主变铁芯接地套管连接处放电原因分析

张　迈，霍　琪，吕　哲，窦小晶，何　康，马江涛

（1.国网陕西省电力公司检修公司，陕西 西安　710065；2.国网陕西省电力公司，陕西 西安　710048）

主变铁芯接地套管连接处放电原因分析

张迈1，霍琪1，吕哲1，窦小晶2，何康1，马江涛1

（1.国网陕西省电力公司检修公司，陕西 西安710065；2.国网陕西省电力公司，陕西 西安710048）

介绍了一起750 kV主变铁芯接地套管螺杆与铜排连接处放电烧损的故障，通过详细检查分析了引线放电的原因及可能造成的危害，提出了将铜排引线更换为软铜线的解决方案，及时消除了变压器故障，保证了设备的安全可靠运行。

变压器；铁芯；接地套管；铜排引线

0　引言

变压器正常运行时，带电绕组及其引线与油箱之间会形成不均匀电场，而铁芯及其金属夹件就处于该电场中。若铁芯接地引线在运行中断裂，铁芯失去接地点，就会对地产生悬浮电位，当2点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便会产生火花放电。

这种放电是间歇性的，长期下去会对变压器油和固体绝缘产生不良影响，损坏变压器绕组和铁芯。或者当铁芯、金属夹件由于某种原因发生2点以上接地时，接地点之间就会形成回路，变压器的漏磁通交链此闭合回路，接地线上就会产生环流。当环流过大时，就会引起变压器内部局部过热，导致绝缘油分解事故。

据有关统计资料表明，因铁芯及其金属夹件接地造成的事故数量在变压器事故中位居第3。因此，准确、及时地分析与处理变压器铁芯接地故障，对保证变压器的安全运行具有重大意义。

1　故障现象

某750 kV变电站1号主变为强迫油循环风冷自耦无载调压三绕组单相变压器，额定容量为700 000 kVA，自投运以来一直运行正常。2014-01-23T10：39，该站运维人员在全面持卡巡视到1号主变时，听到1号主变C相有异常声音，遂就近仔细巡查，听到有明显放电声。

2　故障检查情况

运维人员发现1号主变C相运行声音异常后，立即展开仔细检查。由于大型变压器冷却器组数多，运行噪音较大，1号主变日常噪音监测在69.1-79.5 dB，难以辨认异常声音来源及类型。为精确辨认异常声音，避免噪音干扰，运维人员将1号主变C相冷却器全停，此时异常声音依然存在，经仔细辨别，确认异常声音为放电声。通过仔细查找，发现放电点在铁芯接地套管螺杆与铜排连接处，且连接处紧固螺栓垫片已烧损脱落，穿心螺杆近乎断裂，倾斜严重，如图1所示。

图1　铁芯接地套管螺杆与铜排连接处放电后状态

运行人员立即对放电点进行红外测温，发现温度高达96 ℃（此时室外环境温度为2 ℃），远超出正常运行时的温度。间隔5 min后再次进行红外测温，温度已上升至125.4 ℃，温度上升趋势明显。

用钳形电流表测量1号主变C相铁芯电流，数值在23-48 mA间波动变化。同样测试1号主变A，B两相及2号主变三相铁芯电流值均稳定在77 mA左右。具体数值如表1所示。虽然测试结果均小于规程规定的100 mA，但1号主变C相铁芯电流明显降低，说明铁芯接地套管螺杆与铜排连接处放电造成的接地引线断裂引起了连接电阻增大，使铁芯电流值变小。

表1　2台主变三相铁芯电流数据　mA

同时，查看1号主变三相油在线色谱分析数据，各相数值稳定，符合规程要求，变压器内部无故障，运行良好。

3　放电原因分析

1号主变于2010年11月投运，至今已经安全运行4年多。冷却器运行方式为4组运行，1组备用，1组辅助，2组停用。每组冷却器由1台潜油泵和3台风扇组成。铁芯接地套管螺杆与铜排连接处放电原因分析如下。

（1） 大型变压器带4组冷却器即12台风机和4组潜油泵长期运行振动，引起连接螺丝松动。

（2） 铁芯接地套管与地之间的引线采用铜排连接，此种连接方式受季节温差影响较大，在热胀冷缩时，铜排会对螺杆产生作用力，造成螺杆受力倾斜，螺栓松动。

（3） 运行人员通过现场认真检查，发现穿心螺杆与铜排通孔尺寸不匹配，间隙较大。这在主变运行振动时会增加接地套管螺杆与铜排之间的松动程度，引起放电。实测铁芯接地套管穿心螺杆直径为12 mm，铜排通孔直径为20 mm，垫片外径为24 mm。查阅GB/T 5277—1985《紧固件螺栓和螺钉通孔》、GB/T 97.1—2002《平垫圈A级》，直径为12 mm的螺杆对应的通孔直径应为13 mm，垫片内径应为13 mm、外径应为24 mm，即通孔直径实测值与标准值相差7 mm，偏差达到62 %，使得铜排与穿心螺杆之间的接触面仅由垫片外径（2 mm）承担。计算实际接触面积仅为138.2 mm2，不满足标准要求的接触面积319.5 mm2。

（4） 排查1号主变三相铁芯及夹件接地套管铜排通孔均发现通孔位置存在不同程度偏差，未居中打孔，造成受力接触面积进一步减少，如图2所示。

图2　铜排通孔位置偏差示意

4　故障处理

为彻底消除故障，确认异常放电点后，变电站立即按照危急缺陷处理流程有序开展工作。运行人员于当日向调度申请将1号主变运行转检修，将该台变压器铁芯接地铜排引线更换为多股软铜线，如图3所示。

图3　接地引线更换前、后对比

经过6 h的紧急抢修，1号主变危急缺陷消除，开始静置。1月25日20：20， 将1号主变投入运行，红外测温、铁芯电流测试、噪声测试、油色谱分析数据显示，1号主变运行工况良好。

5　结束语

变压器铁芯及夹件接地故障是目前变压器常见故障之一，以上根据现场具体事故案例的分析、处理和总结，提出了将铜排引线更换为软铜线的处理方案，及时消除了铁芯接地套管接地故障，保证了变压器的安全可靠运行。

1 全国变压器标准化技术委员会.GB 1094.3-2003电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙［S］.北京：中国标准出版社，2004.

2 王海涛，万正喜.500 kV变压器铁芯夹件接地电流超标的分析与处理［J］.电网技术，2013，60（2）：12-15.

3 全国紧固件标准化技术委员会.GB/T 5277-1985紧固件螺栓和螺钉通孔［S］.北京：中国标准出版社，1986.

4 全国紧固件标准化技术委员会.GB/T 97.1—2002平垫圈A级［S］.北京：中国标准出版社，2002.

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（来源：中国大唐集团公司网站 2016-09-09）

2016-05-18。

张迈（1981-），女，工程师，主要从事变电运行工作，email：dxj_1000@163.com。

霍琪（1979-），男，工程师，主要从事变电运行工作。

吕哲（1981-），男，高级技师，主要从事变电运行工作。

窦小晶（1981-），男，高级工程师，主要从事输变电安全管理工作。

何康（1989-），男，助理工程师，主要从事变电运行工作。

马江涛（1976-），男，高级技师，主要从事变电运行工作。