造成变压器铁芯多点接地的原因及处理方法探讨

何秉泽，陈子辉，朱文超，李显荣

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东 江门 529000）

0 引 言

变压器作为电力系统的核心设备之一，其正常运行对整个电力系统的稳定性、可靠性、经济性都有着非常重要的影响。而铁芯是变压器的重要组成部分，其在变压器内部承担着支撑和固定线圈的重要作用。然而，如果铁芯出现多点接地，会严重危及变压器的正常运行，给电力系统带来严重的安全隐患。铁芯多点接地可能会导致变压器发生局部短路、过热、火灾等故障，甚至可能会对变压器及周边设备造成不可逆的损害。因此，探讨变压器铁芯多点接地的故障原因和处理方法，对于保障电力系统的安全、稳定运行具有十分重要的现实意义。

1 造成变压器铁芯多点接地的原因

1.1 油纸绝缘老化

油纸绝缘是变压器中最常见的绝缘形式。在变压器正常工作期间，油纸绝缘系统不断受到电场、热场、机械应力、化学反应和湿度等因素的影响，这些因素导致油纸绝缘老化。油纸绝缘老化是造成变压器铁芯多点接地的主要原因之一，主要表现为纸层破裂、变压器油中产生大量的沉淀物和有机酸等，使得油质变差、击穿电压降低，从而引起铁芯局部放电、电晕放电，导致铁芯局部电势升高，形成局部电场。当局部电场强度超过绝缘强度时，铁芯表面就会出现放电击穿，形成局部短路，最终导致铁芯多点接地。变压器铁芯多点接地不仅会导致设备故障，影响供电质量，同时还会对人员和设备安全造成威胁。

1.2 绝缘油水分离

绝缘油是变压器中常用的绝缘介质，而绝缘油中会存在水分。如果变压器密封不严或长期运行后，水分会逐渐分解油纸绝缘，加速绝缘老化。同时，如果变压器运行时温度过高或过载，也会导致绝缘油中水分蒸发，从而引发油水分离现象[1]。油水分离后，变压器内部产生了空气间隙，使得局部放电易于在铁芯表面形成多点接地故障。因此，绝缘油水分离是造成变压器铁芯多点接地的另一个主要原因。

1.3 过电压冲击

过电压冲击是造成变压器铁芯多点接地的另一个重要原因。在电力系统中，可能会发生各种类型的过电压，如雷电、电网短路等。这些过电压会产生瞬时高电压冲击，对变压器绝缘系统造成损害。在高电压作用下，绝缘介质中的空气或其他气体会被电离，从而形成气体放电。放电产生的等离子体会产生瞬时高温和高压，对绝缘材料造成损害，从而导致绝缘老化和绝缘性能下降。当绝缘老化严重时，就可能出现铁芯多点接地的情况，造成变压器运行不稳定，甚至引发事故[2]。

1.4 空气湿度过高

空气湿度过高也是导致变压器铁芯多点接地的原因之一。当变压器运行在潮湿的环境中时，绝缘材料容易吸收水分，导致其电气性能下降，从而增加了铁芯的漏电流。同时，潮湿的环境也会促进变压器绝缘油的氧化，降低其绝缘能力，从而导致变压器铁芯多点接地的风险增加。此外，潮湿的环境还会加速铁芯的腐蚀，进一步削弱绝缘性能。

1.5 雷电击中

由于变压器的特殊位置和体积，往往成为雷电攻击的目标。当雷电电荷聚集到一定程度时，会产生电场强度极高的电流放电，此时电流会通过变压器的绕组和铁芯。由于电流的瞬时高峰值和频率，将会导致铁芯的局部过载和损伤。同时，电弧的热效应也会使变压器油中的气体和湿度增加，加剧了油纸绝缘的老化与氧化，最终导致铁芯出现多点接地问题。

