一起500kV联变铁芯、夹件接地电流异常原因分析

福建省送变电工程有限公司 陈安杰 丁 苏 陈章山

变压器在运行过程中，若铁芯或夹件发生多点接地事故，接地点间将形成接地回路，出现环流，从而导致铁芯或夹件局部过热，对变压器的安全运行产生威胁。本文从福建省检修公司管辖下的一台500kV变压器铁芯、夹件接地电流过大事故出发，描述了故障排查的过程，分析了事故的故障机理。分析认为，铁芯、夹件之间的磁屏蔽板由于制造工艺不佳，割破表面绝缘纸与铁芯在变压器运行过程中因振动接触，从而造成了铁芯与夹件多点接地形成环流。最后,本文提供了相应的解决方案，具有典型的指导意义。

变压器在运行过程中，高低绕组、铁芯、夹件、油箱壁及大地相互之间存在寄生电容，带电绕组通过电容的耦合作用会使得未接地的金属部件上出现悬浮电位。若铁芯、夹件的对地电位过高，可能出现对地断续性击穿放电、绝缘油异常分解等问题，影响变压器安全经济运行。故变压器上铁芯、夹件等金属部件必须有且仅有一点可靠接地，使金属部件电位近乎等于地电位。而只能有一点可靠接地是因为若发生了多点接地，接地点间将形成闭合回路，变压器漏磁通与此回路的交链会在回路上产生环流。环流过大将导致铁芯、夹件等金属部件局部过热，严重时将导致绝缘油分解导、轻瓦斯保护甚至重瓦斯保护动作引发跳闸事故。同时，铁芯硅钢片烧熔形成的片间短路故障也会严重影响变压器安全运行。因此，及时准确地发现并处理铁芯、夹件接地故障对变压器的安全经济运行有着重要作用。

图1 感温电缆处理前后对比图

表1 通港变#1联变铁芯、夹件接地电流

1 事故介绍

运维人员在对通港变#1联变进行铁芯、夹件接地电流测试，发现#1联变A相铁芯、夹件接地电流超标，如表1所示。当天检修人员取油样进行微水及油色谱试验，数据合格，如表2所示。

2 原因分析

8月26日上午 #1联变停电进行检查，在测试了铁芯、夹件的绝缘状况，试验数据较出厂较大但符合标准，如表3。同时发现A相的感温电缆搭在铁芯、夹件的固定螺栓上，可能存在多点接地问题导致铁芯、夹件接地电流变大。于是将#1联变三相感温电缆靠近铁芯、夹件的部分用绝缘胶布包扎，与铁芯、夹件的引下线隔离，并将铁芯、夹件的固定螺栓调整180°角，以拉大铁芯、夹件的引下线与感温电缆的距离，如图1所示。

图2 对照试验电路图

图3 磁屏蔽绝缘破损

表3 通港变#1联变微水及油色谱试验结果

表4 对照试验数据

8月26日晚在#1联变恢复送电后，复测接地电流，铁芯、夹件电流三相一致。8月27日再次复测，发现#1联变A相铁芯、夹件电流的依旧存在异常升高，说明不是或不仅是感温电缆搭接的缘故。经排查发现电流变化与35kV设备区电容器组、电抗器投退时间吻合，初步判断在#1联变带负载后，铁芯内部存在多点接地的情况。

9月3日将运行中的#1联变A相的铁芯和夹件引线入地点处是否短接及是否投入电容器组作为变量，取以下5种情况：（1）未投电容器组，铁芯、夹件不短接。（2）未投电容器组，铁芯、夹件短接。（3）投电容器组，铁芯、夹件短接。（4）投电容器组，铁芯、夹件短接，解开短接线下部的铁芯接地扁铁。（5）投电容器组，铁芯、夹件不短接，恢复铁芯接地扁铁。测试A相的铁芯、夹件接地电流电流大小及相位变化，如表4，图2所示。

对照（2）、（3）试验可知，投入电容器组后铁芯、夹件接地电流明显增加；对照（4）、（5）试验可知，铁芯、夹件之间存在环流，且电流值与铁芯、夹件对地电流升高的部分基本等同。可判断#1联变A相铁芯与夹件间的绝缘水平在带负载后严重下降。

经内部检查后发现#1联变A相上夹件与高压绕组之间磁屏蔽靠近铁芯部位的位置局部有绝缘破损现象，如图3。磁屏蔽压在绕组及夹件之间，末端连接在夹件上通过夹件接地，并与铁芯存在一定间隙。

经分析可知，停电状态下，因磁屏蔽与铁芯之间存在充满绝缘油的绝缘间隙，故绝缘电阻测量结果合格。当变压器空载运行时，磁屏蔽中因无磁通通过，自身不会产生振动，而是因安装在夹件上，而夹件与铁芯又处于夹紧状态，故磁屏蔽会随着铁芯、夹件一起振动，磁屏蔽与铁芯之间仍存在绝缘间隙，绝缘状态良好，变压器铁芯、接地电流正常。当变压器负载运行时，磁屏蔽中有漏磁通通过，自身产生振动，该振动与铁芯、夹件的振动不同步导致了磁屏蔽与铁芯之间的间隙缩小，产生断续连接现象。而磁屏蔽已有一点与夹件连接，从而导致铁芯与夹件间发生两点接地，最终体现为铁芯、夹件间出现环流，接地电流过大。

图4 磁屏蔽破损处理

3 事故处理

完整排查后发现A相有15处包封不同程度破损，B相有1处在磁屏蔽中部轻微破损，C相未发现。为彻底消除故障，具体处理措施为：（1）将磁屏蔽靠近铁芯部位的局部位置采用0.5 mm绝缘纸板加包一层，并与铁轭之间用2 mm纸板彻底绝缘如图4所示。（2）因三台主变结构相同，为避免后续类似问题发生，对另外两台产品磁屏蔽绝缘系统做同样加强处理。

结束语：变压器铁芯及夹件多点接地故障是变压器运行过程中十分常见的故障，但是会对变压器的安全经济运行会产生很大的影响。所以，我们需要通过综合分析变压器的内部结构、安装工艺与现场的试验数据来准确迅速地排查解决该故障。

本文介绍了一种通过在现场设计对照试验排查故障，进而有针对性地进行变压器内部检查最后解决故障的方法，高效准确，对变压器铁芯、夹件接地故障的处理具有指导意义。