一台大型变压器出现两次铁心两点接地故障原因分析

一台大型变压器出现两次铁心两点接地故障原因分析

(锦州东港电力有限公司)董刚

【摘要】通过一台大型变压器前后发生两次铁心两点接地故障的原因分析，提出了油色谱分析结合电气试验可以方便的判断故障性质和确定故障部位，指导检修在尽可能短的时间内消除缺陷。

变压器的绕组和铁心是传递变换电磁能量的主要部件，保证它的可靠运行是人们所关注的问题。当设备存在潜伏性绝缘过热，金属过热及局部放电时，就会使油裂解，产生一定量的气体，当故障继续发展时，就会加速这些气体的产气速度。随着故障的发展，分解成气体所形成的气泡在油里经过对流、扩散，不断溶解在油中。当产气量大于溶解量时，一部分气体就要进入瓦斯继电器，故障气体的组分和含量与故障类型和严重程度有着密切关系。潜伏性故障以过热和放电两种形式出现，过热分为绝缘过热和金属性过热，由于铁心问题造成的过热故障，可迫使机组停运，进行计划外检修，造成人力、物力的额外损失。根据产生各种气体的量值，可以准确地判断出故障的性质，但对于故障部位的判断是困难的，必须结合电气试验进行查找。实践证明，通过色谱和电气试验项目的综合分析，可以查出重大设备的潜伏性和危险性较大的故障，缩短检修时间，给机组的安全运行提供保障。下面将一台大型变压器前后两次发生铁心故障的原因和分析判断查找故障的过程加以分析总结，以期引起注意，减少和消除影响变压器运行中的不安全因素。

1变压器故障情况的简单介绍

锦州东港电力有限公司3号变压器型号为SFF—28000kVA/20kV。1984年10月14日投入运行，由于其低压线圈采用不合理的U型结构，致使其机械和电气强度都不能满足系统短路容量的需要，因此于1988年7月由沈空修造厂进行低压线圈更换并改造结构，于1988年8月投入运行。该变压器的结构上没有接地套管，其接地方式是由铁心接地片到上夹件，拉板，下夹件，定位螺栓及垫脚到箱底的接地方式，投运后近三年时间，突然连续两天出现轻瓦斯信号，经吊芯检查发现铁心下部有一根30mm长锯条。分析认为，由于铁心位于箱底，其下层虽垫有垫块，但铁心对箱底的距离是很小的，因此，在这一空间就有相当大的漏磁，在磁场的作用下，锯条逐渐向油箱的底部最近的一级硅钢片(即铁心厚度方向的中央)移动以至被吸起来，竖起，造成铁心两点接地。恢复运行后一年，该变压器又出现了轻瓦斯信号，吊芯检查发现C相铁心上部有3～4片硅钢片翘曲，与线圈上部压圈相碰，并放电烧伤一小豁口，检查还发现C相故障侧压钉有一个松动严重，分析认为在上次吊芯中由于C相故障侧压钉有一个松动，夹件向上串了一点，当落下后夹件将3～4片铁心硅钢片向下一蹭，使之翘曲与上压圈相碰，构成两点接地。大家都知道，变压器在运行中铁心只应有一点接地，以保证铁心在高电场中电位始终等于零。如果铁心另有一点接地，即所谓的两点接地，当铁心两点接地的故障点和铁心工作接地点的位置在一侧时，故障点流过的电流等于零，距离铁心工作点侧距离越远，故障点流过的电流就越大。就会造成铁心局部过热，严重时铁心将会局部烧损，发展成重大事故。

2故障前后的试验数据分析

2.1色谱试验数据分析

该变压器两次出现轻瓦斯信号后，立即进行了色谱分析，试验数据见表1，从表1组成的特征气体看，第一次故障后总烃含量高达739.2ppm，而乙炔小于5ppm，未超过正常值，第二次故障后总烃含量

448.4ppm，乙炔含量大于5ppm，两次故障后总烃含量均超过正常值。为此判断属于过热性故障，用改良的IEC三比值法(见表2)，判断故障性质为高于700℃的高温范围热故障，为了不造成误判断，我们分析了故障所产生的气体成分，从表1第一次故障后的色谱分析数据看，故障气体主要是甲烷和乙烯，二者之合

占总烃的85％，从判定各种故障气体类型下所产生的气体成分看(见表3)，属于油过热，那么故障点的温度到底能有多高，我们用日本月冈淑朗等人推荐的公式T=332tgC2H2＋525估算故障点温度为728℃，同上述分析结论相符，由于总烃含量中，乙烯为主要特征量，故可诊断为由磁路故障所引起的局部过热。大家都知道，油中溶解气体的分析能够了解运行中充油设备的现状，了解异常的原因，预测设备未来的状态，因此，可以提供故障严重程度和发展趋势的信息，作为制定合理维护措施的重要依据，但是利用色谱分析技术对设备的故障进行判断要靠科学性和经验性的密切结合，缺一不可。这样才能综合考虑安全和经济两方面的因素，既要防患于未然，又不致盲目停电检查修理，造成人力物力的浪费。

2.2电气试验数据的分析

为了进一步判断故障点的位置，我们对该变压器进行了单相空载试验，试验数据见表4，从第一次故障后及第二次故障后的试验数据看空载损耗在ac相加压及bc相加压时偏大，即与C相有关的空载损耗偏大，将两次故障前后的空载损耗值分解为每相的损耗值，如表5，可以方便的看出有故障的C相损耗比a相大出很多，而正常时a相和c相应相等或接近相等，它们的差值已超过20％，而正常时只有2％左右，由于在三相变压器的磁路中。bc相的磁路与ab相的磁路完全对称(称为短磁路)，ac相的磁路最长，所以实测ab 相的空载损耗Pab与bc相的空载损耗Pbc应相等，偏差一般在3％以下，而长磁路的损耗Pac则比Pac大30％～40％。通过以上分析认为故障部位在c相铁心上，经过吊芯检查证明了这一点，所以可以说利用单相空载试验或低电压下的单相空载试验，对判断检查大型变压器各相绕组或磁路中有无局部缺陷并使故障部位确定有着独到之处。

3结论

(1)当变压器出现故障后应先用气相色谱法对其故障性质进行初步分析诊断并结合电气试验判断其故障部位，尽可能的指导检修，在短时间内消除缺陷。

(2)变压器在大小修中特别是吊罩后，一定要严格的执行各项组织技术措施，特别是将油箱内的铁磁杂物清扫干净这一点非常重要。

(3)特殊部位的检修如压钉螺丝部位的松紧一定要由有经验的人员进行，并做好记录。