变电站500kV变压器铁芯接地引出线断线故障分析

变电站500kV变压器铁芯接地引出线断线故障分析
摘要：变电站中500kV变压器在发生铁芯接地引线出现断线是，会造成夹件接
地电流变大，然而和正常的铁芯夹件电流之和相比较明显偏小。

本文主要针对变
电站500kV变压器铁芯接地引出线断线故障案例进行了论证分析，并且提出了相
关建议。

关键词：变电站；500kV变压器；铁芯；接地引出线；断线
变压器在运行过程中可能会出现各种各样的的故障，其中比较常见的故障主
要有绕组故障、铁芯故障、引线故障、密封故障、绝缘故障以及分接开关故障等
等一系列故障。

在变电站500kV变压器的故障事件中，铁芯接地引出线的断线故
障是出现最多的故障。

1 变压器的基本构造
变电站500kV变压器系统中，主要包含了这样几部分的重要结构，分别为：
第一，铁芯。

铁芯作为构成磁通路的重要组成部分，求主要的构成材料为具有良
好导磁性能的硅钢片，从而形成完整的闭合磁路。

通常的铁芯主要包含了绕组在
铁芯柱上进行围绕的芯式铁芯以及磁路在绕组两面进行围绕的壳式铁芯。

第二，
绕组线圈。

这也是构建点通路不可缺少的部分，一般在变压器中包含了初级线圈
以及次级线圈，这些线圈主要利用铜线或者铝线来进行缠绕，从而形成圆筒形多
层线圈，并且用线圈缠绕铁芯柱，在线圈缠绕完成之后，需要用绝缘纸或者纱来
进行包装。

第三，油箱。

在变电站500kV变压器外壳、绕组以及内装铁芯需要装
满变压器油。

从而起到有效绝缘以及冷却的作用。

第四，储油柜。

其主要用来储
藏变压器油，在油的温度升高时，将会导致变压器油的体积逐渐增高或缩小，所
以需要充分利用储油柜及时进行储油或者补油。

第五，散热器。

通常在变压器运
行的过程中，将会使上层油温和下层油温之间出现温差反映，所以需要利用散热器，才能让油冷却，充分对流回油箱。

第六，绝缘套管。

在变压器系统运行的过
程中，各个部位引出线需要应用绝缘套管进行包裹。

第七，分接开关。

其能够对
电压比进行有效调整。

第八，防爆管。

变压器出现故障将会导致温度增高，从而
使油发生剧烈的分解反应，出现许多气体，所以需要利用防爆管来防止薄膜出现
破碎问题。

第九，气体继电器。

其主要起到对变压器的保护作用。

2 构建铁芯夹件二端口电容测试模型
2.1铁芯夹件的正常引出模型
在该变电站的主变压器正常运行的过程中，需要让铁芯夹件进行单独引出，
并且实现接地操作，所以需要针对铁芯夹件的两个引出端口和主变电器内部进行
连接的现象，来构建完整的物理结构以及数学模型（正常引出模型图如图1所示），并展开科学分析，在主变压器的内部铁芯与夹件进行正常引出过程中，将
会在铁芯和夹件上产生分布电容C1，并且在铁芯和内部结构上产生分布电容C2，在变压器夹件和其他的主体结构中产生分布电容C3。

图1 正常状态的铁芯夹件引出模型
2.2铁芯夹件引出线的断线模型
根据试验分析发现，铁芯绝缘主要指的是铁芯引出线和外壳之间保持绝缘状态，所以在试验中获得的绝缘数据，不能真实地反映出铁芯夹件所处的真实绝缘
状态，笔者针对铁芯夹件引出线的断线模型进行了构建，具体的模型图如图2所示。

通过对铁芯夹件引出线的断线模型图进行研究发现，铁芯外引线的内部断开
处和铁芯接地套管、夹件之间产生的寄生电容C11，和主变电器的内部接地结构
位置产生寄生电容C21。

通过计算对比可以发现，寄生电容C11明显小于C21，
所以在铁芯引出不接地的过程中，将会导致外部可测的夹件给电容C夹-地之间出现的正常值不会表现出较大的变化。

因此，可以应用综合分析的方法来进行对比
研究发现，从而分析出铁芯夹件是否出现异常断线等问题。

图2 铁芯夹件引出线的断线模型图
3 500kV变压器检查和试验分析
3.1油色谱试验
为了充分检查变电站500kV变压器的铁芯接地引出线是否存在断线故障，所
以笔者采用油色谱试验来进行检查和试验分析，通过运用现场便携式仪器以及修
试所内部所应用的相关台式机，来对油色谱进行检测分析试验，根据试验分析结
果发现，其中的乙炔和总烃都出现超标问题。

3.2电气试验
通过运用各个厂家的仪器设备来展开电气试验分析，对变电站500kV变压器
来进行直流电阻试验，根据《国家电网公司五项通用检测管理规定》中的相关规
定标准发现，在500kV变压器的平衡绕组直流电阻出现严重的误差，误差大约为231%，所以没有达到相关的标准要求。

同时，针对绕组的绝缘电阻试验分析过程
中发现，绝缘电阻并没有呈现出较大的变化，而且在允许的范围值之间，所以可
以说明平衡绕组处于接地的状态。

通过对铁芯夹件的电容测试模型进行研究分析
发现，铁芯接地引出线可能出现了断线脱落的问题，所以导致铁芯保持在悬浮状态，所以使变压器不能进行稳定运行。

4 500kV变压器的铁芯接地引出线断线故障现场检查和处理
对变电站500kV变压器进行现场停电检修工作，之后把铁芯夹件的引出部位
检修空隙打开，发现其中铁芯的内部引出线出现了严重的脱落问题，其中引出线
的连接片直接悬浮在铁芯的上部位置，连接片没有进行有效连接，这也是导致断
线故障的主要原因。

而铁芯的引出线位置安装的连接螺丝也出现了松动问题，主
要是因为在安装螺丝的过程中缺少充足的力矩，而且对于引出线端的部位进行设
计时存在较大的问题，所以导致铁芯引出线经常振动，所以和连接部位相脱离，
时铁芯引出线完全脱离出连接部位。

通过对变电站现场的实际情况进行检查与试验，最终制定解决故障的方案，通过运用力矩扳手把铁芯引出线紧固，使其和连
接部位进行连接。

在修理故障之后，针对铁芯夹件来展开绝缘电阻试验发现，其
中的绝缘电阻均处于10000Ω以上，所以满足绝缘电阻的要求，这也说明铁芯接
地引出线故障被修理完成。

5结语
综上所述，在我国的变电站系统500kV变压器运行过程中，如果出现铁芯接
地引出线断线故障，需要及时对铁芯夹件的各个端口电容量进行检测分析，及时
确定故障，才能有效解决断线故障，恢复正常供电。

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