1前言
电力变压器是电力系统的重要设备。运行经验表明:近几年电力系统变压器故障呈现出不断上升的趋势,而变压器铁心多点接地故障是一种较为常见的故障。统计表明,铁心多点接地故障占变压器总事故的前三位,电力企业经常需要进行计划外的停电检修,造成人力、物力、财力的巨大浪费。就平顶山供电公司而言,近二十年来,共有7台110kV~220kV变压器发生铁心多点接地故障。笔者结合一台110kV变压器出现的铁心多点接地故障,给出类似故障的查找、原因分析及处理方法。
1995年5月4日,在周期性预试时发现某变电站110kV主变(以下简称P4变)铁心绝缘为零,其他试验项目均合格。该主变型号为SFZ7-31500/110,额定电压为110kV/10.5kV,1994年4月投运,1992年10月出厂。
2带电测量及试验情况
P4变铁心绝缘为零,绕组介质损耗因数、直流电阻、吸收比均合格,说明故障点不在电气回路和主绝缘部位。发现P4主变铁心绝缘为零后,用万用表测量铁心对地的阻值,其电阻为450kΩ,说明P4主变铁心系高阻多点接地故障。随后用电容器充放电法进行处理,效果不明显,仍为高阻接地故障,说明该变压器铁心多点接地的故障点是稳定的。取油样进行色谱分析,没有发现乙炔,总烃42μL/L。
将该变压器投入运行,用钳形电流表带电测量铁心接地引下线的电流,均在60mA~100mA之间。铁心引下线的电流不大,暂时可以投入运行状态。经过分析判断,该变压器属于高阻接地,不需要立即进行大修,但需要加强铁心接地引下线电流和油色谱的监测,如果发现电流超过1A或出现乙炔、总烃增加较快等异常现象,应及时进行检查并采取有效措施,防止变压器发生故障。
P4主变发生铁心高阻多点接地故障并投入运行后,应加强铁心引下线电流的带电测量工作,按周期进行预防性试验。P4主变铁心绝缘及引下线测量数据.
1995年~1998年,P4主变铁心属于高阻多点接地故障,阻值为450kΩ,电流非常稳定,为60mA;1999年~2001年,P4主变铁心变为中阻多点接地故障,阻值为300Ω,电流基本稳定,在100mA~200mA之间;2002年10月预防性试验时发现P4主变铁心演变为低阻多点接地故障,阻值在27Ω左右,电流不稳定,在200mA~2600mA之间。铁心多点接地由高阻演变为低阻,接地电流也由稳定变为不稳定,说明该故障点不是死接地点。根据运行值班人员的巡视观察与统计情况,表明P4主变铁心接地故障电流的大小与天气和负载没有关系。
在进行铁心引下线电流带电测量的同时,也加强了油的色谱分析工作,主要分析数据如表2所示。从表2可以看出:总烃中乙烯占主要成分,也是变压器铁心存在多点接地故障的主要特征;1995年~1998年,P4主变油中不含乙炔,总烃也比较稳定,在46μL/L~65.3μL/L之间;1999年9月第一次发现乙炔,油中总烃变化较大,在48.7μL/L~153.9μL/L之间,说明铁心多点接地点的异物由接地牢固到开始松动,出现了电弧放电现象。
在1999年9月油中发现乙炔的同时,铁心引下线带电测量的电流值也有增大趋势,变压器周期性试验也说明铁心绝缘电阻一直在降低,三者的试验结果是吻合的,说明P4主变铁心多点接地故障点由稳定接地状态变为不稳定松动状态,该变压器的不安全系数也在不断增加。根据以上试验结果,P4主变需要采取限流措施,以保证其安全运行。
3采取措施
随着P4主变铁心引下线电流越来越不稳定,工作人员加强了带电测量和色谱分析工作。2002年10月周期性试验发现铁心绝缘只有27Ω,连续两个月多次测量铁心引下线电流,部分测量数据已经超出1A,最大达到2.6A。2002年12月17日,用钳型电流表测量P4主变铁心引下线的电流为0.2A~2.6A,在P4主变铁心接地引下线回路加装了限流电阻,使主变铁心接地引下线电流限制在1A以下,如图1所示。

图1中,K1、K2为单向刀闸。正常情况下,只有P4变压器-K2-电阻-接地回路存在,K2闭合,用钳型电流表直接测量该接地回路电流的大小。针对P4变压器,在安装限流电阻前,用钳型电流表测量引下线的电流为0.2A~2.6A,加装20Ω的限流电阻后,其电流在30mA~80mA之间,说明20Ω的限流电阻是合适的。
一般情况下,110kV变压器的漏磁较小,用钳型电流表测量即可满足要求。如果变压器漏磁较大,用钳形电流表测量铁心引下线的电流误差较大,易引起误判断。对于220kV及以上变压器,个别老型号、早期的变压器漏磁可能很大(0~30A),用钳型电流表测量显然不能满足测量要求,一般要在铁心引下线中串接电流表直接测量,如图1虚线框所示,可以临时增加K1-电流表-接地测量回路,该回路接入牢靠后,将K1闭合,K2断开,直接读取电流表的指示数;测量完毕,先闭合K2,再断开K1,最后将测量回路拆除。这样测量可以消除漏磁的影响,避免误判断。
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