变压器铁芯多点接地情况及影响分析

汪晟达， 徐志刚

（国网无锡供电公司， 江苏 无锡 214000）

1 变压器铁芯结构与接地形式

目前，电网中运行的变压器铁芯结构以三相五柱式为主，包括部分三相三柱式。铁芯一般由硅钢片叠加而成，其接地一般由夹件上引出接地线（片）到外壳上形成。本文主要介绍一些常见的变压器铁芯结构，并对多点接地的原因进行分析，对危害进行介绍。

一般的变压器铁芯由铁芯叠片、绝缘件和铁芯结部件等三个部件构成。铁芯叠片一般采用电工磁性钢带叠加或卷绕而成，而铁芯结部件主要包括夹件、垫脚、撑板、拉带、拉螺杆和压钉等。铁芯结部件能够保障铁芯叠片的紧固，使铁芯满足变压器在正常运行和故障条件下的机械强度要求。铁芯叠片和各附件之间均覆盖有绝缘件，此举可避免铁芯内部形成环流和涡流，消除相互干扰，保证变压器在强电磁环境下稳定运行。

在正常运行过程中，交变磁场存在于各绕组周围，绕组之间、铁芯与绕组之间都会存在电磁感应，从而产生寄生电容，使铁芯产生一个对地的悬浮电位。当悬浮电位达到一定数值时便会击穿铁芯与油箱之间的绝缘，产生间断性的火花放电，长此以往变压器油的绝缘性能和内部的固态绝缘均会受到影响，同时也难以确认变压器在试验和运行中的状态是否正常。为了消除该现象，一般通过把变压器铁芯与外壳可靠连接而与外壳等电位。

如若铁芯存在两个及以上的接地点，则由这些接地点构成的回路在交变磁通作用下形成感应环流，这些环流因接地点的增加而增加，这将导致变压器的空载损耗增大，铁芯升温。当环流足够大时，产生的高温极有可能烧毁接地引线，从而影响变压器正常运行；所以，变压器应该有且仅有一点接地。在接地时，要注意首先是接地连接要可靠，而且在整个变压器全寿命周期都要保证其可靠性；其次，不得形成接地环路，否则环路电流将导致空载损耗增加，甚至发生铁芯局部过热而影响变压器正常运行。

铁芯在一点接地时，如存在其他接地点时，类似于通过接地片而短接铁芯片一样，使得短接回路中有感应环流。如图1所示，如夹件与旁螺杆均有接地点时即会形成环流，环流回路数量与接地点数量形成正比，当然也与其余接地点的位置有关系。

图1 铁芯多点接地时形成的回路

2 变压器铁芯多点接地故障产生的原因

铁芯多点接地的原因多种多样，如安装不善使铁芯接触外壳或者夹件、穿心螺栓座套过长与硅钢片短接、铁芯损伤导致硅钢片间高阻、潜油泵轴承磨损产生的金属粉末造成箱底与铁芯多点接触等，如下页表1所示。

表1 变压器铁芯多点接地的原因

3 变压器铁芯多点接地时的环流及危害

变压器多点接地时，其铁芯内部会产生环流，并对铁芯、绝缘和变压器油产生不利影响，甚至会导致严重事故的发生。

3.1 变压器铁芯多点接地时的环流

通常内部绝缘缺陷和外物入侵会导致铁芯多点接地故障，其后果是铁芯除原接地点外又产生了新的接地，新的接地点所在硅钢片的位置则决定了回路交链磁通的大小。铁芯多点接地的情况很多，形成的等效磁通交链回路大小也大相径庭。简单来说，一台220 kV的变压器，高压侧绕组匝数为650匝，则每匝产生195.41 V的感应电动势，假设铁芯发生两点接地故障，产生的导电回路交链的磁通为正常线圈的一半，则可估算出导电回路感应产生的电动势为97.705 V，假设硅钢片绝缘膜构成的回路电阻为100 Ω，则产生的环流为0.977 A，远大于0.1 A的注意值。过大的电流在铁芯中产生较大热量，进一步破坏绝缘，导致严重事故的发生。

3.2 变压器铁芯多点接地的危害

铁芯如果发生多点接地，芯体会发热，更严重的情况下可能会烧坏。另外，局部过热会造成绝缘油分解产生气体，降低变压器油的绝缘性能，产生的分解气体可能会促使气体继电保护器发生动作。根据国网企业标准Q/GWB 168—2008《输变电设备状态检修试验规程》，有关变压器铁芯类缺陷的分级如表2所示。

表2 变压器铁芯故障或缺陷的分类

4 结论

综上所述，得到以下结论：

一是变压器铁芯多点接地后，将导致放电或内部过热，这将导致相应的特征气体产生，从而影响变压器正常运行；当电流过大时，有可能造成接地线烧毁。

二是变压器在正常工作时接地电流很小，出现接地故障时接地环流与接地故障的位置、导电性质以及是否可靠接地等有关。

三是变压器铁芯因多点接地而出现的过热或放电与故障之间的对应关系还需要进一步深入分析，并结合油色谱化验与铁芯接地电流在线监测等手段综合研判[1-2]。