主变压器夹件接地电流过大案例分析与处理

肖旺东，胡海宁

(国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司，湖南 长沙410015)

0 引言

主变压器是变电站变换电压等级，转换电能的核心设备[1]。在正常运行下，带电绕组以及引线与油箱间构成不均匀电场，铁芯与夹件处于该电场中。绕组之间、绕组与铁芯夹件之间、绕组与油箱之间存在寄生电容，带电绕组通过寄生电容的耦合作用使铁芯与夹件对地产生一定的电位[2]，所以主变压器的铁芯与夹件通常需要分别单点接地，且运行时的接地电流为毫安级[3]。若变压器内部铁芯或夹件存在多点接地，则有可能在运行时铁芯或夹件接地电流过大[4]。主变压器多点接地将引起环流，导致铁芯夹件过热，引起主变压器油分解，影响变压器油绝缘性能，严重时导致绝缘油气化引起瓦斯保护动作甚至铁芯夹件烧毁，严重危及主变压器安全运行[5]。

1 故障简介

2020年7月28日，在110 kV某变电站进行度夏带电检测，发现2号主变压器夹件接地电流严重超标，铁芯接地电流正常。对主变压器取油样进行油色谱分析并开展带电检测，油色谱分析结果均正常，且带电检测未发现明显局放信号。协调变压器厂出具解决方案，同时对该主变压器进行每月一次的油色谱及铁芯夹件接地电流跟踪检测。

2020年10月22日对停电的2号主变压器进行故障处理。主变压器停电后，对铁芯与夹件进行绝缘电阻测量，铁芯绝缘电阻正常，夹件绝缘电阻为0。将主变压器本体油箱排油后进行钻芯检查，发现主变压器内部夹件调压开关托盘构架紧固螺栓松动，调压开关托盘倾斜，触碰至地电位的调压开关顶部外壳，导致变压器夹件整体接地，绝缘电阻为0。故障处理完毕后，恢复调压开关托盘与调压开关外壳缝隙约2 cm，后复测夹件绝缘电阻，测量结果合格，至此故障处理完毕。

110 kV某变电站2号主变压器于2019年5月投运，铭牌参数见表1。

表1 某变电站2号主变压器铭牌

2 故障发现与处理过程

2.1 带电检测发现问题

2020年7月28日上午，对主变压器进行铁芯、夹件接地电流测试，发现某变电站2号主变压器夹件接地电流为11·31 A，不满足《国家电网公司变电检测管理规定 第6分册 铁芯接地电流检测细则》中“其他变压器:≤100 mA(注意值)”的要求[6]，此时2号主变压器油温经红外测温为39·5℃，油温正常，详细数据见表2。测试结果表明主变压器内部夹件可能存在多点接地。

表2 铁芯夹件接地电流测试结果

2020年7月28日下午，对该主变压器绝缘油进行油色谱油化测试。各气体成分含量正常，主变压器内部绝缘油正常；变压器内部绝缘油暂无过热，放电，击穿等现象[7]。油色谱检测数据见表3。

表3 2号主变压器近两年油色谱检测结果μL/L

为综合判断变压器内部故障类型，2020年7月29日上午，对该主变压器开展综合带电检测且检测数据合格。结合高频电流局放、特高频局放、超声波局放等[8]多种方法的检测数据与油色谱油化测试结果分析，故障原因应是主变压器夹件在内部存在多点接地。后续应停电并联系变压器厂安排进行主变压器内部故障检查与处理。

2.2 停电检查以及处理故障

2020年10月10日，变压器厂出具该主变压器夹件电流故障处理施工方案，详细施工流程如下:

第一步，停电后对铁芯、夹件绝缘电阻进行测试，对变压器外观进行检查。

第二步，将变压器本体油箱排油一部分，将夹件小套管拆除，并检查夹件小套管与变压器本体连接处是否存在导致夹件多点接地的故障，若未检查出故障则进行下一步。

第三步，将变压器本体油箱绝缘油排空，进行钻芯检查，若发现变压器内部多点接地故障点则进行相应的处理并进行第四步，若未检查到多点接地故障点则对主变压器进行返厂。

第四步，故障处理完毕后，为变压器重新投运做相应的检查与试验。

2020年10月21日，主变压器停电后，变压器厂根据施工流程开展故障检查。10月22日对主变压器进行铁芯、夹件绝缘电阻测试以及外部检查。解开铁芯夹件的接地后，对其进行绝缘电阻测量。其中铁芯绝缘电阻为44·8 GΩ，绝缘电阻合格[9]。夹件绝缘电阻为0，说明变压器内部夹件存在多点接地故障。电阻测试结果见表4。

