變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障診斷

包慧

一、變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的故障原因分析

變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障按性質(zhì)可分為兩大類(lèi)：不穩(wěn)定接地與穩(wěn)定接地。

1.具體原因

（1）不穩(wěn)定接地是指接地點(diǎn)接地不牢，導(dǎo)致接地電阻變化較大。而這種情況多數(shù)是由于異物在電磁場(chǎng)作用下形成導(dǎo)電小橋造成接地故障，如變壓器油泥、金屬粉末等。

（2）穩(wěn)定接地即死接地，是指接地點(diǎn)接地過(guò)于牢固，導(dǎo)致接地電阻無(wú)變化，這種情況多數(shù)是由于變壓器內(nèi)部絕緣缺陷以及廠家設(shè)計(jì)以及安裝不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻慕拥毓收希玷F芯穿芯螺桿等各方面原因引起的絕緣破壞。

由以上兩點(diǎn)可以看出造成鐵芯多點(diǎn)接地的原因多在于生產(chǎn)工序以及現(xiàn)場(chǎng)安裝及運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題所引起的。其中變壓器生產(chǎn)過(guò)程中雖然可以排除多點(diǎn)接地的故障，但不排除個(gè)別產(chǎn)品出廠后，到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)出現(xiàn)故障。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)總結(jié)鐵芯多點(diǎn)接地主要原因有以下幾點(diǎn)：（1）硅鋼片保管不當(dāng)造成多點(diǎn)接地，如長(zhǎng)期受潮，使得硅鋼表現(xiàn)出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，氧化膜脫落，造成短路，引起多點(diǎn)接地。（2）鐵芯加工工藝不得當(dāng)引起多點(diǎn)接地故障，如毛刺超標(biāo)，剪切中放置不平，夾有細(xì)小顆粒，導(dǎo)致疊片凹凸不平，破壞絕緣層造成片間短路，引起多點(diǎn)接地事故。（3）運(yùn)輸維護(hù)不當(dāng)，變壓器長(zhǎng)期超容量運(yùn)行，導(dǎo)致絕緣片老化以及巡視監(jiān)測(cè)不及時(shí)，鐵芯局部受熱嚴(yán)重，長(zhǎng)期造成絕緣片破壞，引起多點(diǎn)接地故障。

2.判斷方法

（1）油中溶解氣體氣相色譜分析，對(duì)油中氣體量進(jìn)行氣相色譜分析，是判定變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障最為有效，簡(jiǎn)便的方法。①特征氣體法，變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障所表現(xiàn)的的特征氣體有CH4、C2H6、C2H4、C2H2。根據(jù)統(tǒng)計(jì)C2H4占41.3%-68.4%；CH4占18.2%-40.6%；C2H6占4-19%；C2H2占0-3.4%，即C2H4 >CH4>C2H6>C2H2呈遞減規(guī)律。由此看出C2H4為主要成分時(shí)可以判定變壓器鐵芯出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障。同時(shí)乙炔超過(guò)DL/T596-1996中的注意值時(shí)，可判定接地狀態(tài)為不穩(wěn)定接地或動(dòng)態(tài)接地。②三比值法，此方法是利用5中特征氣體的3對(duì)比值來(lái)判斷變壓器故障性質(zhì)方法。該方法中有三組編碼與變壓器鐵芯故障有關(guān)即0、2、0，0、2、1，0、2、2.通過(guò)以往故障判定實(shí)踐證明三比值法診斷變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障較為準(zhǔn)確③四比值法，這種方法是利用五種氣體的4對(duì)比值來(lái)判斷變壓器故障的方法，以鐵件或油箱中出現(xiàn)不平衡電流來(lái)判斷變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故常，依據(jù)為：CH4/H2=1～3，C2H6/C2H4<1，C2H4/C2H6≥3，C2H2/C2H4<0.5.④計(jì)算產(chǎn)氣率，可判斷變壓器有無(wú)故障以及故障發(fā)展速度，當(dāng)有中溶解氣體相對(duì)產(chǎn)氣速率大于10%/月時(shí)，并且乙炔為主要成分時(shí)，則可判定變壓器內(nèi)部出現(xiàn)鐵芯接地故障。

