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淺析變壓器鐵芯接地故障檢測與處理
及早的發現故障、準確的檢測故障點和正確的排除故障對電力檢修是及其重要的，以下是小編為大家整理的淺析變壓器鐵芯接地故障檢測與處理相關內容，僅供參考，希望能夠幫助大家。
鐵芯故障接地的類型
變壓器鐵芯故障接地類型可概括為兩類：
(1)在制造安裝檢修過程中造成的故障接地。具體情況有：鐵芯硅鋼片曲翹或有毛刺，扎破絕緣板接觸夾件；溫度計座套過長，和夾件、鐵軛或鐵芯柱相碰；鋼壓板通過上夾件碰鐵芯；遺漏金屬物使鐵芯和油箱連通；安裝完畢后未將油箱頂蓋上運輸用的定位釘處理，導致鐵芯碰殼等等。
(2)在使用過程中造成的故障接地。具體情況有：變壓器油中的雜質、油泥、纖維等具有導電性質的懸浮物，在電場作用下附著在鐵芯下部的絕緣硬紙板上，形成使鐵芯和油箱連通的導電“小橋”；潛油泵軸承磨損，金屬粉末進入油中沉淀在底部，使鐵芯和油箱底接通；線圈鋼壓板與上夾件心壓螺釘之間的絕緣損壞；鋼墊腳與鐵芯之間的絕緣受潮；鐵芯與夾件的絕緣受潮；穿心螺桿絕緣套損壞；受變壓器近端短路或振動的影響，鐵芯上夾件受力向上頂，下夾件受力向下壓，使穿心螺桿鋼座與鐵芯末級短路等等。
鐵芯故障接地的判斷
1、主要特征
鐵芯故障接地的主要特征有：
變壓器鐵芯在非正常接地點接地時，接地點間會形成閉合回路，感應電動勢形成環路，產生鐵芯局部過熱；當多點接地嚴重時，又較長時間未處理，變壓器連續運行將導致油及繞組也過熱，使油紙絕緣逐漸老化，引起鐵芯疊片兩片絕緣層老化而脫落，將引起更大的鐵芯過熱，甚至燒毀；較長時間多點接地，使油浸變壓器油劣化而產生可燃性氣體，使氣體繼電器動作；因鐵芯過熱使器身中木質墊塊及夾件碳化；
用搖表測量鐵芯絕緣電阻，明顯降低；接地線上的電流明顯增大；嚴重的多點接地，會使接地線燒斷，使變壓器失去正常點接地，后果不堪設想；變壓器油因溫升而分解，總烴超標。多點接地也會引起放電現象；
2、判斷方法
根據鐵芯故障接地的特征，相應的有以下判斷方法。
(1)測量鐵芯的絕緣電阻。斷開鐵芯正常接地點，用兆歐搖表測量鐵芯對地絕緣。如果我們測得鐵芯的絕緣電阻值很小，甚至為零，則鐵芯可能存在故障接地。
(2)測量接地線上的電流。目前大中型變壓器一般是鐘罩式結構，變壓器鐵芯通過小套管與外殼上的一條扁鐵連接，再通過箱體的接地線接地。我們可用鉗型電流表測量接地線上的電流，如果不方便測量時，可用50mm2的銅芯塑料線將小套管與箱底的接地網連接在一起，再測量銅芯塑料線中的電流。正常時無電流回路，電流為零；鐵芯故障接地后，在地線上有環流產生，如果電流大于1A，鐵芯可能有明顯的故障接地。
由于變壓器周圍存在較強的漏磁通，影響電流測量的準確性。建議測量時先將鉗型表緊貼地線外部測得第1次數據(為干擾電流)，然后把地線鉗入測得第2次數據，把后者減去前者就可得到較為準確的地線電流。
(3)測量空載電流與空載損耗。對變壓器進行空載試驗，正常時其試驗結果應與出廠值沒有太大的變化。如果鐵芯故障接地，其空載電流與空載損耗都較出廠值明顯增大。