2 变压器铁芯常见的故障类型

2.1 铁芯局部短路

铁芯局部短路是变压器铁芯常见的一种故障类型，也被称为铁芯接地。该故障通常由铁芯内部的绝缘材料老化或受潮引起的局部电气短路所导致。铁芯局部短路的表现为铁芯接地，会导致变压器出现漏电流增大、温度升高等异常现象，严重时还会造成变压器绝缘层击穿、起火等严重后果。因此，及时发现和处理铁芯局部短路故障对于保障变压器安全运行至关重要[3]。处理方法包括更换受损的铁芯部分或整个铁芯，进行绝缘处理等。同时，通过对变压器的定期维护和检测，可以有效预防铁芯局部短路故障的发生。

2.2 铁芯缺陷

变压器铁芯缺陷是指铁芯表面或内部存在缺陷，这些缺陷可能会导致铁芯局部过热和局部放电。常见的铁芯缺陷有以下几种：（1）铁芯表面划痕或凹槽，这些缺陷可能由铁芯运输、安装或维护引起，会在铁芯表面形成局部热点，导致局部放电和氧化，进一步加剧铁芯缺陷；（2）铁芯表面锈蚀，铁芯表面的锈蚀可能由于湿度、氧化或化学污染等引起，锈蚀可能会削弱铁芯的磁导率和热导率，并引起铁芯局部热点和局部放电；（3）铁芯内部有气泡或杂质，可能会在变压器运行过程中产生应力和热点，这些应力和热点可能会引起铁芯局部短路或局部放电，从而导致铁芯故障。

2.3 铁芯过渡短路

变压器铁芯过渡短路是指在变压器铁芯中存在高磁通密度的位置，磁通密度过高时，铁芯中会出现饱和现象，此时铁芯的磁阻急剧下降，从而引起铁芯中的涡流过大，导致铁芯温度升高。长时间的过渡短路会导致铁芯热损伤、变形或烧毁，从而影响整个变压器的正常运行。过渡短路可能是铁芯结构缺陷、变压器电路设计缺陷或者负载电流过大等多种因素造成的。为了避免过渡短路的发生，变压器设计中需要考虑磁路的优化，以尽量避免磁通密度过高和饱和现象的出现。此外，对于运行中的变压器，也需要进行定期的检测和维护，以确保铁芯中不存在过渡短路的情况，从而保证变压器的安全运行和使用寿命。

2.4 铁芯磁饱和

变压器铁芯磁饱和是变压器运行过程中常见的故障类型之一。当变压器中的磁通密度过大时，铁芯磁路中的磁感应强度会接近饱和磁感应强度，导致铁芯磁阻突然减小，进而造成铁芯的铁磁饱和。这会使得铁芯产生剧烈的震动和噪声，同时也会产生大量的热能，严重时会引起变压器温升过高。铁芯磁饱和的主要原因是过载运行或突发的故障电流，如短路或接地故障。此外，变压器中的谐波电流和母线电压波动等也可能会导致铁芯磁饱和。

3 变压器铁芯多点接地的处理方法

3.1 更换绝缘油纸

变压器铁芯多点接地是一种严重的故障，需要及时处理。其中，更换绝缘油纸是处理这种故障的常用方法。具体步骤包括：（1）测量绝缘电阻值，以确定绝缘的状态，一般要求绝缘电阻值应在1 mΩ 以上，如果不符合要求，则需要更换绝缘油纸；（2）拆卸变压器外壳，将变压器外壳拆卸下来，将绕组、油纸和铁芯进行清洁，确保更换绝缘油纸时表面干净[4]；（3）更换绝缘油纸，将铁芯上的绝缘油纸逐一拆卸下来，检查铁芯表面是否有损伤或腐蚀，如果有则需要进行修复，然后用新的绝缘油纸覆盖铁芯表面，并使用压力进行压实；（4）加注绝缘油，更换完绝缘油纸后，需要加注新的绝缘油，在加注之前，需要进行筛选、干燥和过滤，确保绝缘油的纯净度；（5）检测绝缘电阻值，更换绝缘油纸后，需要再次测量绝缘电阻值，确保绝缘性能符合要求；（6）组装变压器，完成绝缘油纸更换和绝缘油加注后，需要将变压器组装好，并进行各项测试，确保安全可靠。