（2）電氣法①測(cè)量接地電流，如果變壓器鐵芯是通過(guò)套管引出而接地，則可用鉗形電流表測(cè)量引線中電流來(lái)判斷鐵芯是否存在多點(diǎn)接地。正常情況下，此點(diǎn)電流很小，如果鐵芯存在故障，鐵芯主磁通過(guò)周?chē)喈?dāng)于短路匝存在，匝內(nèi)流過(guò)環(huán)流，其值決定與故障點(diǎn)與正常接地點(diǎn)的相對(duì)位置，即短路匝中包圍磁通多少。其最大電流可達(dá)到數(shù)百安，這與變壓器所帶負(fù)荷情況有關(guān)。采用鉗形電流表測(cè)電流時(shí)應(yīng)注意消除干擾。或采用抗干擾鐵芯電流測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量時(shí)不用拆接地引線，只要將專(zhuān)用鉗鉗住接地引線即可獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。②超聲波探測(cè)，此類(lèi)方法適用于鐵芯多點(diǎn)接地動(dòng)態(tài)情況下。

（3）停電電氣測(cè)試分析法①正確測(cè)量各級(jí)繞組的直流電阻，若各組數(shù)據(jù)未超標(biāo)，并且各相之間，各相與歷次測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果無(wú)明顯偏差，則可以排除電氣回路內(nèi)故障。②測(cè)量絕緣電阻，為更準(zhǔn)確的判斷鐵芯多點(diǎn)接地，可斷開(kāi)接地線，使用2500V兆歐表對(duì)鐵芯接地套管測(cè)量絕緣電阻，由此判斷接地程度。

二、變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的正確方式及處理方法

（一）正確方式

目前廣泛應(yīng)用鐵芯硅鋼片間放置銅片的方法接地，雖然每片之間有絕緣膜，但仍然視作整個(gè)鐵芯接地，從鐵芯兩端可以測(cè)出其電阻值比較小，一般不超過(guò)幾十歐姆，在高壓電場(chǎng)中可視為通路，因此鐵芯只需一點(diǎn)接地。鐵芯接地方式主要有以下幾種：1當(dāng)上下夾件間有拉桿或拉板且不絕緣時(shí)，接地銅片連接到上夾件，再由上夾件經(jīng)吊芯桿接地。2上下夾件不絕緣時(shí)，接地銅片從下夾件經(jīng)地腳螺絲接地。3上下夾件間絕緣時(shí)，在上鐵軛的相應(yīng)位置各插一接地銅片連接夾件，由上夾件經(jīng)過(guò)鐵芯片至下夾件在接地。4采用接地套管時(shí)，鐵芯經(jīng)接地片至上夾件與接地套管連接接地。

（二）處理方法

1.對(duì)吊芯細(xì)致檢查

對(duì)變壓器鐵芯可接地部分進(jìn)行重點(diǎn)檢查，采用吊開(kāi)變壓器箱殼進(jìn)行檢查是最常用的辦法。同時(shí)為了減少變壓器內(nèi)部在空氣中的暴露時(shí)間，一般進(jìn)行如下檢查（1）部分測(cè)量各夾件或穿心螺桿對(duì)鐵芯的絕緣達(dá)到逐步縮小故障查找范圍。（2）仔細(xì)檢查各間隙、槽部重點(diǎn)部位是否存在螺帽，硅鋼片缺失以及金屬顆粒等雜物。（3）清除鐵芯或絕緣墊片上的鐵銹以及油泥，對(duì)鐵芯底部進(jìn)行清理。（4）敲擊夾件，同時(shí)用搖表監(jiān)測(cè)，檢查是否存在動(dòng)態(tài)接地點(diǎn)。

2.采取放電沖擊措施

由于變壓器內(nèi)部不易在空氣中暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以及現(xiàn)場(chǎng)情況制約一時(shí)無(wú)法找到接地點(diǎn)情況下，特別是由于鐵銹焊渣等懸浮，油泥造成的多點(diǎn)接地，更是難以查找。在變壓器停止運(yùn)行的情況下，對(duì)于此類(lèi)故障可采用放電沖擊方式進(jìn)行故障排除，具體方法如圖一所示。將K接鐵芯正常接地點(diǎn)，利用兆歐表對(duì)電容進(jìn)行充電60s，然后將刀閘開(kāi)關(guān)K導(dǎo)向放電回路，電容對(duì)鐵芯接地故障點(diǎn)放電，然后測(cè)試鐵芯絕緣電阻，如果電阻值恢復(fù)正常則故障排除，同時(shí)由于變壓器鐵芯底部絕緣層較薄，所以沖擊電流不宜過(guò)大。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的分析、診斷應(yīng)結(jié)合各種測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷，同時(shí)運(yùn)行中的變壓器應(yīng)在鐵芯接地線上安裝電流表，以方便故障及時(shí)的發(fā)現(xiàn)。特別是放電沖擊消除接地現(xiàn)象后，更應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

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