变压器铁芯多点接地故障分析及处理过程

变压器铁芯多点接地故障分析及处理过程

张浩鹏

特变电工股份有限公司新疆变压器厂新疆昌吉831100

摘要：在变压器故障当中，变压器铁芯多点接地是很常见的一种故障。它会引起局部过热，使变压器油受热分解成为气体，一部分为可燃性气体，还可能使接地熔断或烧坏铁芯，使铁芯产生悬浮电位产生放电现象。由于多点接地属于常见故障且故障点的位置不尽相同，对查找和处理都有一定的难度。

关键词：变压器；铁芯多点；接地故障；处理过程

引言

变电站的正常运行，与其主变压器的安全与稳定有着直接的联系，若主变压器发生铁芯多点接地故障，相关排查工作有一定难度。首先明确的主变压器铁芯多点接地故障及类型，主变压器中的原边测电流在其铁芯中能够生出感应磁场，原副边能够通过该磁场的耦合作用实现电能传输，若要保障变压器及变电站整体的正常运行，需要确保铁芯与绕组一直处于正常工作状态。单点接地是变压器正常运行的必要条件，一旦发生铁芯多点接地故障，变压器中出现环流，就会引发变压器严重发热，增加其能耗，降低其运行效率。

1.铁芯多点接地故障的危害和原因

1.1铁芯多点接地故障的危害

变压器正常运行时，铁芯需要有一点接地，但不能两点或多点接地。因为铁芯在额定激磁电压下，用电压表测量两端片间电压时，发现两端片间有电位差存在。这个电位差是有铁芯、电压表、导线所构成的回路与铁芯内磁通相铰链而产生的。因为铰链的磁通数量相当于总磁通1/2，这个电压的数值大体相当于匝电压的1/2。所以变压器铁芯多点接地点就会形成闭合回路，造成铁芯接地电流，此电流会引起局部过热，造成变压器油受热分解成气体。还可能使接地扁铁熔断铁芯，使铁芯产生悬浮电位产生循环放电现象，烧毁铁芯。

1.2铁芯接地故障原因和类型

1.2.1铁芯接地故障原因

①接地扁铁因为施工不符合工艺要求和设计缺陷。②由于变压器器体附件和外界原因引起的。

1.2.2铁芯接地故障类型

①铁芯触碰到外壳或夹件。②穿芯螺栓钢座套过长与硅钢片搭接。③油箱内有金属异物（安装、检修遗漏金属工具或物品）。④沉积变压器铁芯间隙的油污或铁芯绝缘受潮及变压器油水分偏高使绝缘电阻降低（夹件绝缘、垫铁绝缘、纸板或绝缘木绝缘）。⑤潜油泵磨损使金属粉末进入油箱，在电磁力的作用下形成导电回路。⑥运行维护不到位，未按预试周期进行检修和预试。

2.多点接地故障诊断方法

2.1故障判定

2.1.1绝缘油体检测

在变电站中，采用油浸式主变压器，在其冷却绝缘油中由于高温溶解作用，会不断发散出大量气体，通过此种气体发散现象来检测主变压器故障是一种较为复杂但十分有效的方式，依据《电力设备预防性试验规程》中的相关介绍，绝缘油体检测是其中的一项必要试验项目。当主变压器铁芯发生多点故障时，绝缘油体中溶解发散出来的气体，其主要成分为CnHn的烃类气体。依据绝缘油中的气体含量检测，能够准确判断故障类型是否为多点接地故障，对该气体检测发现，C2H2、C2H6、CH4、C2H4的组合含量依次递增，即C2H4的含量为最大时，可以判定绝缘油所发散出来的烃类气体含量超出标准预警值150uL/L，进一步判定主变压器铁芯发生了多点接地故障。需要注意的是，当烃类气体超标，此时的多点接地故障处于一种极其不稳定的状态，这种检测方式多用于油浸式变压器出厂的复检阶段。

2.1.2电气检测

在对变压器的常规检测当中，一般采用电气检测方法。在变压器利用套管引出导线，以实现单点接地，利用电流钳表对变压器地线中的电流进行检测，利用测量结果进一步判定该变压器是否发生多点接地故障。变压器中，设置铁芯单点接地，主要是为了向变压器漏电提供流向大地的通路，并为电压中性点提供电位值，其最主要的作用则是防止触电现象发生，实现保护性接地。一旦发生变压器铁芯多点接地故障，磁场有了闭合回路，由电磁感应定律能够明确该回路将会相应产生感应电流。

