干式变压器铁芯接地故障以及处理探析

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热度0票  浏览290次 时间：2020年3月09日 16:19

吴坤松

（华能汕头电厂）

摘 要：我国科学技术在发展的过程中，变压器种类比较多，干式变压器应用质量较高，但是在一些情况下，干式变压器铁芯在接地的过程中也会出现不同程度的故障，需要对铁芯接地故障原因进行全面的排查，并采取有效的措施对故障实施全方位处理，这在较大程度上可降低故障发生率，这对检修质量的提高奠定了良好基础，从而确保干式变压器的正常运行。

关键词：干式变压器；接地故障；铁芯接地

前言：

变压器在电力系统正常运行的过程中尤为重要，直接关系到电网的安全运行，随着科学技术的发展，干式变压器应用越来越广泛，具有低损耗、散热性能较高以及噪音小等优点，在电力系统中的应用效果较为明显。但是，干式变压器铁芯在接地的过程中易出现故障，这就需要采取有效的措施对故障进行全面的处理，这对干式变压器在电力系统中的正常运行具有较大的促进作用。

1现场实例

1.1故障概述

以某公司为例进行研究，某抽蓄电站4号机中性点接地变压器，于2010年投运，型号为DC-70/18，额定容量为70 k VA，额定电压为18 000/230 V。2015年9月，在进行的C级检修过程中，检修人员发现变压器底部残留不明黄色液体，可能存在影响设备安全运行的故障 [1] 。

1.2故障诊断

1.2.1设备运行状态分析

4号机中性点接地变压器为单相干式变压器，该类型变压器结构较为简单，其材料主要是以环氧树脂为主，低压侧绕组在高压侧绕组中与铁芯之间的距离较近。首先对发电机重型点接地线进行第一次侧串联，并在此基础上进行二次电阻的有效连接，此电阻在连接的过程中其作用主要表现在以下几个方面： （1）二次侧电阻可使得一次侧呈高阻抗，对发电机接地电流进行限制； （2）二次侧能够为发电机保护继电器提供相关信号，并在此基础上为继电器保护动作提供判据。变压器正常运行时为空载状态。

1.2.2试验数据分析

由于试验项目不同，针对绝缘问题的灵敏度有较大的差异性，需要结合设备结构以及运行情况等实施综合分析。根据此台变压器现状实施了以下试验： （1）对直流电阻实施测量并分析。对直流电阻进行测量的主要目的是导电回路是否存在短路进行详细的检查、绕组导线焊接点检查以及分接开关接触问题等。通过对现场进行有效的测量，变压器高压绕组直流电阻为43.78Ω ，低压电阻为3.863 MΩ ，其中低压绕组直流电阻初始值为4.512 MΩ ，试验实测值为3.863 MΩ ，通过计算结果得出，已超出了警示值。高压侧绕组经与初始值无变化。《水电站电气设备预防性试验规程》要求： ①直流电阻间互差应小于2%； ② 同相初值差小于± 2%； ③ 不同相绕组电阻与之前相比不能有较为明显的差异，差异应小于2%。低压侧直流电阻异常，但对直流电阻进行试验是变压器的特性试验，不能将其作为对绝缘状态判断的依据，再进行绝缘电阻试验； （2）绝缘电阻测量与分析。对变压器绝缘电阻检测的主要目的对整体绝缘实施全面检测，对内部线路故障情况的进行检查。在对铁芯对地绝缘电阻测量的过程中，需要将铁芯断开，并在此基础上正常接地，试验电压为2 500 V。在对铁芯对地绝缘性能时，出现了以下情况： ① 在试验过程中无法对其进行有效的加压； ② 变压器底部有放电现象。

1.2.3 结论

通过对以上情况进行有效的综合，得到的结论是：铁芯在接地的过程中，会出现环流引起发生情况，其发热部位主要是在低压侧绕组，树脂绝缘融化脱落造成低压侧绕组匝间短路，导致绝缘被不同程度的破坏，若在此过程中出现发电机出现故障，会产生较为严重的安全隐患。由此可以看出，现场广泛应用的通过测量铁心对地绝缘电阻判断干式变压器铁心是否存在多点接地是非常有效的，但是在使用此种方法的过程中也存在一些不足之处： （1）在实验的过程中，试验周期相对较长，索然铁芯在接地的过程中会导致的一些部位出现发生情况，但是在初期发热的过程中，发热程度与所造成的损耗相对比较小，很难被发现。2）检修和预防性试验极有可能使新设备出现故障，该厂这台变压器出现故障的原因主要是试验周期相对比较长，没有及时的对铁芯接地中的问题全面的检测，使出现故障部位不断扩大。在对现场进行判断期间，需要根据设备结构与条件对诊断方法进行针对性选择，若变压器有接地引出线，在对接地电流进行测量的过程中，也是判断干式变压器是否存在铁心多点接地的有效手段。

