变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件。保证它们的可靠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,并在铁芯可靠接地、铁芯接地监视,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、多点接地故障的排除
(1)变压器不能停运时的故障临时排除方法:
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。
2、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。
3、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,如果铁芯不可靠接地,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靠接地。
铁芯由硅钢片组成,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,才是可靠的正常接地。即铁芯必须接地,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,二是由于附件和外界因素引起多点接地。