5 0 0 V电压的作用下引起绝 缘击穿。 送电后， 当 1 取油样色谱分析， 发现油中出现 6 . 9 两几的乙 炔， 运行中测量铁心接地电流为l O m A

13、色谱跟踪分析总烃和乙炔未再继续上 升，说明故障点 确已消失， 出现的乙炔系由本次烧除多余接地点时， 火 花在油中瞬间放电引起。 处理前后色谱分析数据如表么表2 实例3 中变压器油色谱检测值单 位: 口J I 该 蔽雳 咬生H,C O C UCI LCH ,C I H,C、H.总烃1 9 91 . 1 1 . 41 4 8 63 4 11 0 3 31 L1 3、9日 6u 11 2，881 6 93 221 9 9 2 . 4 . 44 0 . 86 7 51 7 6 9: ; 7 一1 9 9 2 . 4 54 6. 99 41 2 01 8丽 ,4 2 8: :一 、 54 n9 、 石

14、-:_;1 9 9 2 . 4 . 1 03 3 . 38 9 62 0 3 4I 1 .3 1 7 -一 1 9 9 2 . 4 . 2 8 44 9 4 83 2 6 2 1 7 . 7229 . 3 I 6 6一 实例4 1 某主变( S P P S -1 2 0 0 0 0 / 2 2 0 , 1 9 8 0 年 产品。 1 9 9 0 年1 0 月色谱分析总烃突然增高，并有微 量乙炔( 0 . 2 w I / I ,) ， 三比 值分析编码为022 , 故障性 质为高于7 0 0 的过热性故障。 油中微水为1 4 R UL 测量铁心接地电流为0 . 2 m A，故障原因和特证不明 确

15、。 停电做电气试验， 铁心绝缘电阻为1 0 0 0 h t f 2 ， 其 它试验项目全部合格，认为变压器运行不会发生突 发性事故， 于是投人运行。 通过改变三侧负荷的大小 和空载运行，来分析判断色谱分析异常是由绕组还 是由铁心故障引起的。结果发现总烃和乙炔在运行 过程中一直呈上升趋势，不随各绕组负荷变化和是 否空载运行而变化， 初步分析判定色谱分析异常可能是由铁心发热内部有放电引起的-为进一步查明原因和消除总烃不断增长的缺 陷, 1 9 9 1 年1 2 月2日 对变压器进行吊 罩检查， 在拆 开铁心接地套管后，发现变压器本体内部铁心接地 联片因过长而跨接铁心， 将整个铁心短接近 1 / 1

16、 0 , 造成铁心多点接地。 接地联片烧断近3 / 4 、 于是把原万方数据另 2孽咸日常: 大型变压器铁心接地故障的综合判断与现场处理铁心接地联片从根部剪断、在铁心上部另一点插人 新的接地联片， 并用白布带绝缘包扎， 消除了多余接 地点 变压器投运后经带电脱气色潜跟踪分析正常。 整个过程色谱分析典型数据如表3 。袭 3窦例 4中恋 压 器 油 伍谱 粉 柳 佰单价LL 口 L 一 舀一赎 一到 “llc 叹 es 旦 兰， ， ) 扣 矛 1 2】 6 8 J 2 5 3 吕 习 5CHC手 L) C J 七 几 石 万 1 : 、 歹C、 目 .一 总 经动 ，礴场毛口2同严 幻二 :人

17、，3 礴 。 6 4 。 一 J 邻。 吕 9 13 31 5 22012 8 42一一 1 ， ， ，1 2 43 7 8 6 弓 亏】 4 () 3 吕1 5 53 5 362 2 日02箫_ 丁!一 一 7 4 “ 一 “ 2 州2 8 59 1 及 54 5 6 11 0 2l1 叨) 11 27 7.瓜到丽3 88 5 9 3礴 970 31 1 书 8 一 汽丽 t 132 。 2 ;一 4 1 ; 13 ， 1 j 03 241 3 50 21 2 8 2一 。 6 01 3 1 ，一5 773 32飞 3 5O22 1 84。7 ， 一 ，7 ，7 ， : 3 6 11 4 6