2 干式变压器铁芯接地故障原因

2.1 质量偏低

干式变压器铁芯接地故障一个较为重要的原因就是部件质量较低，主要有以下几种情况： （1）干式变铁芯接地片在设计与加工的过程中完整度不够，导致无法达到一定的质量； （2）铁芯硅钢片质量不符合标准，比如表面光滑度不够、锈蚀以及硅钢片绝缘漆脱落； （3）铁芯硅钢片叠片光滑度不够，并且压力较大，导致叠片之间的绝缘性不够； （4）在对铁芯加工的过程中，毛刺出现超标的情况，有悬浮物残留，在电磁场环境中会形成导电小桥，导致接地故障； （5）在进行加工的过程中，铁芯中有毛刺、金属丝等杂物，并且杂质两端在夹件与铁芯之间搭接。

2.2 存在异物

在对干式变压器进行安装的过程中，安装部位会有一些残留物，比如铁丝、铁钉等；干式变压器在维护的过程中不慎将工器具遗落，低压线圈中有一些金属物，这在较大程度上使铁芯与拉板相连；在对铁芯进行清理的过程中，灰尘比较多，并且在清理期间导致铁芯不稳定接地，这在较大程度上会使铁芯出现接地故障，对干式变压器的正常运行造成较大影响。

2.3 绝缘性降低

铁芯在运行的过程中，由于绝缘垫使用时间较长或者厚度相对较小，会在一定程度上导致绝缘性降低。铁芯与绑扎钢带间环氧板受热出现老化，底脚绝缘出现破损情况，导致底脚与铁芯相连。铁芯穿芯螺杆、压环压钉等一些绝缘件的绝缘性受到不同程度的损坏，致使绝缘性能出现不同程度的下降，对干式变压器铁芯正常运行造成一定的阻碍。

2.4 干式变压器附件短路

穿芯螺杆钢座套过长，在此种情况下与硅钢片相接，极易造成干式变压器附件的短路情况；夹件与铁芯两者相接触的情况也会出现干式变压器附件短路的情况发生；铁芯与固定铁芯的绑扎钢带短接产生的干式变压器附件短路情况。

3 干式变压器铁芯故障处理措施

3.1 电容器放电法与大电流冲击法

干式变压器铁芯在运行的过程中，会因一些因素对线路正常运行造成影响，导致短路问题的发生，主要是因焊渣、铁屑以及毛刺等因素阻碍线路正常运行。为此，电容器放电法与大电流冲击法能够有效处理线路短路问题，消除焊渣、铁屑以及毛刺等，具有较高的应用效果 [2] 。

3.2 清除法

干式变压器在应用的过程中，设备中的一些间隙极易出现灰尘或者异物，对变压器的正常运行造成较大的影响。为此，需要采用清除方法对变压器各个间隙中的异物进行全面的清除，在清除的过程中，针对不同的异物需要采用的不同清除方法，比如对于干式变压器铁芯底部金属异物，需要使用白布、吸尘器以及环氧板等方法对间隙进行吸附，以此达到清除的目的。

4 日常维护管理

4.1 清扫驱潮

干式变压器铁芯在运行的过程中，会受到湿度的影响，在一定程度上极易导致铁芯运行故障。为此，需要对其进行定期检查，采用的专用工具对变绕组以及铁芯中的异物及灰尘进行全面的清除，以此确保变压器内部铁芯的整洁。此外，由于干式变压器在工作过程中处于长期运行状态，会受到的不同季节的影响，不同季节湿度差异比较大，温差会使变压器内壁有水珠附着，若不对水珠进行有效的清理，会导致变压器中的铁芯出现生锈的情况，极易导致铁芯发生故障 [3] 。为此，为了避免铁芯运行过程中发生故障，需要对水珠进行清理时，一般情况下采用电吹风或者碘钨灯对变压器进行湿度的处理，以此确保干式变压器的正常运行。

4.2 定期巡检

在对干式变压器铁芯进行检查的过程中，重点检查铁芯接地部位，并将其列入到定期巡检项目中，其中电气检查项目主要有异音检查、异常放电检查以及过载检查等现象。其次，还应对三相绕组温度的提升是否正常、箱体是否正常通风，同时还需要对紧固件、引出线以及穿芯螺杆在接地的过程中是否有松动的情况 [4] 。对底部绝缘垫块、铁芯与加碱之间的绝缘漆的脱落情况实施全面的检查，还需要对铁芯硅钢片中是否有波浪鼓起，同时对铁芯柱与拉板之间的异物进行全面的清理。

结语：

干式变压器在运行过程中若出现铁芯接地故障，对变压器的危害比较大，应采取有效的措施避免故障的发生。在对干式变压器进行制造的过程中，需要将内部杂质进行有效的清理，并且在对新变压器进行安装的过程中，首先需要对铁芯夹片进行详细检查。此外，由于变压器绝缘缺陷的发展是一个动态过程，这就需要相关技术人员应对设备结构与运行状况进行全面的了解，通过对故障问题实施有效的分析，采取有效的措施确保变压器的正常运行。■

参考文献

[1] 王贺, 周子洋, 张超. 干式变压器铁芯接地故障分析 [J]. 中国水能及电气化, 2017(5):50-51.

[2]肖海平. 电力变压器铁心多点接地故障原因探究[J]. 好家长, 2017(42):76-76.

[3]姚丽, 杨传文, 王兴隆,等. 干式变压器铁心多点接地的诊断及危害[J]. 东北水利水电, 2017(9):60-62.

[4] 吕霏. 一起励磁变压器铁心多点接地故障的检查与处理 [J]. 华电技术, 2018(12):

58-59.