变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件.保证它们的可*运行是人们所关注的问题.统计资料表明因铁芯问题造成故障,占变压器总事故中的第三位.制造部门对变压器铁芯缺陷已引起重视,并在铁芯的金属软管不锈钢软管接地监视,以及保证一点接地方面都进行了技术改进.运行部门也把检测和发现铁芯故障提到相当高度.然而,变压器铁芯故障仍屡有发生,其原因主要是由于铁芯多点接地和铁芯接地不良造成.现对两种故障情况的判断及处理方法作一介绍.
1 铁芯正常时需要一点接地的原因
变压器正常运行时,带电的绕组与油箱之间存在电场,而铁芯和其他金属构件处于该电场中.由于电容分布不均,场强各异,如果铁芯的金属软管不锈钢软管不可接地,则将产生充放电现象,破坏固体绝缘和油的绝缘强度,所以铁芯必须有一点可*接地.
铁芯由硅钢片,金属软管不锈钢软管组成,为减小涡流,片间有一定的绝缘电阻(一般仅几欧姆至几十欧姆),由于片间电容极大,在交变电场中可视为通路,因而铁芯中只需一点接地即可将整叠的铁芯叠片电位箝制在地电位.
当铁芯或其金属构件如有两点或两点以上(多点)接地时,则接地点间就会造成闭合回路,它键链部分磁通,感生电动势,并形成环路,产生局部过热,甚至烧毁铁芯.
变压器铁芯只有一点接地,才是正常接地.即铁芯的金属软管不锈钢软管必须接地,且必须是一点接地.
铁芯故障主要由两个方面原因引起,一是施工工艺不良造成短路,二是由于金属软管不锈钢软管附件和外界因素引起多点接地.
2 铁芯多点接地类型
(1)安装变压器竣工后,未将油箱顶盖上运输的定位销翻转过来或去除掉,构成金属软管不锈钢软管多点接地.
(2)由于铁芯夹件肢板距芯柱太近、铁芯叠片因某种原因翘起后,触及到夹件肢板,形成金属软管不锈钢软管多点接地.
(3)铁轭螺杆的衬套过长,与铁轭叠片相碰,构成了新的接地点.
(4)铁芯下夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损,使垫脚铁轭处叠片相碰造成接地.
(5)具有潜油泵装置的大中型变压器,由于潜油泵轴承磨损,金属粉末进入油箱中,淤积油箱底部,在电磁力作用下形成桥路,将下铁轭与垫脚或箱底接通,形成金属软管不锈钢软管多点接地.
(6)油浸变压器油箱盖上的温度计座套过长,与上夹件或铁轭、旁柱边沿相碰,构成新的接地点.
(7)油浸变压器油箱中落入了金属异物,这类金属异物使铁芯叠片和箱体构通,形成接地.
(8)下夹件与铁轭阶梯间的木垫块受潮或表面不清洁,附有较多的油泥,使其绝缘电阻值降为零时,构成了多点接地.
3 多点接地时出现的异常现象
(1)在铁芯中产生涡流,铁损增加,铁芯的金属软管不锈钢软管局部过热.
(2)多点接地严重时,又较长时间未处理,变压器连续运行将导致油及绕组也过热,使油纸绝缘逐渐老化.会引起铁芯叠片两片绝缘层老化而脱落,将引起更大的铁芯过热,铁芯将烧毁.
(3)较长时间多点接地,使油浸变压器油劣化而产生可燃性气体,使气体继电器动作.
(4)因铁芯过热使器身中木质垫块及夹件碳化.
(5)严重的多点接地会使接地线烧断,使变压器失去了正常的一点接地,后果不堪设想.
(6)多点接地也会引起放电现象.
4 多点接地故障的检测
铁芯多点接地故障判断方法通常从两方面检测:
(1)进行气相色谱分析.色谱分析中如气体中的甲烷及烯烃组分含量较高,而一氧化碳和二氧化碳气体含量和已往相比变化不大,或含量正常,则说明铁芯过热,铁芯过热可能是由于多点接地所致.
色谱分析中当出现乙炔气体时,说明铁芯已出现间歇性多点接地.
(2)测量接地线有无电流.可在变压器铁芯外引接地套管的接地引线上,用钳形表测量引线上是否有电流.变压器铁芯正常接地时,因无电流回路形成.接地线上电流很小,为毫安级(一般小于0.3A).当存在多点接地时,铁芯主磁通周围相当于有短路匝存在,匝内流过环流,其值决定于故障点与正常接地点的相对位置,即短路匝中包围磁通的多少.一般可达几十安培.利用测量接地引线中有无电流,很准确地判断出铁芯有无多点接地故障.
5 多点接地故障的排除
(1)变压器不能停运时的临时排除方法:
①有外引接地线,如果故障电流较大时,可临时打开地线运行.但必须加强监视,以防故障点消失后使铁芯出现悬浮电位.
②如果多点接地故障属于不稳定型,可在工作接地线中串入一个滑线电阻,使电流限制在1A以下.滑线电阻的选择,是将正常工作接地线打开测得的电压除以地线上的电流.
③要用色谱分析监视故障点的产气速率.
④通过测量找到确切的故障点后,如果无法处理,则可将铁芯的正常工作接地片移至故障点同一位置,用以较大幅度地减少环流.
(2)彻底检修措施.监测发现变压器存在多点接地故障后,对于可停运的变压器,应及时停运,退出后彻底消除多点接地故障.排除此类故障的方法,根据多点接地类型及原因,应采取相应的检修措施.但也有某些情况,停电吊芯后找不到故障点,为了能确切找到接地点,现场可采用如下方法.
①直流法.将铁芯的金属软管不锈钢软管与夹件的连接片打开,在轭两侧的硅钢片上通入6V的直流,然后用直流电压表依次测量各级硅钢片间的电压,当电压等于零或者表指示反向时,则可认为该处是故障接地点.
②交流法.将变压器低压绕组接入交流电压220~380V,此时铁芯中金属软管不锈钢软管有磁通存在.如果有多点接地故障时,用毫安表测量会出现电流(铁芯和夹件的连接片应打开).用毫安表沿铁轭各级逐点测量,当毫安表中电流为零时,则该处为故障点.
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