干式变压器穿芯螺杆接地的危害分析

2014-09-10李锋黄凯

综合智慧能源 2014年5期

李锋，黄凯

(国投钦州发电有限公司，广西钦州 535008)

1 故障概况

国投钦州发电有限公司(以下简称钦州发电公司)2×630 MW机组，配置SCB10型及SCBZ10型低压厂用变压器(以下简称低厂变)。

2012年7月，钦州发电公司对#2机组A修时，对汽轮机PC2A低厂变进行清扫及预试，在送电前测绝缘时发现该干式变压器6根穿芯螺杆中有4根对地绝缘为0(该型变压器铁芯上、下各有3根穿芯固定螺杆)，另外2根对地绝缘为0.3～0.5 MΩ。随后对#2机组所有该型号低厂变进行检修，发现穿芯螺杆均存在不同程度的接地现象，经过检修处理后，绝缘均能有效修复。该型号穿芯螺杆结构布置如图1所示。

图1 干式变压器穿芯螺杆结构布置

2 原因分析

经检查发现，该型号干式变压器穿芯螺杆采用的纸绝缘包扎工艺不良，与变压器金属外构件接触处的螺杆基本没有做绝缘处理，螺帽与金属外构件之间也只垫了薄薄一层纸绝缘垫。上紧螺帽时，纸绝缘垫容易破损而导致螺杆直接与金属外构件接触，造成穿芯螺杆直接接地，如图2所示。

图2 干式变压器穿芯螺杆接地示意图

经检查发现，变压器穿芯螺杆与铁芯之间的纸绝缘效果较好，但包裹穿芯螺杆的纸绝缘靠螺母端包扎效果较差，外部几片铁芯硅钢片与螺杆间的纸绝缘已完全破损，运行中存在放电接地的风险。运行中采用红外成像测温显示穿芯螺杆处的温度最高为110 ℃，铁芯其他部位温度最高为90 ℃左右。

3 穿芯螺杆接地可能引起的危害分析

变压器正常运行时，带电的绕组及引线所形成的电场为不均匀电场，铁芯和其他金属构件就处于该电场中。由于铁芯及其他金属构件所处的位置不同，所以各部位产生的感应电压也不同。铁芯对地电压或铁芯不同两点之间感应电压的压差达到绝缘的击穿电压时，变压器内部会发生放电现象。为避免上述情况的发生，DL/T 573—1995《电力变压器检修导则》规定：电力变压器铁芯和较大金属零件(如油浸变压器通过油箱)均应可靠接地。

由上述可知，铁芯需要1点接地，但却不能有2点或多点接地。铁芯1点接地时，铁芯对地电容被短接，由于绕组之间的寄生电容三相对称，所以流过铁芯接地线的电容电流基本为0；当铁芯或其他金属构件有2点或多点接地时，铁芯多个接地点与大地组成的回路与绕组磁通相交链，从而产生感应电流，接地点形成闭合回路，在铁芯内部形成环流(即铁芯涡流损耗)，铁芯局部过热。接地点过多时，流过铁芯接地扁铁的电流增大，会使接地扁铁烧断，铁芯产生悬浮电位，进而击穿绝缘放电，最终烧毁变压器。

干式变压器穿芯螺杆是铁芯与金属外构件直接接触的主要固定件，因此穿芯螺杆与铁芯及金属外构件之间都必须具有良好的绝缘，防止运行中的变压器铁芯通过穿芯螺杆与金属外构件产生多点接地。