铁心多点接地故障的分析与处理

张勇　柴建功

摘 要：介绍了大型变压器铁心发生多点接地故障类型，分析了各类型故障的原因，提出了处理对策，并给出了铁心故障处理实例。

关键词：变压器；铁心；多点接地；限流电阻

1 引言

电力变压器是电网的重要组成部分，其性能的优劣将直接影响电网的安全运行。在众多变压器事故中，铁心接地故障占有很大比例。因此，准确、及时地处理故障，是保障变压器安全运行的必要条件。变压器的铁心多点接地后，一方面会造成铁心局部短路过热，严重时，会造成铁心局部烧损，酿成需更换铁心硅钢片的重大故障。另一方面，由于铁心的正常接地线产生环流，引起变压器局部过热，也可能产生放电性故障。

2 铁心多点接地故障的判断

变压器铁心多点接地故障有以下几种判断方法：（1）测量铁心绝缘电阻。铁心绝缘电阻为零或很低，表明可能存在铁心接地故障。（2）监视接地线中环流。对铁心或夹件通过小套管引起接地的变压器，应监视接地线中是否有环流，如有，则要使变压器停运，测量铁心的绝缘电阻。（3）气相色谱分析。利用气相色谱分析法，对变压器油中含气量进行分析，也是发现变压器铁心接地最有效的方法。发现铁心接地故障的变压器，其油色谱分析数据通常有以下特征：总烃含量超过《变压器油中溶解气体和判断导则》（GB 7252-87）规定的注意值（150μL/L），其中乙烯（C2H4）、甲烷（C2H2）含量低或不出现，即未达到规定注意值（5μL/L）。若出现乙炔也超过注意值时，则可能是动态接地故障。气相色谱分析法可与前两种方法综合起来共同判定铁心是否多点接地。

3 多点接地产生的原因

铁心短路的原因有以下几点：（1）制造变压器或更换铁心大修时，选用的硅钢片质量有问题。如硅钢片表面粗糙不光滑；热轧硅钢片涂的绝缘漆膜脱落；冷轧硅钢片的绝缘氧化膜附着力差也会脱落。以上几种情况都会造成片间短路，形成多点接地。（2）铁心加工工艺不合理。如毛刺超标，剪切中放的不平，夹有细小的金属颗粒或硬质非金属微粒将叠片压出一个个小坑，另一面则成小凸点，叠装后也将破坏绝缘层造成片间短路。（3）叠压不当。叠压系数取得过大，使压力过大破坏了片间绝缘。（4）运行维护不当。变压器长期超铭牌容量运行使片间绝缘老化；平时巡视和检测不够，使铁心局部过热严重，片间绝缘遭破坏造成多点接地。

4 多点接地故障的排除

4.1 变压器不能停运时排除铁心多点接地故障的方法

（1）对有外接地线的变压器，发生多点接地故障时，若测得故障电流较大，可先临时断开接地线，使变压器处在无接地（正常一点接地）状态下运行。采用此种措施应加强对运行变压器的监视，以防故障点临时消失后使铁心出现悬浮电位。可采取在工作接地线中串一滑线电阻，将电流限制在1A以下。具体做法是先将正常接地线打开，分别用电压表及电流表测出电压U及电流I，根据欧姆定律求出电阻R，即R=U/I，以此来确定电阻容量的大小。滑线电阻选取好后，将其串联在工作接地线中。（2）移接正常接线位置。当多点接地故障点位置在检测中已确认，但又无法处理时，可采取将铁心的正常工作接地片移至故障点同一位置，用来较大幅度地减小环流。

【案例1】广深港铁路专线一台牵引变，型号D-QYJ-50000/220。在2009年正常运行时发生铁心多点接地故障。当时的故障现象是变压器局部发热，油面温度升高，气体继电器轻瓦斯动作发出故障信号。立即将该变压器停止运行，由于现场环境不适合吊罩检查，我公司维修人员由人孔进入变压器，进行摸排检查，最终发现上定位固定板的一颗螺栓松动并掉落到夹件和铁轭之间，导致夹件与铁心连通，最终判定为铁心多点接地。工作人员将松动螺栓复原并检查其他螺母是否有松动情况，问题排除后，变压器运行情况正常。

4.2 彻底检修措施

监测发现变压器存在多點接地故障后，对于可及时停运或有同规格的备用变压器可替换的，就应该及时停运，退出后彻底消除接地故障。排除此类故障的方法，根据多点接地类型及原因，应采取对应的检修措施。（1）对于夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损者，应按绝缘规范要求，更换一定厚度的新纸板。（2）检修或更换箱盖上的温度计座套，使其与上夹件或铁轭、旁柱间距离符合规定要求，杜绝相碰造成多点接地。（3）清除油箱内油中或器身中落入的金属异物，以消除由其构成的接地故障。（4）清除油箱底部及下夹件与铁轭间木垫块上的油泥污物，对变压器油进行真空干燥处理，消除水分及潮气，提高绝缘电阻值。（5）对于铁心叠片局部生锈或绝缘漆皮、氧化膜层脱落，可拆下这部分叠片，补涂硅钢片漆，使片间有良好的绝缘层。对于原硅钢片质量有问题，表面不平度大、凹凸不平小坑密布及片间绝缘较差又无法修复时，应更换这部分铁心叠片。

【案例2】2010年广东某220KV变电站主变，型号为SFSZ10-180000/220TH的变压器，该变压器在厂内做预防性试验时发现，铁心对地绝缘电阻为0MΩ。经吊罩检查发现，下铁轭铁心叠片与下节油箱固定板相碰，致使铁心通过下节油箱多点接地，最终将该固定板切割后，铁心对地绝缘达到2000MΩ以上，故障排除。

5 结论

（1）当出现铁心多点接地故障时，要进行综合测定和全面分析检查后，再视现场具体情况选择处理方案，切不可盲目进行放电冲击或电焊烧除，以免造成绝缘损坏，使故障扩大。（2）从故障发生的部位及发生的原因来看，只有生产和运行单位双方从不同角度努力，才能保证变压器长期安全运行。