变压器铁芯接地故障的分析及处理

王径迤 郅青 薛宏

摘 要：铁芯多位置接地是变压器常见的故障之一，文章对故障特征、原因及分析检查方法进行了详细的阐述，并使用常见的几种故障问题分析法对数据进行了比较。然后对一个在变压器运行过程中发生的铁芯接地故障进行了分析，根据其气相和对故障点的检查和处理，指出了故障产生原因及应作的预防措施。

关键词：变压器；铁芯；接地故障；气相分析法

前言

铁芯在变压器运行阶段是电场能转化为磁场能的核心部件。铁芯处于不均匀电场的工作环境中，从而造成一种感应电容效应。当铁芯的对地电位达到绝缘击穿值时就会产生对地放电，而放电过后又重新处于感应电容状态。这种反复的充放电循环会使变压器固体绝缘损坏，并进一步导致绝缘油分解。严重时直接导致接地片熔断或铁芯烧坏，从而损坏变压器。故而及时发现和排除变压器铁芯多点接地故障，对保证变压器的安全稳定运行具有重要意义[1]。

1 故障分析

1.1 问题的出现

某变电站主变的SFPSZ7-150000/220在安装投运10年后，2010年的12月1日对该变压器进行油色谱分析时，发现油中含有故障特征气体，总烃含量159μL/L，已超过GB/T 7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中规定的标准值，于是对该台变压器进行追踪检测。12月4日在对该主变进行有色谱分析时，发现CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2含量均有明显上升趋势，尤其是CH4、C2H4含量上升幅度较大，C2H2含量达到2.1μL/L。

1.2 分析与论证

三比值法来源于检测充油电气设备，内油、绝缘在故障下，裂解产生气体组分含量。根据浓度与温度，对比其相对关系，筛选出五种特征气体，选取两种溶解度和扩散系数相近的气体，然后形成三个比值，编以不同的代码，这被称为三比值法。来判断变压器故障性质的方法[2]。根据12月1日、3日与5日，总共3次变压器油气相色谱分析，气相色谱检测值及三比值如表1所示。

在GB/T 7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中第十条第2点中，对故障主要方法为三比值法。对应的0 2 2数值表示该变压器的内部，故障点的温度已经高于700℃。在铁芯接地或夹件接地的部位，发生这种故障的可能性较大。根据该变压器历史上的色谱记录，并没有什么太大异常，所以很有可能，是由于落尘或微细颗粒搭接而成。也可能是变压器上的一些金属碎屑，造成铁心多点接地，从而产生循环电流，引起局部温度升高乃至过热，这造成变压器油加速分解直至裂变，形成上述气体。

1.3 检查、试验及处理

为进一步确定故障点，对该主变进行了停运，开始必要的试验检查。用兆欧表测量，测出其铁芯对地的绝缘电阻为几乎为零。详细检查过程如下。直接检查法查，找铁芯接地故障处。吊罩后，再次用MI2077兆欧表测量绝缘电阻，其阻值仍几乎为零。变压器其上部油箱已吊出，观察到铁芯夹件绝缘电阻良好，说明故障点应该在下节油箱与铁芯之间。因该变压器为槽式油箱，在现场不可能将铁芯从油箱中完全吊出，只能沿油箱长、短轴各个方向，仔细查找故障点。由于油箱与夹件间隙过小，只好采用小镜片反光照射或手电筒等方法来查故障点。经反复查找都没有发现故障部位，因此认为该故障点在变压器下节油箱中的更隐蔽处[3]。

加压法查找故障处。原理图如图2所示，先解开铁芯接地引线使其悬空，再将220V电源地线接在下节油箱，随后通过调压器TV开始升压，经试验变压器B把电容器C上的电压升至6kV、绝缘杆M搭到e处，对电容C进行充电。

断开铁芯正常接地点，用交流试验装置给铁芯加压，当增大试验电流时，电压上不去，说明接地点很稳固，必须改变方法。试验原理如图1所示，先将铁芯接地引线解开并悬空，将220V电源地线接在变压器的下节油箱上，然后通过调压器TV升压，经试验变压器B将电容器C上的电压升至6kV，把绝缘杆M搭到e处，对电容C充电。

K-开关；B-调压变压器；C-电容器；BY-故障变压器下节油箱；TY-调压器；M-绝缘杆；N-绝缘杆

图2 采用加压法处理铁芯多点接地线路图

充电后，将绝缘杆M从e点断开，绝缘杆N搭接f点，对接地引线放电。此时变压器要派专人分布各处，观察是否存在冒烟并仔细倾听有无异常响声，发现在变压器油箱底部有青烟冒出，说明该点为变压器铁芯多点接地故障处。第一次放电测到绝缘电阻0.67MΩ，第二次放电测到绝缘电阻350MΩ，证明该变压器的多点接地故障已解决。采用上述方法处理铁芯多点接地，应当注意加电压的仪表、设备及人身的安全。

2 结论

以上事例说明，能否准确判断110kV变压器的故障部位，除了根据气体相色谱分析法和电气法，对采集或试验得出的各种数据，进行相关处理。还需依据内部结构以及运行状态的情况，全面掌控、总体判断，也可以采用，一些具备故障诊断的仪器辅助检查。除了对其接地点的处理外，还应采用吊罩检查、采用直流法或交流法等方法，来解决故障点，在文章实例中，除解决了临时故障点，还需加大变压器局部的绝缘距离，做到永久消除故障。就配电网和农村电网所用设备质量问题频繁、损耗多高于相关规定的问题，减少了不合格产品入网，保障了入网设备质量，将节能減排落到了实处。

参考文献

[1]张庚等.变压器铁心多点接地故障及其诊断[J].华北电力技术，2011.

[2]电力部.DL/T722-2000.电力设备交接和预防性试验规程[M].中国标准出版社.

[3]张占，等.浅评电力变压器的预防性试验[J].电气试验，2009.

[4]曹昌瑞，等.变压器铁心接地故障的诊断及处理[J].青海大学学报，2013.

作者简介：王径迤（1983-），男，北京市人，硕士，工程师，从事设备质量监督工作。