18、礴L 2 5 26从当时铁心接地联片烧损情况看，色谱分析总 径升高并一直伴有乙炔产生的原因是接地联片裸露 且过长，在运行中铁心轻微震动，一开始偶尔短接 1 了 1()硅钢片， 发生火花放电产生乙炔。 随着运行时 间推移 接地联片就直接搭接在铁心上， 引起内部多 点接地. 产生的热量使总烃不断上升 又由于铁心的两个接地点都是通过接地套管引出的，故铁心接地 电阻和运行中测量到的接地电流均正常除上述典型接地故障实例外，我们还发现并处 理了多起类似故障。 如某台S FZ一3 巧00/110全密封 变压器. 运行过程中轻瓦斯动作发信号， 色谱分析总 怪高， 铁心绝缘等电气试验项目 均合格， 拆下接地套

19、管发现内部引线短接铁心，于是对内部接地引线绝 缘进行包扎处理。 某台5 略2 一1 50 0 00/ 220 变压器， 安装时吊罩未发现铁心有多余接地点，而铁心绝缘 电阻不到 I M n， 分析认为系铁心木质垫脚干燥不良 引起 现场在变压器本体底部加电热炉加温， 并进行 热油循环干操处理， 使铁心绝缘达到 S M n。 投运后靠变压器运行 自身温度 ， 铁心绝缘电阻逐步升高3 造成变压器铁心多点接地的原因通过对以上实例和变压器铁心结构的分析及参 阅相关文献，认为造成变压器铁心多点接地的原因 主要有以下几个方面:门) 带运输定位钉的旧系列产品， 由于安装经验不 足或疏忽、 完工后未将油箱顶盖的定

20、位钉反转或拆除。( 2 ) 由于 设计和制造工艺不良， 铁心夹件与硅钢片间的距离小和绝缘不良而造成直接相接触，硅钢 片翘凸碰及接地部位( 3)铁心接地片在本体内部过长又未经过绝缘包扎处理， 桥接铁心硅钢片-( 4 ) 油箱中存有或掉人的金属异物、 如铜处、 焊 头、 螺栓或铁心碎片， 被油流带ZJJ铁心绝缘间隙， 长 时间震动而损坏铁心绝缘_ 5 少 铁心绝缘纸板在运行中因固定不牢而脱冶( 6 ) 潜油泵轴承磨损 ， 金属粉未随油流进入贾压 器本体. 造成铁心多点接地( 7 ) 油泥污垢堵塞铁心纵向散热油道. 也能造成短路接地( 8 ) 底部木垫脚受潮和干燥不良， 吸附浮电杂 质， 引起铁心绝

21、缘电阻低或多点接地4 变压器铁心接地故障的特征发生铁心接地故障的原因和表现形式各种各 样， 但其故障特征往往有共同的规律可循 从以上实 例的处理过程可以看到只要熟悉变压器的结构特 点并结合各类试验数据进行综合分析，就能对多佘 接地点准确定位、 综合分析时应把握铁心接地故障 的如下特征 、( 1)由于铁心多点接地产生环流. 钧接表现在铁 心的过热上， 这就必然使油的色谱分析异常一 是总 烃升高， 一 般超过导则规定的注意值( 1 5 。 林 L /) . 其 中C Z H 。 和c H 占主要成分， C Z H : 微量或没有， 变9 器若不带病长期运行，一 般不会超过钟则规定的注 意值( 巧

22、。 林 L / L)， 二是由于环流过热而无高能量放 电， 若用导则推荐的三比值法分析 故障编码 一 般为 022 ， 系高于700 的高温热故障; 三是若产气速 率较快， 超过导则规定的注意值， 将伴随大量c曰 出现， 超过导则规定注意值( 5 林 L / L); 四是有此铁心 接地故障涉及绝缘材料， 也会引起C O和C O 、 的伴 随增长; 五是一些间歇性接地故障， 由于伴随放电火 花， 往往会产生一定量的乙炔， 并超过， 件 卜L( 2)铁心接地故障点若不是从接地套管同一处 引出， 变压器铁心接地电流将明显增大， 远远超出设 计规定O S A的要求 另外 停电测量铁心绝缘电阻 很低，

23、往往用万用表即可测量出其接触电阻值 为避 免判断失误， 测量接地电流时， 由于变压器箱体周围 存在漏磁通，因此钳型表应水平放置并选择在油箱 高度的1/2 处。 不能确定时， 可在接地引下线上井联 可靠短路线并串人测量电流表后，再打开固定的接 地引下线直接测量( 3)若铁心接地故障点从接地套管同一处引出， 测量出的铁心绝缘电阻和接地电流往往正常，停吧 时可在放出部分油后，扫开接地套管直接找到多余 接地点。万方数据1 A 曹第 3 9卷5 变压器铁心多点接地故障的预防和处理 建议( 1 ) 预防为主， 防检结合。 建议变压器安装和检 修单位， 珍惜变压器安装和大修时的吊罩机会， 一是 对未做绝缘处