3.2 增加防雷措施

增加防雷措施是预防和处理变压器铁芯多点接地的重要方法。雷电是造成变压器绝缘损坏和铁芯多点接地的主要原因之一，因此加强防雷措施可以有效减少雷电对变压器的影响。一般来说，防雷措施主要包括2 个方面，一方面是对变压器本身进行保护，另一方面是对变压器周围环境进行保护。

对于变压器本身，可以采取如下措施：（1）安装避雷针和避雷网，避雷针和避雷网可以将雷电引到地面上，避免对变压器产生直接影响；（2）安装过电压保护器，过电压保护器可以在过电压时自动切断电路，避免过电压对变压器造成损害；（3）增加绝缘层，可以在变压器绝缘层表面涂覆一层绝缘漆或绝缘涂料，增加绝缘强度，提高变压器的耐雷电能力。

对于变压器周围环境，可以采取如下措施：（1）减少金属材料的使用，在变压器周围尽量少使用金属材料，降低变压器受雷电影响的可能性；（2）加强接地，合理接地可以有效降低雷电对变压器的影响；（3）安装遮蔽物，可以在变压器周围安装遮蔽物，如遮阳篷、雨棚等，减少雷电直接打击变压器的可能性。

3.3 减少过电压冲击

变压器铁芯多点接地是一种常见的故障，对电力系统的安全和稳定运行会带来重大影响。除了检测铁芯多点接地的方法，及时采取适当的处理方法也非常关键。其中，减少过电压冲击是一种有效的方法。在设计和操作变压器时，应合理设置电气保护装置，防止外部过电压对变压器造成损害。此外，还可以加装避雷针等雷电保护装置，以保证变压器安全可靠运行。在使用变压器时，还需要注意合理安装和维护绝缘设备，及时更换老化的绝缘材料，保证绝缘设备的良好状态。如果发现变压器铁芯出现多点接地的情况，则需要及时进行检测并采取相应的处理措施，避免故障范围进一步扩大，对电力系统造成更严重的影响[5]。

3.4 降低空气湿度

当变压器铁芯存在多点接地时，降低空气湿度也是一种常用的处理方法。空气中湿度过高会导致绝缘材料受潮、渗漏电流增大等问题，加速了变压器绝缘老化，从而增加了变压器铁芯多点接地的风险。因此，控制空气湿度可以有效减少铁芯多点接地的发生。在实际应用中，一般会在变压器周围安装除湿器、通风装置或者空气干燥机，通过吸收或减少空气中的湿气，达到控制空气湿度的目的。

另外，还可以采用保护绕组绝缘的方法来减少因空气湿度过高而导致的铁芯多点接地。例如，在绕组外部添加一层防潮绝缘层，可以减少外部潮气对绕组绝缘的影响。同时，在绕组内部也可以使用防潮材料对绕组进行封装，从而减少湿气的渗透。这些措施可以有效减少铁芯多点接地的发生，延长变压器的使用寿命。

4 结 论

在变压器运行中，铁芯多点接地是常见故障，可能会导致严重的电力事故。本文详细阐述了造成变压器铁芯多点接地的原因、检测方法以及处理方法，包括更换绝缘油纸、增加防雷措施、减少过电压冲击、降低空气湿度等。这些方法可以有效预防和解决铁芯多点接地故障，未来的研究方向需要更加关注新型绝缘材料的研发和应用，提高变压器的绝缘能力，从而进一步减少铁芯多点接地故障的发生。此外，智能监测技术也是未来研究的重要方向，用以实现变压器的远程监测和预警，及时发现并处理铁芯多点接地等故障。