表4 2号主变压器铁芯夹件绝缘电阻测试

仔细检查变压器外观，无明显异常后执行检查第二步。10月22日中午对变压器本体油箱放油一部分，拆除夹件小套管进行检查，经检查未发现夹件小套管内部有明显接地故障，且外观、连接等良好。后执行第三步，将变压器本体油箱绝缘油排空。变压器排油后，持续注入约1 h的干燥空气，待检测变压器油箱内部含氧量正常(约20%)等各项保证安全措施落实到位以后[10]，对变压器进行钻芯检查。

多轮检查变压器内部，发现固定调压开关托盘构架的支撑螺栓松动，导致调压开关托盘构架与调压开关上部外壳相碰，故障示意如图1所示，且调压开关外壳与变压器外壳直接相连，导致变压器夹件整体接地，造成变压器运行中夹件接地电流严重超标。未紧固螺栓如图2所示，变压器内部夹件接地故障如图3所示。

图1 变压器内部夹件接地故障示意图

图2 松动螺栓

图3 调压开关托盘接地相碰部分

现场发现此多点接地故障点后，对倾斜的调压开关托盘构架扶正，并按照相关技术文件[11]要求保持调压开关托盘构架与调压开关上部外壳有足够的缝隙(约2 cm)，如图4所示，且对松动的螺栓进行紧固。同时检查变压器内部其他所有螺栓均已可靠紧固。之后再次对夹件绝缘电阻进行测量，绝缘电阻值约为73·3 GΩ，绝缘电阻合格，主变压器内部多点接地故障处理完毕。

图4 故障处理后的托盘构架

3 原因分析与处理建议

3.1 故障原因分析

此调压开关托盘在安装之初存在相应的安装工艺问题，固定托盘的螺栓未能有效紧固，经变压器多次冲击合闸，以及度夏时期重载运行发生振动[12]，导致固定托盘的螺栓松动，进而使托盘倾斜，最终斜靠在调压开关顶部地电位的外壳部分，造成变压器夹件整体接地，引起运行下的夹件接地电流严重超标。

3.2 处理建议

1)加强变压器安装工艺的管控。对新建变电站的变压器，适时安排检修人员对变压器内部安装过程进行旁站见证，对变压器厂安装工艺提出更高要求。要求出现此类型故障的变压器厂按照相关规定进行质保。

2)建议变压器厂对变压器托盘构架进行结构优化或升级改造。若此构架对运行主变压器无影响，仅在检修时方便吊芯，本着减少电网设备风险的原则，建议对此托盘构架进行优化升级，改良其结构与连接方式[13]，避免此类型故障的发生。

3)对该变压器厂已在电网中投运的同类型同电压等级主变压器进行跟踪检查，缩短铁芯夹件接地电流带电检测的周期，适时安排带电检测，预防同类型故障再发生。

4 结论

变压器油箱内部调压开关托盘构架的作用是在调压开关吊芯检查时，作为“托盘”将调压开关平稳固定，方便调压开关引线的拆除与安装[14]。调压开关托盘不同厂家的设计方案不尽相同。例如此变压器厂采用“托盘式”结构，其他变压器厂采用底部“板凳式”结构，不同结构的优劣各不相同[15]。除此之外，此“托盘”不会对运行中的主变压器造成任何影响。

案例表明，主变压器运行下的夹件接地电流过大一般是由于变压器内部存在多点接地。而多点接地则受安装工艺不到位、冲击合闸振动与重载运行振动等多方面因素影响，造成其内部某构件松动并与夹件直接相碰。判断故障类型时，应通过油色谱试验、带电检测，结合停电绝缘电阻测试等手段进行综合判断和分析，必要时还需钻芯检查并处理故障。