二滩水电站主变压器铁芯接地电流测试异常分析与处理

姜少斌

(二滩水力发电厂，四川攀枝花 617000)

二滩水电站主变压器铁芯接地电流测试异常分析与处理

姜少斌

(二滩水力发电厂，四川攀枝花 617000)

电力变压器正常运行时，铁芯必须有一点可靠接地，并应定期用钳形电流表测量运行中的变压器铁芯接地电流，通过接地电流数值的变化，及时发现变压器潜在的故障，是确保变压器安全稳定运行的主要检测手段。但在实际测量中，由于铁芯接地点位置的不同，导致所测电流数值的差异较大，甚至由于超标而造成误判。依据二滩电厂主变压器真实的铁芯接地电流测量数据，分析了造成测量结果出现差异的原因，提出了改造的处理措施和改造之后的实际效果，可为变压器铁芯接地电流数据差异进行分析和故障解决提供参考。

变压器;接地电流;处理措施;二滩水电站

1 概述

二滩水电站位于雅砻江下游，是我国20世纪末期建成的最大的水电站，共装6台机组，单机容量为550MW，总装机容量为3300MW。其500 kV主变压器均由日本三菱公司生产，共19台(一台备用)，型号为SUW的单相、双卷、油浸式水冷无载分接升压壳式变压器组，主变铁芯接地点位于主变顶部，铁芯接地方式采用铁芯通过绝缘套管引至变压器外壳本体连接接地。

2 定期检测主变压器铁芯接地电流的意义

《电力变压器运行规程》规定:变压器铁芯的接地电流超过100mA时就要采取处理措施。当变压器运行时，绕组周围存在着变化的磁场，由于电磁感应的作用，高低压绕组之间、低压绕组与铁芯之间、铁芯与变压器外壳之间均存在寄生电容，带电绕组会通过寄生电容的耦合作用使铁芯对地之间产生悬浮电位，由于铁芯及其他金属部件与绕组的距离各不相同，使各部件之间也存在电位差，当两点之间的电位差达到能够击穿两者的绝缘时，便会产生断续的火花放电，将对变压器绝缘油和固体绝缘构架产生不良的影响。为了消除这种现象，通常将铁芯通过绝缘套管引至变压器外壳并与接地网可靠连接，从而使变压器铁芯处于零电位，此时，流过铁芯接地线中的电流仅为带电绕组与铁芯之间的寄生电容电流。当铁芯接地电流增大时，说明变压器可能发生了铁芯多点接地故障。变压器铁芯接地故障将造成铁芯局部过热;严重时，铁芯局部温升增加，轻瓦斯动作，将造成重瓦斯动作而导致变压器跳闸的事故发生，严重影响电力安全生产。

但当铁芯接地电流增大并超过100mA时，还必须对变压器取油样进行气体色谱分析和综合判断，如有必要，还需变压器停电，用铁芯绝缘电阻值进一步确定铁芯接地是否发生故障。用钳形电流表测量铁芯接地电流值以及油样色谱分析法均属于在线监测，无需设备停电，发现问题比较及时。但由于铁芯测量的地点和油样色谱分析中的人为因素，有时容易引起误判断，因此，准确测量铁芯接地电流值成为避免误判断和及时发现变压器内部铁芯接地故障的重要依据之一。

3 二滩水电站变压器接地电流偏大的原因及采取的处理措施

(1)近年来测量得到的变压器铁芯接地电流测量值和油样色谱分析值。

以#1主变压器A相为例，铁芯接地电流测量值见表1。

表1 2011～2014a#1主变A相铁芯接地电流测量值表

由表1可以看出，近年来#1主变A相铁芯接地电流测量数值均大于60mA，2012年和2013年首次测量值甚至逼近100mA，当变化角度测量后，2012年铁芯接地电流值超过100mA。为进一步判断主变铁芯是否存在接地故障，我们采用GB/T7252－2001标准(500kV变压器运行油中，H2与烃类气体含量的注意值为:H2≥150μL/L;总烃含量≥150μL/L;C2H2≥1μL/L)。对#1主变A相进行了油样色谱分析，分析结果见表2。

由表2可以看出，#1主变A相变压器运行油中H2与烃类气体含量均合格，由此可以判定#1主变A相铁芯接地正常。

表2 2011～2014a#1主变A相油样色谱分析值表

(2)主变铁芯接地电流偏大原因分析。

二滩水电站主变铁芯接地点设在主变顶部，铁芯接地方式采用铁芯通过绝缘套管引至变压器外壳本体连接接地(图1)。在测量过程中，若不考虑钳形电流表自身的缺陷因素，仍然存在以下影响主变铁芯接地电流测量结果的因素:

①主变顶部交变磁场的影响。当使用钳形电流表测量主变铁芯接地电流时，由于铁芯接地点位于主变高压侧附近，在测量过程中，钳形电流表容易受到主变顶部交变磁场的影响，使得通过钳形电流表内部的磁场发生变化，进而导致测量结果产生误差。

②钳形电流测量表测量位置的影响。由于主变顶部交变磁场的复杂性，在测量过程中，钳形电流表放在不同的位置进行测量，便会得到不同的测量结果。

③人为测量因素。当使用钳形电流表测量主变铁芯接地电流时，如果钳形电流表钳口未能啮合完整，将导致钳形电流表内部磁通感应的电流值发生变化;测量过程中，若接地导线未放在钳口中部，亦将导致测量结果出现偏差。

图1 原主变铁芯接地方式图

图2 现主变铁芯接地方式图

图3 主变铁芯与接地网接地图

(3)针对主变铁芯接地电流偏大采取的处理措施。

虽然由表2中的#1主变A相油样色谱分析值可以判定#1主变A相铁芯接地正常，但仍需花费大量的人力和物力以及时间进行判定。为彻底解决二滩水电站主变铁芯接地电流偏大和测量时存在的误差影响，2014年11月，二滩电厂采用将主变铁芯接地点位置更换的方法，将原铁芯通过绝缘套管引至变压器外壳本体连接接地的接地方式拆除，通过采用专用的黄绿接地线将主变顶部的铁芯导电杆直接引至主变底部的接地网接地(图2、3)。改造后，#1主变A相铁芯接地电流值如表3所示。

表3 改造后#1主变A相铁芯接地电流测量值表

由表3可以看出，#1主变A相铁芯接地点位置改造后，铁芯接地电流大幅降低并消除了上述所有对主变铁芯接地电流测量值的影响因素。

4 结语

笔者的分析来源于测量实例。通过对变压器铁芯接地电流测量值偏大和异常原因的深入剖析，提出了更为准确的测量方法和切实可行的改造方案。通过将主变铁芯接地点位置更换并进行试验的方法改造后，效果明显。此外，对于大型水电站的主变压器，笔者建议:最好能够安装铁芯接地电流在线检测装置，以便于及时发现变压器异常，进一步确保变压器的安全稳定运行。

(责任编辑:李燕辉)

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2014-12-11