一起500 kV变压器铁芯接地电流异常的分析及处理

叶国良，刘 涛，蔡 龑，陈加盛，戴金霖

(国网福建省电力有限公司检修分公司，福建 厦门 361000)

1 试验排查分析

1.1 油色谱分析

为了检查该变压器的运行状况，对其投运以来的油色谱数据进行分析，如表1所示。由表1可知，无C2H2说明内部无明显放电，H2及总烃均未超标，H2、CO、CO2呈稳定增长趋势。通过分析，发现8月25日内部存在低温过热性故障，此前均未发现异常。

表1 油色谱数据 单位：μL/L

1.2 带电检测

该变压器的红外测温、特高频、超声波、高频局放、紫外检测等带电检测分析均正常[1-4]。

从油色谱分析得知,该变压器内部存在低温过热性故障，但是8月25日之前的油色谱均正常，且带电检测手段也未发现异常，可见该故障具备较强隐蔽性[5-7]。

1.3 铁芯、夹件接地电流试验

经排查发现，与铁芯、夹件电流异常升高时间点对应的操作为35 kV电抗器投入，可能该变压器的负荷变大引起铁芯、夹件接地电流异常。

a.单独投入35 kV电容器组，变压器A相铁芯接地电流即时升高到392 mA。

b.单独投入35 kV电抗器时，变压器A相铁芯接地电流即时升高到170 mA。

c.35 kV侧补偿装置退出后，变压器A相铁芯接地电流均即时恢复正常。

d.变压器B、C相的铁芯、夹件接地电流不随35 kV侧补偿装置的投退而发生变化。

可见变压器A相铁芯、夹件电流异常与变压器所带负荷有关，属于异常现象。对运行中的该变压器A相进行检查，测试5种情况下A相的铁芯、夹件接地电流。

第1种：未投电容器组，铁芯、夹件不短接。铁芯、夹件电流分别为1 mA、89 mA，数据正常，见图1。

图1 未投电容器组，铁芯、夹件不短接情况

第2种：未投电容器组，铁芯、夹件短接。短接线上方铁芯、夹件接地电流分别为0.6 mA、86 mA，短接线下方铁芯、夹件接地电流分别为478 mA、537 mA，短接线电流为477 mA，见图2。

图2 未投电容器组，铁芯、夹件短接情况

第3种：投电容器组，铁芯、夹件短接。短接线上方铁芯、夹件接地电流分别为190 mA、240 mA，短接线下方铁芯、夹件接地电流分别为1133 mA、1222 mA，短接线电流为1113 mA，见图3。

图3 投电容器组，铁芯、夹件短接情况

第4种：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。短接线上方铁芯、夹件接地电流分别为278 mA、317 mA，电流方向相反，短接线下方夹件接地电流为89 mA，见图4。

图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情况

第5种：投电容器组，铁芯、夹件不短接，恢复铁芯接地扁铁。铁芯、夹件电流分别为278 mA、317 mA，电流方向相反，见图5。

图5 投电容器组，铁芯、夹件不短接，恢复铁芯接地扁铁情况

从上述5种试验情况可知，投入电容器组后，该变压器A相铁芯与夹件之间存在环流，未投入时不存在环流。

在投入电容器组后，可能铁芯与夹件之间的金属性材料在漏磁通作用下产生较大振动，并且连通了铁芯与夹件，进而导致环流。退出电容器组后，铁芯与夹件之间的金属性材料所受的漏磁通较小、振动幅度较小，无法连通铁芯与夹件，因而铁芯与夹件之间不存在环流。问题可能存在于铁芯与夹件之间的绝缘系统，其绝缘系统主要由磁屏蔽件构成，需要进入变压器内部检查铁芯与夹件之间的磁屏蔽系统是否存在绝缘问题。采用磁屏蔽工艺是为了强迫漏磁通通过磁屏蔽件连接，而不通过附件及油箱连接，改善磁通分布，大大降低了漏磁损耗且降低变压器对外部的电磁干扰。该变压器磁屏蔽件分部在上部4个角及下部4个角，每个角7块磁屏蔽件，上下、左右均对称，共计56块，每块磁屏蔽件通过软铜线与夹件一点连接，并与铁芯保持5 mm的设计间隙，磁屏蔽系统结构如图6、图7所示。

图6 磁屏蔽件安装位置及绝缘结构俯视图

图7 磁屏蔽件安装位置及绝缘结构

2 内检处理及分析

退出该变压器，对A相进行撤油钻检。将磁屏蔽件逐一拆下检查，发现下夹件高压侧中间靠近铁芯部位的一块磁屏蔽件端部的绝缘材料破损，该磁屏蔽件端部的一片硅钢片翘起且存在放电发黑迹象，见图8。其他磁屏蔽件均未发现放电痕迹。此外，A相共发现15块磁屏蔽件存在不同程度的绝缘破损现象，铁芯与夹件之间的其他绝缘系统也全部排查，未见异常。

图8 磁屏蔽件端部放电点

存在放电痕迹的磁屏蔽件采用尼龙材质的螺栓固定在夹件上，该磁屏蔽件与铁芯之间通过绝缘件隔离，为了促进变压器油的循环散热，该绝缘件的端部制成爪形，正因为这一形状，存在放电痕迹的磁屏蔽件端部脱离的那片硅钢片在漏磁通作用下产生震动，穿过绝缘件的爪缝与铁芯接触导致铁芯与夹件存在电气连通及环流，见图9、图10。

图9 放电点位置

在该磁屏蔽件端部位置增加纸板绝缘，纸板厚度应保证至少2 mm 以上，见图10。其他外包绝缘存在破损的磁屏蔽件重新用绝缘纸进行包扎，保证其牢固可靠，有足够的机械强度和绝缘裕度。

图10 磁屏蔽件与铁芯位置

处理完进行抽真空、注油、热油循环、静置、交接试验，交接试验数据均合格。 投运后该变压器的铁芯、夹件接地电流不随负荷的投切而变化异常，故障处理完毕，后续加强跟踪。

磁屏蔽件与铁芯之间存在5 mm的设计间隙，磁屏蔽件的外绝缘包扎材料破损导致与铁芯之间的绝缘强度下降，但是停电状态下磁屏蔽件与铁芯之间的间隙充满变压器油，其绝缘状况良好，绝缘电阻测试难以发现存在异常。当变压器空载运行时，磁屏蔽件连接的漏磁通较小，其振动幅度较小，其间隙绝缘仍能合格；当带负载运行时，磁屏蔽件连接的漏磁通较大，其振动幅度变大，其间隙的绝缘距离不足，使铁芯、夹件之间形成环路、出现环流。磁屏蔽件安装工艺不良及磁屏蔽件与铁芯之间的绝缘裕度不足是引起铁芯与夹件之间存在环流的原因[8-10]。

3 结束语

通过对该变压器进行全面的排查分析，发现在变压器带负荷后铁芯与夹件之间存在环流现象，进而确认该变压器铁芯与夹件之间的绝缘系统存在异常。通过停电内检重点检查铁芯与夹件之间的磁屏蔽系统，最终定位到故障点。为全面排除隐患，对所有磁屏蔽件进行绝缘加强处理，消除运行中可能存在的安全隐患。该变压器带负荷后才暴露出铁芯、夹件接地电流异常，而常规检测方法难以发现这类问题。因此，新投变压器应尽快带负荷运行，期间应加强铁芯、夹件接地电流的检测跟踪工作，以便尽早排查出类似问题。