一例变压器冲击合闸时箱沿放电分析与处理

黄谷兰 白刚

摘要：根据一例变压器冲击合闸时箱沿放电的实例，阐述了放电问题的紧急处理过程，对放电的原因进行了分析，并提出了防止出现此问题的建议。

关键词：冲击合闸;箱沿放电;漏磁场;

1、引言

变压器的冲击合闸，是变压器安装完成后正式投入运行前的试验项目之一。       变压器进行冲击合闸试验的目的有两个：1、拉开空载变压器时，有可能产生操作过电压。在电力系统中性点不接地或经消弧线圈接地时，过电压幅值可达4～4.5倍相电压;在中性点直接接地时，可达3倍相电压。为了检查变压器绝缘强度能否承受全电压或操作过电压，需做冲击试验。2、带电投入空载变压器时，会产生励磁涌流，其值可达6～8倍额定电流。励磁涌流开始衰减较快，一般经0.5～1秒即减到0.25～0.5倍额定电流值，但全部衰减时间较长，大容量的变压器可达几十秒。由于励磁涌流产生很大的电动力，为了考核变压器的机械强度，同时考核励磁涌流衰减初期能否造成继电保护装置误动作，需做冲击试验。所谓冲击合闸，就是断开低压侧出线总开关，合闸高压侧的开关，使变压器全压（额定电压）空载运行，并检查它的声音等和各部件有无异常，5分钟后停止运行。规范规定，大型变压器第一次投运前，应在额定电压下冲击合闸五次，第一次受电后持续时间应不小于10分钟，每次间隔大于5分钟。

变压器油箱常用的箱沿结构有两种，一种是螺栓连接，一种是焊接結构。焊接结构属于免吊芯结构，且不用担心箱沿处漏油的问题、不存在紧固螺栓、密封材料失效需要更换的问题，而且上下箱沿是等电位，不会存在冲击合闸放电的情况。螺栓结构相比焊接结构可能存在漏油、紧固螺栓不均匀、密封件失效等问题，但在某些需要吊芯检修的产品，有的客户在签定协议时就指定要使用螺栓连接结构。

2、 变压器冲击合闸放电实例及紧急处理过程

某220kV电站主变，型号SZ11-90000/220，箱沿为螺栓结构，在冲击合闸后21秒左右低压侧箱沿处及C相线圈靠油箱短边侧出现放电现象。

基于只出现箱沿放电现象，主变各项保护均未动作，特别是瓦斯保护无异常，根据相关文献提供的经验及主变的原理，采取在箱沿与箱盖间增焊接地片（材质为304不锈钢，“L”形状，钢板厚4mm，宽60mm）的紧急处理措施，如图1所示。

3 、放电原因分析

出现箱沿螺栓处放电的根本原因是漏磁通。所谓漏磁通，就是指变压器一、二次绕组所产生的磁通，没有全部通过主磁路铁芯，也没有全部与一次和二次绕组交链，这部分磁通经过非铁磁物质闭合，如变压器油、铁芯、绕组或者空气等。

当变压器合闸时，激磁涌流突然增大，使漏磁通也随之增加，且分别在紧固螺栓与箱盖的水平面上产生漏磁电势。箱盖法兰有双层的底漆和表面漆保护，在紧固时漆皮形成小间隙或螺丝孔与螺丝间形成小间隙，在间隙处形成电位差。间隙处于空气侧，耐受电压较低，当漏磁电势达到气隙的击穿电压值时，造成火花放电。由于合闸涌流在合闸后快速衰减，电压差也随之降低，变压器恢复正常，因此通常合闸时表现为瞬间的火花放电。

4 、效果检验及多种方案的建议

在箱沿处增焊不锈钢接地片的措施实施后，再一次冲击合闸时，主变箱沿处没有出现放电的现象。说明此实施措施效果有效。

增焊不锈钢接地片虽然是避免主变合闸放电的有效措施，但会影响到后续吊芯检修的不方便。当后续主变需要吊芯检修时，必须先割掉接地片才能将上下箱沿分开，增加了额外的工作量及割焊时带来的风险（焊渣进入器身、焊接时损坏箱沿箱盖的油漆等等）。根据合闸放电的原理及原因分析，有如下多种方案供参考。

（1） 在线圈离油箱壁最近的箱沿螺栓处，箱沿箱盖上焊接不锈钢垫片（如图2所示）。

（2）在项（1）的基础上，在接地垫片处增加软铜带;如图3所示;

（3）安装主变箱沿螺栓时，全面检查所有短接铜排紧固螺栓是否拧紧，对存在松动的进行紧固，确保可靠接地;

（4）当已发生放电时，由于放电导致接触面灼烧，直接影响接触平整度，会降低短路排通流能力，使用锉刀对箱沿及短接排对应接触面进行打磨;

（5）当主变已存放在湿气、盐雾较严重的海边一段时间后，投运前要清除接触面残余的油漆及腐蚀，使用锉刀对箱沿及短接排对应接触面进行打磨;

对避免合闸放电的问题，应根据具体的情况，具体分析，采取安全、经济和合理的方法，如果用一种方法效果不显著，可将上述几种方法综合使用，提高变压器送电的安全性。

5、结束语

（1） 造成变压器冲击合闸时箱沿螺栓放电的根本原因是漏磁通。变压器冲击合闸无法避免励磁涌流的产生及影响，漏磁也是无法完全消失的。漏磁主要经过油箱形成回路闭合，从而导致上、下节油箱连接螺栓有电流通过，当漏磁电势达到气隙的击穿电压值时，造成火花放电。

（2）本文结合一起合闸放电的实例，介绍了处理措施及效果检测，同时提出了多种解决方案，建议根据具体情况来选取;

参考文献

《1》 马钢军，《大型油浸式变压器箱沿放电分析与处理》，2019.03.025

《2》 谢敏城，《电力变压器手册》，机械工业出版社，2003

《3》 薛林涛，付丰年，吕杰.大型主变压器冲击合闸故障分析及改进措施研究[J].变压器，2013，50（05）：64-66.