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山东信平变压器:干式变压器铁芯接地故障分析处理及案例分析

2018-05-11 09:35:24 德州信平电子有限公司 阅读

干式变压器以环氧树脂为主要绝缘材料,三相线圈浇注成型具有很高的绝缘强度。干式变压器产品结构特性在故障处理中,铁芯多点接地占有一定的比率。由于铁芯出现多点接地的情况,会在两接地点间形成闭合的回路并感应出环流,引起铁芯的局部过热破坏铁芯的绝缘,严重时会出现铁芯烧损甚到烧坏变压器的情况。

一、干式变压器铁芯多点接地故障原因

干式变压器铁芯多点接地故障原因可分为外部和内在因素。一:外部因素是指外围的原因、环境和人为致使变压器铁芯出现接地故障,包括(1) 变压器现场施工安装时疏忽,不慎遗落金属异物,如螺母、铁屑等使造成铁芯多点接地、(2) 变压器铁芯绝缘夹件、铁芯穿心绝缘筒等绝缘材料,由于凝露或受潮大大降低绝缘性能导致铁芯出现低阻性多点接地、(3) 变压器在运行中铁芯的漏磁使附近空间产生弱磁性,吸引了周围的金属粉末和粉尘。如果长期没有维护清洁会引起铁芯多点接地的发生;二:内在因素是指变压器内部绝缘材料缺陷或产品设计和安装工艺不当的原因致使变压器铁芯出现多点接地故障。由于变压器铁芯多点接地内在因素属隐性问题,出厂或现场检查不容易发现,故此更需要理性和认真去判断故障所在并解决问题。

二、干式变压器铁芯多点接地电流形成和故障特征

铁芯由硅钢片和夹件等紧固件组成,是变压器磁通的通道。硅钢片间绝缘保证不能过小和过大,过小时铁芯片间电导率增大导致泄漏电流增大;过大时铁芯片间不能认为是等电位将出现放电现象。铁芯与夹件装配一体,同时要保证两者之间绝缘也要求符合铁芯一点接地。铁芯多点接地故障是每两个接地点间通过铁芯自身和接地点线路形成一个闭合回路,而两个接地点所构成的回路所交链的磁通为两个接地点间所有部件所通过的磁通矢量和。如果的两点接地线路越长,涉及的铁芯面积越大,它的磁通量就更大。

由于故障接地点在不同位置,交链的磁通量大小和部件的阻抗也不相同,所以交链的磁通将在回路中感应出大小不同的电流。电气设备预防性试验标准中提到接地电流一般不超过规定的100mA,当发生故障时接地电流会达到几十安。由于感应电流会出现在变压器铁芯夹件间内部流动构成回路,故此铁芯多点接地故障电流不容易被及早发现。如果长时间的过热不但增加变压器损耗而且会使铁芯片、铁芯与夹件之间绝缘加速老化最终导致绝缘破坏,造成铁芯局部过热而烧损。

三、干式变压器铁芯多点接地故障处理程序

据以往的经验及资料介绍,对干式变压器铁芯多点接地故障处理并没有统一规范和专门针对干式变压器的有效处理方法。其实各种处理方法都是一种摸索性的方式,但从维护方面出发可以分为两个步聚

1.现场变压器状况分析,判断多点接地故障因素

干式变压器因长期停用或没有密封,因受潮或凝露特别是南方天气和近海地区等,而引起铁芯多点接地故障属外部因素影响。此种情况由于铁芯绝缘材料受潮后,绝缘性能下降引起故障。处理方法可采用多个太阳灯对夹件进行烘烤,利用太阳灯对夹件加热使铁芯与夹件之间的绝缘件受热后蒸发自身的水份,但所需时间较长;或者条件允许情况下,可采用空载法进行烘烤。将其变压器高压侧开路,低压侧通额定电压(低压侧额定为400V时,就可以通380V市电)。所需时间较短但低压侧通电时应要做好防护工作。

如果干式变压器故障排除绝缘件受潮影响。则先用电阻测试仪检测绝缘电阻是否接近零电阻。如为零电阻可用交流试验装置对铁芯进行加压,在检测到故障接地点不牢固时可在升压的过程中会出现放电点,此情况可根据相应的放电点进行处理。当试验装置电流增大且电压升不上,没有放电现象说明故障接地的很牢固。再检查变压器铁芯表面情况,为排除多点接地故障需对铁芯表面进行清理后进行绝缘的测试。铁芯多点接地故障外部因素逐一处理后,故障依然存在则需从内在因素进行分析处理。

