一起变压器铁芯多点接地故障分析处理

吕泽红

（广西博阳电力勘察设计有限公司 广西南宁 530000）

一起变压器铁芯多点接地故障分析处理

吕泽红

（广西博阳电力勘察设计有限公司 广西南宁 530000）

电解铝用整流变压器是电解铝生产工艺的心脏，一台稳定工作的整流变压器保证了电解铝生产流程的稳定，减少生产波动，降低生产成本。在本文中，笔者结合实例，分析了某铝厂整流变铁芯多点接地的故障原因及检修方案，以供参考。

变压器；检修；三比值法

引言

电力变压器正常运行时，带电绕组及其引线与油箱之间构成不均匀电场，变压器铁芯及其金属构件铁轭等（以下简称“铁芯或构件”）因电磁感应而产生悬浮电位。

铁芯或构件通过独立的引线接地，消除了铁芯或构件与大地（油箱）之间的寄生电容，短接了铁芯或构件对地的悬浮电压。

若没有接地，由电磁感应产生的铁芯或构件对地的悬浮电压，就会造成铁芯或构件对地（箱体）断续性击穿放电。

当铁芯或构件的一个独立构件出现两点以上接地时，构件内的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，并造成构件多点接地发热故障。

铁芯或构件接地故障会造成铁芯或构件局部过热，严重时，铁芯或构件局部温升增加，导致变压器油分解，产生可燃性气体，轻则造成轻瓦斯动作，重则造成重瓦斯动作而跳闸的事故。

对铁芯来说，更为严重的结果是烧熔的局部铁芯形成铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，以至必须更换铁芯硅钢片加以修复。所以变压器不允许多点接地，允许且只允许铁芯一点接地。

1 设备概况

某铝厂用电解铝整流用变压器铭牌参数如表1。

表1

在例行的油样色谱分析中，发现油中的C2H2超过注意值5μL/L，说明变压器内存在放电的可能。跟踪数据见表2。

表2 色谱分析结果（单位：μL/L）

铁芯接地电阻的变化如表3。

表3

此外，整流变的变压器油酸值为1.3（标准≤0.1），pH值为3.96（标准≥4.2），均已超标。

2 故障分析判断

（1）铁芯接地电阻的变化说明铁芯存在一定的故障，但是由于不是稳定的死接地，故而无法通过这个数据来对故障进行一个完整的定性。

（2）《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（DL/T 722-2000）对气体组分注意值的规定（表4）。

从色谱分析的数据结果可以看出。

表4

（1）CO的最大值为105μL/L，小于300μL/L，排除了故障涉及到固体绝缘。

（2）C2H2超出导则规定的注意值，说明变压器存在放电过热的可能。

（3）2013年8月7日的数据为，如表5。

表5

数据显示：C2H4〉CH4〉H2〉C2H2符合铁芯故障的规律，说明变压器存在接触不良引起的过热性缺陷。

（4）采用三比值法判断变压器内部故障是非常有效的，从色谱分析的数据中可以看出，油中特征气体C2H2的最大值是6.51，超过了《变压器油中溶解气体分析和判断导则》规定的注意值，因此可以采用三比值法进行故障定位：

编码规则见表6（摘自《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（DL/T 722-2000））。

表6

以2013年8月7日数据计算，得到的编码为120。

C2H2/C2H4=5.59/45.86=0.12取1

CH4/H2=37.26/26=1.43取2

C2H2/C2H6=5.59/11.88=0.47取0

根据故障编码，判断的故障类型为电弧放电兼过热故障，故障类型判断方法如表7所列《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（摘自（DL/T 722-2000））。

表7

（5）变压器油酸值过高是由于变压器受潮或者运行时间过长产生，对变压器运行的影响并不是很严重。

通过以上数据的综合分析，结合铁芯绝缘电阻的下降，初步判断变压器故障性质为铁芯存在电弧放电兼过热故障，重点检查箱盖定位销，铁芯夹件，穿芯螺杆，硅钢片绝缘垫块以及箱底沉积的油泥等等。

3 故障处理

由于停电对电解铝的生产影响非常大，经过充分的故障分析和讨论后，检修的焦点集中在变压器铁芯上面，所制定的检修方案都是围绕铁芯故障来进行。

2013年10月15日，对该变压器进行开盖检查。打开上盖后发现变压器箱体盖板定位座和变压器铁芯上铁扼的定位销之间有明显的放电现象，如图1所示。

图1

而且定位座上固定的绝缘垫板已经明显的破裂，重新制作一个绝缘垫板嵌套后，安装变压器套管、盖板等附件，对变压器油进行真空过滤，检修结束。由于准备充分，检修时间大为缩短。

4 故障原因分析

变压器的上铁扼主要用于固定变压器铁芯硅钢片，并且是变压器绕组固定和支撑的构架组成部分，本次检修的变压器铁扼长度大约4m，单独接地。在铝电解用整流变大电流产生的强磁场下，此铁扼能感应到相当大的悬浮电压，通过定位销破损的绝缘垫对箱体进行放电，是造成此次变压器故障的直接原因。

5 小结

（1）由于变压器在以前的抽芯组装时，箱盖安装过程中的撞击或者错位，造成了绝缘垫的破损。

（2）变压器铁芯的接地可以直接判断变压器的故障原因，当变压器铁芯不稳定接地时，可以通过色谱分析的三比值法进行补充判断。

6 结束语

变压器检修的故障判断和分析要受到多方面因素的影响，如：检测手段、检测设备、检修人员的能力和经验等。作为检修人员，当判断的思路受阻时，应及时更换另一个思路进行分析，对检修过程中遇到的各种情况进行充分的预测和分析，才能提高检修的效率。

[1]《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（DL/T 722-2000）[S].

[2]《电力预防性试验规程》（DL/T 596-1996）[S].

[3]仇 明.电力变压器铁芯接地故障的分析及处理[J].变压器，2011，48（5）：72～74.

[4]王世阁.电力变压器故障分析与技术改进[M].北京：中国电力出版社，2004.

[5]尹克宁.变压器设计原理[M].北京：中国电力出版社，2010.

TM407

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1004-7344（2016）36-0053-02

2016-10-20