變壓器鐵芯多點接地故障診斷

趙榮杰

寧夏石嘴山供電局，寧夏石嘴山 753000

變壓器鐵芯多點接地故障診斷

趙榮杰

寧夏石嘴山供電局，寧夏石嘴山 753000

變壓器鐵芯有且只能有一點接地，出現兩點及以上的多點接地現象時，極易導致鐵芯故障，進而影響變壓器正常安全運轉性能。本文介紹了變壓器鐵芯故障的類型、相關診斷及其正確的接地方式，來減少因多點接地引起的故障。

鐵芯；變壓器；多點接地故障；診斷

作業狀態的變壓器鐵芯及其附件都處于繞組周圍的不均勻電場內，高壓繞組與低壓繞組之間、低壓繞組與鐵芯之間、鐵芯與變壓器油箱之間都存在著寄生電容，如不接地，鐵芯及其他附件必然感應到一定的電壓，在外加電壓的作用下，當感應電壓大于接地電壓時，則會產生放電現象。這種放電是由于電位差而產生，放電電位差短暫消失，放電停止，然后再產生電位差再放電，如此周而復始。為了避免電壓器內部放電，變壓器鐵芯必須接地，并且只能有一點接地。多點接地，各點之間會形成環流，由于鐵芯芯片間有絕緣電阻，鐵芯自身也有電阻，當環流通過時，將會發熱，而發熱將使油溫上升，變壓器內部產氣速率猛增，局部高溫囤積，如不及時處理，輕則瓦斯繼電器動作，嚴重者接地線燒斷中進而出現放電故障，損壞固體絕緣和油質絕緣強度，造成嚴重后果。鐵芯多點接地有兩個類型：一種是鐵芯不穩定性多點接地，一種是鐵芯穩定性多點接地。確定好鐵芯多點接地的類型才能對其故障僅有有效地診斷和改善。

1 變壓器鐵芯故障的類型

鐵芯是變壓器的基本部件，是變壓器的磁路和安裝骨架。當變壓器鐵芯與額外部件相關聯或者周圍環境不樂觀時，鐵芯故障極易發生。比如，當鐵芯受潮或者受損，鐵芯與油箱殼相碰，油箱內存在金屬異物、金屬粉末，鐵芯夾件紙板與鐵芯柱相接觸、與溫度計座套接觸等等，都是在實際應用中變壓器鐵芯容易出現的故障。但是，大部分故障都是由于人為工作的不細致或者疏忽造成的，如安裝或者修葺變壓器完畢后，工作人員忘記將油箱蓋頂部的定位穩定安置恰當，則會導致鐵芯與油箱接觸造成故障發生。

2 變壓器鐵芯多點接地故障的診斷

變壓器鐵芯多點接地不可忽視，極易導致放電、燒毀變壓器、中斷電源等惡性事故的發生。由于變壓器內部存在磁通路，當變壓器鐵芯發生兩點以上接地現象時，磁通路周圍會發生短路匝，內流會大于環流，各接地點之間也會形成環流。環流的大小主要受兩方面影響：其一，與鐵芯正常接地點位置與故障接地點位置之間距離的大小有關，且成正比。距離遠大，包含的磁通路越多，環流就越大，最大可達數百安。其二，環流的大小還與接地的材料有關，當接地的位置是金屬或者高阻時，環流則會增大。通常說來，只有110kV以上，以及部分35kV的變壓器有外接裝置，大部分鐵芯沒有外引的變壓器，為執行鐵芯診斷操作帶來了很大的不便，也就不易判定其性能故障的類型，不能對癥下藥。常用的變壓器鐵芯多點接地故障測量方法有在線測量、帶電取油、停電測試三個方法，此三個方法互利互補，結合使用效果最佳。

2.1 在線測量法

此法也叫鉗型電流表法。顧名思義，此法是以鉗型電流表為工具，在不需采取斷電的情況下就可測量鐵芯多點接地故障原因，并得以準確的測量結果。在線測量是使用頻率最大的辦法，重在防范故障發生，所以需定時定期測量接地引線電流。首先變壓器投運后應測量并記錄接地電阻阻值，最為初始值。日后定期測量的數值都應與初始值進行比較，若無大幅度差值，則說明無故障接點。測量值應控制在100mA以內，若大于1A且與初始值增加幅度大，則可能是由低阻接地或者金屬接地引起的。

2.2 帶電取油法

此法也稱為色譜分析法。即在不斷電的條件下，對油箱抽樣再加以色譜分析其組成成分來判斷結果。假若總烴明顯增加，而一氧化碳和二氧化碳氣體與以往相比變化不大或基本不變，甲烷、乙烯卻占主要成分，則可能是鐵芯多點接地或鐵芯硅鋼片間維緣損壞，可判斷為裸金屬過熱。若總烴中出現乙炔成分，則可能不穩定型鐵芯多點接地情況。

2.3 停電測試法

即絕緣電阻法。該法是通過2 500V搖表為工具，來搖測鐵心與外殼之間電阻，通過測值來判斷故障原因。當電阻值大于200mΩ時，則鐵芯絕緣正常良好。若測值在200Ω～400Ω之間，且搖表顯示鐵芯與外殼相連，則說明鐵芯存在高阻接地點，此情況需及時處理，清理故障。若測量值為1Ω～2Ω，則發生金屬接地現象，必須對變壓器及時進行處理。

在線測量法和帶電取油法都是在線監測，操作簡單也可及時發現問題，但是結果精確度不佳，而停電測試法雖然操作繁瑣，但是結果精確，可做最后的判定結果。

3 變壓器鐵芯正確接地方式

為了避免變壓器放電分解油箱，以及多點接地造成的環流高溫，國標規定，普通變壓器鐵芯和較大金屬零件都要以油箱為媒介可靠接地，且只能有一點接點；對20 000kW及以上的變壓器，鐵芯接地則要通過油箱上部接通，且保證一點接地。具體做法是將變壓器鐵芯可靠地連接到變電站的主網系中，使鐵芯與大地之間的寄生電容被短接，鐵芯處于零電位狀態。此時電線中的電流稱為帶電電阻對鐵芯的寄生電容電流。眾所周知三相變壓器，三相電壓對稱，所以三相繞組對鐵芯的電容電流之和幾乎等于零。當前，鐵芯硅鋼片之間放置一銅片接地可有效保證一點接地。因為銅片可起到絕緣膜的作用，由此鐵芯的電阻值僅有幾歐到及時歐大小，如此之小的電阻在高壓供電線路中等同于通路。鐵芯接地的方式有四種：其一，上下夾件不絕緣，接地銅片要按著順序通過下夾件和地腳螺絲的形式來接地。其二，上下夾件不絕緣并且二者之間存在拉桿或者拉板時，接地銅片則要和上夾件連接，再經過吊芯螺桿接地。其三，當上下夾件間絕緣時，為避免兩點接地現象發生，要確保在上下鐵軛的對稱位置需分別安裝一銅片來連接夾件，此時接地電流則通過上夾件到鐵芯片再到下夾件的順序接地。其四，當采用接地套管接地時，接地順序則是鐵芯-接地片-上夾件-接地套管-接地。

4 結論

變壓器鐵芯必須接地，才能保證變壓器內的寄生電容不產生電位差，從而遏制斷續放電的現象。確保變壓器接地的唯一性，避免各接地點之間的環流熱量。只有科學合理的變壓器鐵芯接地方式，才可以有效的減少變壓器磨損及事故發生的頻率。相信隨著科技的發展，全新高效的鐵芯接地方式也會隨之誕生。

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1674-6708（2012）59-0055-02