2.采用逐级排查方法,处理铁芯接地故障的内在因素

铁芯多点接地故障的内在因素,属隐性问题不容易发现也不容易检查,只能够采用逐级排查才能解决问题。现今包括直流、交流法都能对铁芯多点接地故障点进行查找,但相对干式变压器这些方法也不容易找到故障点。从干式变压器结构分析,铁芯多点接地发生在铁芯的上下夹件、穿芯螺杆及铁芯拉板。由于上下夹件跟拉板在铁芯的同一个侧面是构成一体的,即上下夹件是连通,所以检查时应该实实在在的从上夹件开始,先拆除穿芯螺杆测试铁芯对地绝缘电阻的变化。如故障不在穿芯螺杆则需拆除上夹件的紧固螺杆,使夹件与铁芯分离继续测试铁芯对地绝缘电阻判断故障所在;由于干式变压器三相高低压线圈是由下夹件承托,如果要拆除下夹件测试其绝缘电阻难度很大,且对大容量干式变压器拆夹件现场不好处理。因为工作量大、费用高、停电时间长给用户用电造成影响,所以能有方法在现场处理也尽量不返厂处理,对此故障可采用以下方法处理: (1) 电容放电冲击法、(2) 交流电弧法、(3) 大电流冲击法,即采用电焊机。

四、干式变压器铁芯多点接地故障案例分析处理

1.案例一

华南某工厂通知变压器厂家要求派人员处理铁芯对地绝缘不合格。据悉干式变压器为2005年的产品,型号:SCB9-1250/10/0.4,但属二期工程至今没有投网使用。现变压器在投网运行前做试验发现铁芯对地绝缘为零。变压器售后人员进行分析原因,可能变压器存放至今已五年多时间还没有投运,在存放过程中由于没有密封好受潮了使绝缘材料的含水量增加,影响介质的电气强度而导致铁芯绝缘不合格。

根据现场的情况,为减少变压器故障而引起工程的正常用电,可采用空载法对变压器进行烘烤有效快速的处理。按变压器型号规格,低压额定输出为400V,可以在低压侧通入市电的380V进行干燥措施。空载法的原理是利用主磁通量通过铁芯时,由于铁芯本身的损耗(称为变压器铁损)而产生的热量,使绝缘材料的水份受热蒸发从而达到干燥效果。烘烤时间可根据现场情况而定,经过一小时多干燥铁芯绝缘达到300M以上,符合变压器投网运行要求。

2.案例二

某铜业集团公司使用的其中一台干式变压器型号:SCB9-2000/10,出现A、B相绕组温度偏高,要求变压器售后人员前往进行处理。现场变压器是用作生产配电,周围作业环境差,变压器整体盖了一层黑色的尘末。据了解变压器A、B两相比C相温度相差约10℃,但总体运行电流和电压正常没有出现太大的异常。为了检查是否由于A、B相绕组出现问题,售后人员对高低压线圈绕组进行直流电阻测试。

根据现场直流电阻测试结果表明线圈正常。按实际情况变压器负荷不平衡时三相温度会出现温差,但经检查设备负荷使用情况均正常。那么什么原因引起变压器故障发生?在检查过程中有人员提出铁芯的温度有点烫手,依据这条线索进行检查发现铁芯发生了多点接地的情况。由于铁芯多点接地故障会导致温度的升高,而这原因可能引起了变压器绕组温度的问题。为了先排除外部因素对铁芯的影响,现场用吸尘机和压缩气体风枪对变压器进行清洁并用酒精抹干净,但绝缘电阻依然不合格。由于没有确定的故障位置,现只能把上夹件拆除再检查,但情况依然。那么故障点有可能发生在铁芯拉板和下夹件,可是现场拆装下夹件和拉板难度很大和条件也不允许。为降低变压器故障所带来的经济损失,现场可采用以下方法处理: (1) 电容放电冲击法、(2) 交流电弧法、(3) 大电流冲击法,即采用电焊机。何种方法更适合现场操作?由于大电流的冲击可以使金属的尘末、铁芯毛刺的短接点熔断且操作方便,设备容易配备。经分析决定后采用电焊机进行大电流冲击。现场选用了一台较小容量的三相电焊机设备,容量为8KVA,次级输出60~160A。将铁心的正常接地点断开后,用电焊机设备给铁心加电流,瞬间在下夹件与铁芯间冒烟。断电后观察到故障点部位并对铁芯进行绝缘测试为1000MΩ故障已解决。

五、结束语

干式变压器铁芯出现多点接地故障应及时、准确地诊断故障类型,采用相应的处理措施且不可盲目检修。这样才能解决问题也才能节省人力物力提高效率。


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