(4)進行氣相色譜分析。用氣相色譜分析法分析變壓器油中的氣體成份，并根據國家標準GB7252-1987與GB/T7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》，由總烴量及三比值編碼判斷故障性質。
如果我們把以上幾種方法結合起來共同判斷鐵芯是否故障接地，效果會更好。
3、應用舉例
我地一臺SZ9-Z-31500/110型主變，用戶反映去年下半年瓦斯繼電器多次動作，后被迫停運。在運行時測得接地線上的電流為0.9A；兆歐表測得鐵芯的絕緣電阻為0.369MΩ，A相空載電流為額定電流的4.5%，大于出廠值的1.8%，空載損耗也接近出廠值的3倍。后經氣相色譜分析，主變壓器油中氣體成份如表1所示。
鐵芯故障接地的排除
在確定鐵芯故障接地之后，就可采取以下方面的措施予以排除。
1、主變壓器可以停運的鐵芯接地故障排除
當主變壓器可以停運檢修時，可以從以下幾點對鐵芯接地故障進行排除：
(1)對于制造安裝檢修過程中出現的故障接地，找出故障點后針對性的做好處理就行了。如修整硅鋼片，除去毛刺，以免硅鋼片碰殼、碰夾件；縮短溫度計座套的長度；縮短上夾件壓螺釘的長度，使鋼壓板不觸及螺釘；清除箱底遺漏的雜物，特別是金屬物；安裝完畢后拆除油箱頂蓋上運輸用的定位螺釘或將其翻轉等等。
如有一臺110KV變電站的主變，用2500V搖表檢查鐵芯對地的絕緣電阻為零，初步確定為鐵芯故障接地，吊罩后使用直流法檢測鐵芯故障接地點，進一步檢查是鐵芯某硅鋼片毛刺對箱底短路接地。我們采用電容放電法，通以大電流把毛刺燒掉后，故障得以排除。
(2)導電粉塵沉積箱底。首先清除沉積的臟物：可在8#鐵絲上均勻半疊式的纏上干凈的白布帶，并把它穿過鐵芯與箱底之間的空隙，由兩人在鐵芯底部來回拉動，把底部所有臟物清出；另外，對于鐵芯下部及絕緣墊上的鐵銹油泥也要清除干凈；最后用油徑板式濾油機把臟物殘渣吸濾掉。然后測取鐵芯對地的絕緣電阻，如果阻值>1000 MΩ則滿足要求了。
(3)夾件內側與鐵芯的絕緣表面上有沉積物形成接地。此時可采用放電沖擊法排除故障。如一臺SFZ9-10000/66型主變，出現上述故障后鐵芯絕緣電阻僅為1MΩ，我們利用高壓電氣試驗用的升壓變壓器T2對鐵芯進行沖擊放電，接線圖如圖2(a)所示。操作時把調壓器T2的輸出電壓慢慢升高，當電壓接近1000V時，聽見線圈內“砰”的一聲響，這時打開開關K，測得鐵芯絕緣電阻為10MΩ。接著繼續升高電壓，當上升到1600V時，線圈內又是“砰”的一聲響，同上再測絕緣電阻為600MΩ。再又繼續升壓到2100V時，隨著線圈內“砰”的一聲響，鐵芯的絕緣電阻測得為1500MΩ，消除了接地故障。[3]另外也可采用電容放電沖擊排除接地故障，如圖2(b)所示。先把開關K合“1”端，對電容器C充電，待電容器充滿電后，把K合“2”端，對鐵芯故障放電。反復幾次，便可消除故障。圖中電容C取10μF、4KV。注意無論采用哪種方法放電，操作時最高輸出電壓不超過2500V。
(4)絕緣件受潮。在條件允許的情況下(如專門制造修理廠)，可直接更換掉受潮的絕緣件。在現場不具備更換條件時，可采取對受潮部位進行去潮處理的方法。
