变电站主变铁芯多点接地故障分析与处理-k8凯发

变电站主变铁芯多点接地故障分析与处理。
1 铁芯接地故障状况
预防性试验结果为：
(1) 测量绕组连同套管的绝缘电阻、介损试验和泄漏电流试验均合格；
(2) 绕组直流电阻测量：最大相间不平衡系数高压侧为0.86%，中压侧为0.91%，低压侧为0.81%，测试结果合格；
(3) 绝缘油试验合格；
(4) 测量铁芯对地绝缘电阻：采用型号为5000 v的兆欧表测得铁芯对地绝缘电阻为0mω，用万用表测量为0.37mω。
2 铁芯的接地方式
铁芯是由许多层硅钢片叠积而成，片间有一层很薄的绝缘膜，因此铁芯不是一块实体的金属良导体，加之磁通在铁芯内部的分布以及漏磁通在外部的分布都不是绝对均匀的，其周围的电场强度又各不相同，因此铁芯两侧的电位不同。为避免变压器存在悬浮电位，铁芯及其夹件、垫脚既要与铁芯一起接地又要与铁芯绝缘。
铁芯接地方式如图1所示。图1中(a)是一种最简单的接地方式，在油箱内部完成，在同一侧的上轭和下轭插入接地铜带，上轭接地片与上夹件相接，下轭接地片与下夹件相接再与垫脚相接而接地，上夹件是通过铁芯而接地的。这种方式多用于中等容量或较小容量的变压器。图1中(b)是铁芯接地片与上夹件连结，然后经套管引出油箱外部再接地，下夹件与垫脚经箱底接地，铁芯与油箱间是绝缘的，这种结构的上夹件不能与油箱接触。图1中(c)和(d)均用于铁芯总厚度很大的大型变压器，这种变压器往往在叠片组中每隔一定厚度放置一层油隙，以改进散热性能，或每隔一定厚度垫一层绝缘纸以降低涡流损耗。这时铁芯被隔开成若干组，切断了电容接地的路径。为求得电位的尽可能均匀，要把各个被隔开的片组用∩形铜带串联起来。如铁芯厚度很大时，采用(d)方式，即由中央部分接地，可使电位更均匀些。

图1 变压器铁芯接地方式
3 铁芯正常时必须一点接地的原因
在变压器正常运行中，带电绕组及引线与油箱间构成的电场为不均匀电场，铁芯和其它金属构件就处于该电场中。图2示出了变压器铁芯不接地时的断面示意。由图2可见，高压绕组与低压绕组之间、低压绕组与铁芯之间、铁芯与大地(变压器油箱)之间都存在着寄生电容，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用使铁芯对地产生一定的电位，通常称为悬浮电位。由于铁芯及其它金属构件所处的位置不同，具有的悬浮电位也不同，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电，这种放电是断续的，放电后两点电位相同，但放电立即停止，然后再产生电位差，再放电……。断续放电的结果使变压器油分解，长期下去，逐渐使变压器固体绝缘损坏，导致事故发生。为避免上述情况发生，国标规定，变压器铁芯和较大金属零件均应通过油箱可靠接地，20 000 kva及以上的变压器，其铁芯应通过套管从油箱上部引出并可靠接地。具体做法是将变压器铁芯与变电站的接地系统可靠连接。这样，铁芯与大地之间的寄生电容被短接，使铁芯处于零电位，这时在地线中流过的只是带电绕组对铁芯的寄生电容电流。对三相变压器来说，由于三相结构基本对称，三相电压对称，所以三相绕组对铁芯的电容电流之和几乎等于0。 

图2 寄生电容分布
铁芯两点接地时的电压如图3所示。铁芯在额定激磁电压下，测量铁芯两端片间电压时，发现两端片间有电位差存在。这个电位差是由于铁芯、电压表及导线所构成的回路与铁芯内磁通相交链而产生的。因为交链的磁通量相当于总磁通的1/2，所以这个电压的数值大体相当于匝间电压的1/2。显然，当铁芯或其它金属构件有两点或两点以上接地时，则接地点间就会形成闭合回路，造成环流，有时高达数10 a。该电流会引起局部过热，导致油分解，产生可燃气体，还可能使接地片熔断，或烧坏铁芯，导致铁芯电位悬浮，产生放电，使变压器不能继续运行。因此，铁芯必须接地，而且必须是一点接地。 
 
图3 铁芯两点接地时的电压
4 铁芯多点接地故障的分析及处理
现场测试值表明：各项电气绝缘试验结果和高中低压绕组的直流电阻结果都正常。解开铁芯外引接地线，检查铁芯对地绝缘，接地电阻为0mω。用万用表测量仅为0.37mω。又结合近几次取样结果，进行油中溶解气体的分析判断，结果表明油色谱监测结果正常。
为此，拓普电气初步分析认为主变铁芯对地存在间隙性的接地故障，该故障是由于悬浮物在电磁场作用下形成的导电小桥造成的。因为潜油泵轴承磨损，金属粉末进入油箱中，堆积在底部，在电磁引力作用下形成桥路，会使铁轭与垫脚或箱底接通，造成多点接地；铁芯绝缘受潮或损伤，箱底沉积油泥及水分，绝缘电阻下降，夹件、垫铁、铁盒绝缘(纸板或木块)受潮或损坏等，会导致铁芯高阻多点接地。

对这种情况，可采用电容冲击放电法来进行排除。图4为电容充放电电路，使用时首先合双向开关k到1侧，用直流高压发生器对电容c充电，充电后快速把开关k合到2侧，对变压器故障点放电。对1号主变实施了第一次冲击，有间歇地反复进行了7次冲击后，测试铁芯对地绝缘电阻为550mω，铁芯接地故障得到了消除。
信息整理：扬州拓普电气科技有限公司