24、理的铁心接地联接片进行包扎处理; 二是把外引接地线引至运行中便于测量处，定期检 测铁心接地电流， 一般在0 . 5 A左右或更小。( 2 功 口 强变压器正常监督， 将电气试验的绝缘电 阻测量和定期气相色谱分析结合起来，一旦判断为 过热性故障， 首先应测量铁心接地电流， 并加强色谱 的跟踪分析。( 3 ) 变压器铁心发生接地故障后， 若变压器立即 停电查找有困难， 可采取临时措施坚持运行。 对接地 电流大的情况，应临时采用实例中提到的串人电阻 法， 这样可以减少流过硅钢片的电流， 降低铁心发热 程度， 防止故障的扩大。 但在此期问应加强色谱的跟踪分析和接地电流的测量。( 4 ) 一旦发现铁心多

25、点接地， 要进行综合分析， 一 般可不要急于采取吊罩查找和处理多余接地故障点的 办法。 若绝缘电阻低， 可通过实例中介绍的在接地引出 点施加交流电烧熔的办法或 直流电容器储能脉冲 法” ， 前一个方法由于电压可高可低， 电流可大可小， 因 此对死接地较为有效; 后面的方法由于瞬间放电的 能 量大， 因此对非死接地较为有效。 以上办法所需设备各 修试单位均容易找到。 显然处理此类变压器故障时， 不 吊罩处理接地故障可以节省大量人力和物力，而且可以避免变压器长期停电带来的各种损失和影响，实践证明这是一种行之有效的优选方案。若绝缘电阻并不 低， 可少量放油后， 打开接地套管检查排除故障， 不得 已时

26、方可考虑吊 罩或返厂检修。( 5 ) 吊罩后的铁心外观检查， 一般不能直接发现故 障点， 可采取如下方法查找: 一是测量穿心螺栓和绝缘 紧固件的绝缘电阻， 判定夹件是否碰及铁心; 二是如实 例中介绍的在铁心和地之间接人万用表，寻找可能的 接地点; 三是对铁心施加一定的交流或直流电压， 观察 是否有放电声音或烧熔的烟气等等。一旦找出了绝缘 薄弱环节. 结合具体情况均要采取加强绝缘的措施6 结束语变压器铁心多点接地故障在运行中时有发生， 影响电网的安全稳定运行， 必须引起制造厂和检修、 运行单位的高度重视。 只有超前预防， 严格执行国家 电力公司有关要求， 加强色谱和电气试验监督 做好 早期诊断工

27、作，并针对具体故障特征进行综合分析 判断， 采取针对性的解决方案， 以便将故障损失控制 在最低限度， 确保变压器安全运行参考文献 : 1 J GB /r 导则I S . 2 ) DUT 3 1 钟洪壁7 2 5 2 -1 9 8 7 变压器油中 溶解气体分析和判断5 7 3 -1 9 9 5 电力变压器检修导则【 S ,电力变压器检修 与试验手册【 M 电力出版社， 1 9 9 9C o m p r e h e n s i v e J u d g e me n t a n d F i e l d T r e a t m e n t o f C o r eE a r t h F a u l t

28、i n L a r g e T r a n s f o r me rX I E I N R i - c h a n g( Z i b o P o w e r E l e c t r i c B u r e a u , Z i b o 2 5 5 0 3 2 , C h i n aA 6 s t r a c t , T h e r e a s o n s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c o re e a r th f a u l t i n t r a n s f o r m e r s a n a l y z e d . S e

29、v e r a l m e t h o d s t o c h e c k a n d t r e a t t h e f a u l t s i n f i e l d a re p r e s e n t e d . p r e v e n t t h e f a u l t s a r e g i v e n . K e y w o r d s ; T r a n s f o r m e r ; C o r e ; E a r t h f a u l t ; J u d g e m e n t ; T r e a t m e n ta r e d i s c u s s e dT h e me a s u r e s t o收稿日 期: 2 0 0 1 - 1 2 - 1 0作者简介: 咸日 常( 飞 %5 一 ) ， 山东高密人， 淄博电业局生技部主任， 高级工程师， 从事高电压技术和供用电生产管理工作万方数据