干式变压器铁芯对地绝缘故障案例分析

沈平

【摘 要】轨道交通行业供电设备的运行过程中，干式变压器故障率较低，常见故障主要有变压器温度异常、变压器异响、铁芯对地绝缘电阻低等。其中，铁芯对地绝缘电阻低故障隐匿性较高，类似病毒，有较长潜伏期，一旦“爆发”会给供电系统带来重大安全隐患，甚至造成车站大面积停电，影响车站运营服务。本文以苏州轨道交通2号线月亮湾站1#动力变铁芯对地绝缘电阻低故障处置为例，对故障发现、故障原因进行分析，对排查过程、结果进行经验总结，对相关检修规程进行完善，以提高供电维修部门处理干式变压器铁芯对地绝缘电阻低故障的能力。

【关键词】轨道交通;干式变压器;铁芯对地绝缘电阻

一、故障发现过程

2019年10月23日，2号线供电委外检修人员在测试月亮湾1#動力变铁芯对地绝缘时，发现绝缘电阻测试仪电压无法上升，测得铁芯对地绝缘值仅为0.3kΩ（正常运行情况下，动力变压器的铁芯对地绝缘值应大于2MΩ）。根据以往经验，检修人员初步判断造成该情况的原因为变压器铁芯连接位置可能存在积灰，导致变压器铁芯对地绝缘低，检修人员对可能造成变压器绝缘下降的部位（铁芯顶端与夹件间的细缝、铁芯与绝缘垫块之间的细缝、穿心螺杆与铁芯间绝缘、温感探头是否破损、铁芯四角突出位置与夹件是否接触等）进行检查、清扫后，铁芯对地绝缘仍未恢复。根据《高压供电运行、维护、检修规程》和《华鹏干式变压器安装使用说明书》的相关要求，当晚将1#动力变压器退出运行。

二、故障原因分析及排查过程

2019年10月24日，供电二车间组织专业人员进行讨论，一致认为变压器运行环境通风良好，因受潮导致变压器铁芯对地绝缘降低的可能性较低，同时结合其他车间专业工程师、厂家技术人员的意见，车间专业人员认为变压器铁芯某处存在短接。车间遂组织变压器厂家召开会议，制定排查方案，组建故障排查小组，就可能造成变压器铁芯对地绝缘降低故障的4种变压器外部原因、2种变压器内部原因逐一进行排查。

1）变压器检修或者安装时，不慎将金属异物掉进铁芯与低压线圈之间导致绝缘下降。故障排查小组使用手电，对变压器铁芯与低压线圈内部进行检查，无螺栓螺母等金属异物，用无纺布擦拭后，测试变压器铁芯对地绝缘，绝缘未升高，排除其存在异物;

2）、铁芯上端部分与夹件接触的细缝位置积灰严重，造成铁芯与夹件之间导通。故障排查小组使用用无纺布擦去表面灰尘后、为保证细缝内的灰尘被擦干净，使用专用吸尘硅胶将细缝中的灰尘粘出，测试变压器铁芯对地绝缘，绝缘未升高，排除了、细缝积灰影响绝缘的可能;

3）、穿心螺杆的绝缘护套破损造成铁芯与夹件之间导通。故障排查小组重新测试了穿心螺杆对夹件的绝缘，绝缘值为36GΩ，说明铁芯与夹件无导通，绝缘性能良好，排除穿心螺杆绝缘护套故障的可能;

4）、绝缘垫块与铁芯之间积灰严重导致铁芯与夹件导通。故障排查小组使用无纺布对绝缘垫块及铁芯间的缝隙进行擦拭后，测试铁芯对地绝缘，绝缘值仅仍为0.3kΩ，排除了绝缘垫块因灰尘积累造成绝缘下降的影响。

5）变压器夹件与铁芯之间的绝缘板破损。厂家人员打开变压器夹件，在夹件与铁芯之间增加绝缘层后，测试铁芯对地绝缘，铁芯对地绝缘测试值仍为0.3kΩ，说明变压器夹件与铁芯之间绝缘板完好，排除夹件内部绝缘层故障。

6）拉板与铁芯之间的绝缘层破坏。厂家人员松开夹件，推开绝缘拉板，进行铁芯对地绝缘测试，发现高压侧C相下端拉板与铁芯之间放电，进一步对放电位置进行检查，发现绝缘板存在残缺（见图1），加装绝缘纸后，重新测试铁芯对地绝缘，绝缘数值未16GΩ（标准>2MΩ），说明拉板与铁芯间绝缘层损坏是造成本次故障的原因。

三、铁芯对地绝缘故障经验总结

1、明确了变压器可送电的判断标准

变压器运行时，带电绕组周围有很强的电场，因场强分布不均，被包围的铁芯必须有可靠的接地，才能避免放电。铁芯由硅钢片组成，为减小涡流，片间有一定的绝缘电阻，由于片间的电容极大，在交变电场中视为通路，因此铁芯只需要一点接地即可。当铁芯出现两点或者多点接地时，接地点与硅钢片间形成闭合回路，因铁芯硅钢片被磁场包围，闭合回路就会产生感应电流，造成铁芯局部过热，长时间运行，可破坏铁芯与接触部件的绝缘，一般两点间距越大，涡流越明显，接地点越多，涡流越明显。

针对目前现行标准对干式变压器铁芯对地绝缘值没有明确规定的情况，经过变配电专业组讨论，明确了以下内容。1、原则上干式变压器铁芯对地绝缘不低于2MΩ即可送电;2、若铁芯对地绝缘低于2MΩ且不低于100Ω，在对变压器进行清洁并检查没有接地点前提下可临时送电，现场需留人保障，在送电72小时内由副工长以上人员牵头对变压器进行复查;3、若铁芯对地绝缘低于100Ω时，原则上使变压器处于热备用状态，并联系厂家尽快处理;

2、明确了变压器夹件拆装方法

1）松开垂直方向的螺栓，将螺母拧到螺栓齐平。螺栓螺母的松紧必须均匀，以免出现绝缘破损或者滑丝等问题。

2）松开水平方向穿心螺栓，将螺母拧到螺栓齐平。（第二步不能与第一步颠倒，会造成水平螺栓损坏）

3）调节夹件两端的螺杆，使夹件一侧向外扩张，直至出现缝隙。

4）用摇表测试，细缝间（拉板与铁芯）是否有放电，或者绝缘电阻是否有明显变化，若没有变化增加绝缘纸重新测量。

5）一侧检查完后再检查另一侧，直至夹件全部检查一遍。当出现打火，或者增加绝缘纸后绝缘值达到2MΩ以上后才算处理成功。

结束语：

就近年来苏州轨道交通供电设备发生的故障数量来看，干式变压器故障相对较少，维保人员处置经验不多，尤其是变压器内部问题，车间对厂家的技术依赖较大。通过本次近2个月的故障排查处理过程，供电专业人员梳理了干式变压器常见的故障类型、处置方法，提高了技术人员的自主能力，为设备出质保后的自主维修积累了一定经验。

参考文献：

[1]《华鹏干式变压器安装使用说明书》

[2]《变配电专业技术组11月份例会会议纪要》

[3]《高压供电运行、维护、检修规程》