腳絕緣紙板及木塊受潮引起鐵芯絕緣電阻<1000MΩ。在不方便更換的情況下，我們在下節油箱里加入變壓器油，使油高出箱底100mm左右。再在箱底下面中間部位的地方(要求不對準墊腳鐵)放一個20KW的電爐，電爐絲距箱底約100mm，進行加熱。接著用壓力式濾油機或真空濾油機對變壓器脫水，整個處理過程40～50h。后測鐵芯絕緣電阻為3000MΩ，符合要求。應注意在加熱過程中要視情況調整電爐距箱底的距離，太近會烤壞墊腳絕緣紙板和木塊，太遠加熱的效果差。
(5)絕緣件受損。一般需要更換受損的絕緣件，更換后要求鐵芯對地的絕緣電阻大于1000MΩ。如一臺2000KVA的變壓器，吊芯檢查發現A、B兩相之間的穿心螺桿對鐵芯的絕緣電阻僅為8MΩ，是低壓側的鋼座與鐵芯末級的絕緣紙板損壞。我們先取出該穿心螺桿的鋼座，在螺桿故障端墊上絕緣紙板，加上鋼墊圈，上好螺母，測得該螺桿與鐵芯的絕緣電阻為2000MΩ，消除了故障。
2、主變壓器不能停電的應急處理
發現鐵芯存在故障接地后，而系統運行方式又暫不允許長時間停運，此時可在變壓器鐵芯外引接地回路中串接電阻，限制鐵芯接地回路中的環流，避免油中氣體的進一步分解，防止故障的進一步惡化。具體的做法是：先用鉗形電流表測得外引接地線上的電流及接地線的開路電壓，然后計算出所串接的電阻值，最后選擇恰當容量的電阻串接回路中。實踐中我們對一臺暫不能停運的變壓器，鐵芯故障接地后，測得接地環流28A，開路電壓22V，則接地回路電阻為22/28=0.8Ω。要求串接電阻后的環流不超過0.2A，那么所串電阻值為22/0.2-0.8=109.2Ω，取110Ω；電阻的功率為0.22×110=4.4W，取8W，以避免燒壞電阻后鐵芯開路。要注意限流電阻不能太大，以保證鐵芯基本處于地電位；但也不能太小，否則環流依然偏大。經驗表明，限流在0.1～0.3A比較恰當。
長期以來，我們采用上述一些方法分析判斷檢測與處理變壓器鐵芯的故障接地，收到了良好的效果。
鐵心多點接地故障
1.鐵心下夾件墊腳與鐵軌間的絕緣紙板脫落或破損，使墊腳鐵扼處疊片相碰造成接地
2.由于潛油泵軸磨損，金屬粉末進入油箱中，淤積油箱底下，在電磁力作用下形成橋路，將下鐵轆與墊腳或箱底接通，形成多點接地
3.油箱蓋上的溫度計座套過長，與上夾件或鐵扼、旁柱邊沿相碰，構成新的接地點
4.下夾件與鐵扼階梯間的木墊塊受潮或表面不清潔，附有較多的油泥使其絕緣電阻值降為零時，構成了多點接地;
5.油箱中落入鐵釘、焊條頭等金屬異物使鐵心疊片與箱體溝通，形成接地
6.變壓器安裝完后未將油箱頂蓋上用于運輸的定位銷翻過來或去掉，構成多點接地。
鐵心過熱接地故障
1.引起變壓器鐵心過熱的故障原因有多方面：如繞組短路過載運行、鐵心本身接地不良及異常接地、鐵心片間短路或鐵心局部短路、鐵扼螺桿接地、鐵心漏磁、鐵心局部短路、電源電壓高、鐵心冷卻油道堵塞等。除上述之外，油循環不暢或箱內油量少、油劣化，鐵心疊片周圍毛刺大，疊鐵心片時縫隙不均等都可能引起鐵心過熱故障。
2.鐵心局部過熱故障部位基本上都在鐵心和夾件上。如果運行中的變壓器出現鐵心過熱，特別是發生局部過熱故障將產生特征氣體H2、CH4、C2H2、C2H6，色譜分析發現油中溶解氣體組分含量超標。
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