パワートランスフォーマー鉄心の異常多点接地の分析と解決

トランスコアにおける多点接地の存在は、2つの主要な問題を引き起こします：まず、コア内で局所的な短絡過熱を引き起こし、深刻な場合にはコアに局所的な焼損をもたらす可能性があります。次に、正常なコア接地線で発生する循環電流は、トランス内で局所的な過熱を引き起こし、放電型の故障につながる可能性があります。したがって、パワートランスコアにおける多点接地故障は、変電所の日常運転を直接脅かします。本論文では、パワートランスコアにおける異常な多点接地問題について分析し、故障解析プロセスと現場での解決策を紹介します。

1. 接地故障の概要

220 kV変電所の第1主トランスは、SFPSZB-150000/220型で、1986年11月11日に製造され、1988年8月8日に供用されました。当初は強制油循環空冷を使用していましたが、2012年に自然循環空冷に変更されました。3月5日の第1主トランスコア接地電流のライブテストでは40 mAであり、以前のテスト結果とは大きな偏差がありました。コア接地オンラインモニタリングおよび電流制限装置の確認では、コア接地電流が41 mAでした。

過去の記録によると、この装置は2月27日に自動的に115 Ωの電流制限抵抗器を投入しました。第1主トランスがコア多点接地の問題を抱えている可能性があると判断された後、担当者はクロマトグラフィーのオンラインモニタリングデータを確認しましたが、異常はありませんでした。油試験担当者が3月5日の午後に第1主トランスからサンプルを採取して油クロマトグラフィー分析を行いましたが、テストデータには顕著な変化はありませんでした。溶解ガスクロマトグラフィーテスト結果は表1に示されています。オンラインモニタリング装置の設定に基づき、接地電流が100 mAを超えると、装置は自動的に抵抗器を投入して接地電流を制限します。これにより、第1主トランスがコア多点接地故障を持っていると判断されました。

2 機器故障分析

過去3年間の主変圧器のコア接地電流試験データは表2に示されています。過去の試験データと比較すると、第1主変圧器のコア接地電流測定値は常に正常範囲内で推移しており、油中の溶解ガスには異常な傾向は見られませんでした。しかし、接地電流は顕著に増加し、電流制限装置が自動的に電流制限抵抗を投入しました。

これらの状況を総合的に分析した結果、第1主変圧器にはコア多点接地障害があると判断できます。しかし、多点接地が発生した際、コア接地オンライン監視および電流制限装置は電流の増加時に即座に抵抗を投入し、効果的に電流の大きさを制限しました。その結果、変圧器油の溶解ガスクロマトグラフ分析には異常が現れませんでした。

3月28日、第1変圧器の定期的な停電試験中に、コア絶縁抵抗の測定により複数点接地状態が確認されました。試験担当者は1,000Vの電圧を使用してコア絶縁抵抗を測定し、絶縁抵抗は「0」であることが示されました。さらにマルチメーターを使用してコア接地抵抗を測定すると、「導通」状態で抵抗値が「0」であることがわかりました。これらの測定結果から、第1主変圧器のコアには具体的には金属接地による複数点接地があることが証明されました。

3 解決策

(1) 接地障害が軟らかい金属接触によって引き起こされる可能性を考慮し、コンデンサインパルス法を試みて障害を排除しようとしました：コンデンサ（容量26.94μF）を2,500Vまで充電し、第1主変圧器に3回放電しました。その後、コア絶縁抵抗を測定して回復したかどうかを確認しました。回復しなかった場合は、試験電圧を5,000Vに上げてさらに3回放電を行いました。それでも障害が続く場合は、試みは中止されました。

(2) コンデンサインパルス法が接地障害を排除できなかった場合、条件が許す限り変圧器のフードを上げて直接接地点を見つけ出し、根本的にコアの複数点接地障害を排除する検査を行いました。

(3) 主変圧器がすぐに停電されずフード検査とメンテナンスができない場合、接地ダウンコンダクタに制限抵抗を直列に接続する一時的な対策を実施しました。第1主変圧器には、接地電流の大きさに基づいて自動的に115Ωの抵抗が接続されたJY-BTJZコア接地オンライン監視および制限装置（4つの抵抗設定：115、275、600、1,500Ω）が装備されていました。装置の起動後、コア接地電流の測定と変圧器油ガスクロマトグラフィ分析のためのテスト周期を短縮し、監視を強化しました。

具体的な現場での実施プロセスは以下の通りです：まず、外部コア接地接続を切断し、DC高電圧発生器を使用してコンデンサを充電しました。約3分間の充電後、電圧は2.5kVに達しました。次に、絶縁棒を使用してリード線をコアダウンコンダクタに接続し、コンデンサを変圧器コアに放電しました。第1主変圧器コアへの単一のコンデンサ放電後、60秒後のコア絶縁抵抗は9.58GΩに回復し、吸収比は1.54となり、以前の試験結果と一致しました。接地点は成功裏に排除されました。

第1主変圧器が再稼働した後、コア接地電流計を使用してコア接地電流を測定すると2mAでした。同時にリアルタイムコア接地電流監視装置も2mAを表示し、障害が排除されたことを確認しました。