2.2故障点查找

在明确主变压器铁芯发生多点故障后，就需要进一步对其故障点进行准确查找，以便采取针对性的解决措施，常用的排除法结合了故障原因与实际工作经验，能够相对准确、快速的找出故障点，具体步骤如下。外侧故障点排查；首先，让主变压器中的绝缘油进行循环，明确铁芯的绝缘性是否处于正常范围，并对油体中的水分含量进行准确测量；若水分含量显示异常，则说明变压器铁芯的冷却绝缘油箱底部受到了外界积水等现象的影响发生了受潮现象，形成了导电回路。然后，将单点接地线上的套管拆除，并对其绝缘性进行检查，排查漏地点；若套管或引线的绝缘性能无法满足相关要求，则说明需要对其进行更换，在更换之后，需要再次对其进行绝缘性能检测操作。最后，对主变压器铁芯的上部以及温度计座套等位置进行检查，分析其是否符合正常运行的相关需求。

3.对主变铁芯多点接地故障判断及处理

某发电有限公司#3主变压器是山东电力设备厂生产，型号为SFP10-370000/220，在1997年9月份投入使用，2015年5月发现主变铁芯多点接地。测试运行的铁芯接地电流为10A，停运后万用表测试铁芯对地绝缘3kΩ，色谱分析正常未发现总烃超标。

3.1对主变吊心进行清洗

2015年6月18日对＃3主变进行吊罩检查，在吊起变压器钟罩后经过多次检查未发现异样。由于考虑到变压器不能在空气中暴露时间过长，于当日扣回钟罩，将变压器油注至没过铁芯。高低压、铁芯安装孔用堵板密封后注入氮气。第二天天气干燥晴朗，再次吊罩，对油道进行逐个清洗，并对变压器铁芯和线圈用变压器油进行冲洗，再次试验接地点仍然没有消除。大家发现变压器铁芯与夹件绝缘处比较薄弱且有狭小的间隙，但又无法看到缝隙深处是否有杂物，便用氮气进行逐个吹扫，然后再做试验，铁芯对地绝缘达到3GΩ。变压器投运后运行稳定，工作人员坚持定期测量铁芯接地电流和变压器油的定期分析。2015年3月份再次发现主变铁芯接地电流增大至10A，因为主变铁芯接地故障不很严重，通过咨询电力研究院等单位专家，决定采取临时措施，在铁芯工作接地中串接一个250Ω滑线电阻，将铁芯接地电流限制在100mA以下，同时在铁芯接地回路中串入一台高精度零序CT器，在高精度零序CT器接入电流表和过流继电器进行监控。缩短绝缘油的色谱分析时间间隔。变压器工作接地串联250Ω滑线电阻后，实际测量铁芯接地电流为11mA，色谱分析正常，跟踪监视变压器油的绝对产气速率。

3.2测量铁芯接地电流

从多次测量铁芯接地电流来看，铁芯接地电流维持在11-35mA，没有大的变化，铁芯接地较稳定。通过以上的分析，造成变压器铁芯多点接地的原因很多，可能是由于铁芯毛刺、金属粉末桥接引起、变压器油沉积的油污的接地故障。当时吊罩后用压缩氮气只是吹的移动了，并没有彻底清除。在15年预试中研究决定用直流电容放电法进行消除，先将电容器充电再利用电容器放电瞬间产生的巨大电流将变压器铁芯接地物质熔化或烧断。利用开关K合到1侧给电容充电，先充2500V，充好后将开关迅速切换到2侧放电，当时清晰地听到了内部电压放电声，经过两次放电后，测铁芯对地绝缘为3.5GΩ，铁芯接地现象消除了。化验变压器油样无异常，变压器投运后，经过两个多月对铁芯接地电流的连续跟踪监测，均为发现异常，说明这种处理方法是成功的。

4.结束语

对主变压器铁芯多点接地故障的诊断分析，有利于维护变电站整体的正常运行。通过相关诊断方法与处理措施，能够有效排查出故障点，进而制定针对性的解决方案，及时进行故障处理，从而避免变电站运行受阻，降低故障损失。因此，在未来的技术研究中，应重视主变压器铁芯多点接地故障的诊断与处理技术应用与推广，进而提升变电站的运行效益。

参考文献：

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