变压器铁芯多点接地故障诊断

赵荣杰

宁夏石嘴山供电局，宁夏石嘴山 753000

变压器铁芯多点接地故障诊断

赵荣杰

宁夏石嘴山供电局，宁夏石嘴山 753000

变压器铁芯有且只能有一点接地，出现两点及以上的多点接地现象时，极易导致铁芯故障，进而影响变压器正常安全运转性能。本文介绍了变压器铁芯故障的类型、相关诊断及其正确的接地方式，来减少因多点接地引起的故障。

铁芯；变压器；多点接地故障；诊断

作业状态的变压器铁芯及其附件都处于绕组周围的不均匀电场内，高压绕组与低压绕组之间、低压绕组与铁芯之间、铁芯与变压器油箱之间都存在着寄生电容，如不接地，铁芯及其他附件必然感应到一定的电压，在外加电压的作用下，当感应电压大于接地电压时，则会产生放电现象。这种放电是由于电位差而产生，放电电位差短暂消失，放电停止，然后再产生电位差再放电，如此周而复始。为了避免电压器内部放电，变压器铁芯必须接地，并且只能有一点接地。多点接地，各点之间会形成环流，由于铁芯芯片间有绝缘电阻，铁芯自身也有电阻，当环流通过时，将会发热，而发热将使油温上升，变压器内部产气速率猛增，局部高温囤积，如不及时处理，轻则瓦斯继电器动作，严重者接地线烧断中进而出现放电故障，损坏固体绝缘和油质绝缘强度，造成严重后果。铁芯多点接地有两个类型：一种是铁芯不稳定性多点接地，一种是铁芯稳定性多点接地。确定好铁芯多点接地的类型才能对其故障仅有有效地诊断和改善。

1 变压器铁芯故障的类型

铁芯是变压器的基本部件，是变压器的磁路和安装骨架。当变压器铁芯与额外部件相关联或者周围环境不乐观时，铁芯故障极易发生。比如，当铁芯受潮或者受损，铁芯与油箱壳相碰，油箱内存在金属异物、金属粉末，铁芯夹件纸板与铁芯柱相接触、与温度计座套接触等等，都是在实际应用中变压器铁芯容易出现的故障。但是，大部分故障都是由于人为工作的不细致或者疏忽造成的，如安装或者修葺变压器完毕后，工作人员忘记将油箱盖顶部的定位稳定安置恰当，则会导致铁芯与油箱接触造成故障发生。

2 变压器铁芯多点接地故障的诊断

变压器铁芯多点接地不可忽视，极易导致放电、烧毁变压器、中断电源等恶性事故的发生。由于变压器内部存在磁通路，当变压器铁芯发生两点以上接地现象时，磁通路周围会发生短路匝，内流会大于环流，各接地点之间也会形成环流。环流的大小主要受两方面影响：其一，与铁芯正常接地点位置与故障接地点位置之间距离的大小有关，且成正比。距离远大，包含的磁通路越多，环流就越大，最大可达数百安。其二，环流的大小还与接地的材料有关，当接地的位置是金属或者高阻时，环流则会增大。通常说来，只有110kV以上，以及部分35kV的变压器有外接装置，大部分铁芯没有外引的变压器，为执行铁芯诊断操作带来了很大的不便，也就不易判定其性能故障的类型，不能对症下药。常用的变压器铁芯多点接地故障测量方法有在线测量、带电取油、停电测试三个方法，此三个方法互利互补，结合使用效果最佳。

2.1 在线测量法

此法也叫钳型电流表法。顾名思义，此法是以钳型电流表为工具，在不需采取断电的情况下就可测量铁芯多点接地故障原因，并得以准确的测量结果。在线测量是使用频率最大的办法，重在防范故障发生，所以需定时定期测量接地引线电流。首先变压器投运后应测量并记录接地电阻阻值，最为初始值。日后定期测量的数值都应与初始值进行比较，若无大幅度差值，则说明无故障接点。测量值应控制在100mA以内，若大于1A且与初始值增加幅度大，则可能是由低阻接地或者金属接地引起的。

2.2 带电取油法

此法也称为色谱分析法。即在不断电的条件下，对油箱抽样再加以色谱分析其组成成分来判断结果。假若总烃明显增加，而一氧化碳和二氧化碳气体与以往相比变化不大或基本不变，甲烷、乙烯却占主要成分，则可能是铁芯多点接地或铁芯硅钢片间维缘损坏，可判断为裸金属过热。若总烃中出现乙炔成分，则可能不稳定型铁芯多点接地情况。

2.3 停电测试法

即绝缘电阻法。该法是通过2 500V摇表为工具，来摇测铁心与外壳之间电阻，通过测值来判断故障原因。当电阻值大于200mΩ时，则铁芯绝缘正常良好。若测值在200Ω～400Ω之间，且摇表显示铁芯与外壳相连，则说明铁芯存在高阻接地点，此情况需及时处理，清理故障。若测量值为1Ω～2Ω，则发生金属接地现象，必须对变压器及时进行处理。

在线测量法和带电取油法都是在线监测，操作简单也可及时发现问题，但是结果精确度不佳，而停电测试法虽然操作繁琐，但是结果精确，可做最后的判定结果。

3 变压器铁芯正确接地方式

为了避免变压器放电分解油箱，以及多点接地造成的环流高温，国标规定，普通变压器铁芯和较大金属零件都要以油箱为媒介可靠接地，且只能有一点接点；对20 000kW及以上的变压器，铁芯接地则要通过油箱上部接通，且保证一点接地。具体做法是将变压器铁芯可靠地连接到变电站的主网系中，使铁芯与大地之间的寄生电容被短接，铁芯处于零电位状态。此时电线中的电流称为带电电阻对铁芯的寄生电容电流。众所周知三相变压器，三相电压对称，所以三相绕组对铁芯的电容电流之和几乎等于零。当前，铁芯硅钢片之间放置一铜片接地可有效保证一点接地。因为铜片可起到绝缘膜的作用，由此铁芯的电阻值仅有几欧到及时欧大小，如此之小的电阻在高压供电线路中等同于通路。铁芯接地的方式有四种：其一，上下夹件不绝缘，接地铜片要按着顺序通过下夹件和地脚螺丝的形式来接地。其二，上下夹件不绝缘并且二者之间存在拉杆或者拉板时，接地铜片则要和上夹件连接，再经过吊芯螺杆接地。其三，当上下夹件间绝缘时，为避免两点接地现象发生，要确保在上下铁轭的对称位置需分别安装一铜片来连接夹件，此时接地电流则通过上夹件到铁芯片再到下夹件的顺序接地。其四，当采用接地套管接地时，接地顺序则是铁芯-接地片-上夹件-接地套管-接地。

4 结论

变压器铁芯必须接地，才能保证变压器内的寄生电容不产生电位差，从而遏制断续放电的现象。确保变压器接地的唯一性，避免各接地点之间的环流热量。只有科学合理的变压器铁芯接地方式，才可以有效的减少变压器磨损及事故发生的频率。相信随着科技的发展，全新高效的铁芯接地方式也会随之诞生。

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1674-6708（2012）59-0055-02