對變壓器鐵芯多點接地故障的分析及處理

王秋榮

國網黑龍江省電力有限公司佳木斯供電公司 佳木斯 154000

對變壓器鐵芯多點接地故障的分析及處理

王秋榮

國網黑龍江省電力有限公司佳木斯供電公司 佳木斯 154000

本文詳細介紹了變壓器常發性故障—鐵芯多點接地的幾種類型及成因，從而提出變壓器鐵芯多點接地故障的分析處理程序并列舉了兩個處理實例進行說明。

變壓器；鐵芯；接地；故障；程序

變壓器的繞組和鐵芯是傳遞、變換電磁能量的主要部件。保證它們的安全是變壓器可靠運行的關鍵。統計資料表明因鐵芯問題造成故障，占變壓器總事故中的第三位。鐵芯多點接地會在接地點形成閉合回路，造成環流，引起鐵芯局部過熱導致絕緣油分解，還可能使接地片熔斷或燒壞鐵芯，導致鐵芯電位懸浮，產生放電，甚至損壞變壓器[1]。因此準確、及時地診斷與處理變壓器鐵芯多點接地故障，對保證變壓器的安全運行具有重要意義。

一、變壓器鐵芯多點接地故障的類型和成因

變壓器鐵芯多點接地故障按接地性質可分為兩大類：不穩定接地和穩定接地。[2]1、不穩定接地是指接地點接地不牢靠，接地電阻變化較大，多是由于異物在電磁場作用下形成導電小橋造成的接地故障，如變壓器油泥、金屬粉末等。2、穩定接地（也稱死接地現象）是指接地點接地牢靠，接地電阻穩定無變化，多是由于變壓器內部絕緣缺陷或廠家設計安裝不當造成的接地故障，如鐵芯穿芯螺栓、壓環壓釘等的絕緣破壞等[3]。

二、變壓器鐵芯多點接地故障的分析處理程序

變壓器鐵芯多點接地故障的分析處理分如下四個步驟

1、試驗數據分析，判斷是否存在鐵芯多點接地故障

試驗數據分析包括變壓器油色譜數據分析和電氣測量數據分析。

1.1 色譜數據分析：目前，用油中溶解氣體色譜分析方法是監測變壓器鐵芯多點接地故障最簡便、最為有效的方法。常用的是“三比值法”和德國“四比值法”。由于三比值法只能在變壓器油中溶解氣體各組分含量超過注意值或產氣速率超過限值方可進行判斷，不便于在故障初期進行判別，因此建議使用“四比值法”進行判斷。利用五種特征氣體的四對比值來判斷故障，在四比值法中，以“鐵件或油箱中出現不平衡電流”一項來判斷變壓器鐵芯多點接地故障，其準確度是相當高。

判據為：CH4/H2＝1～3；C2H6/C2H4＜1；C2H4/C2H6≥3；C2H2/ C2H4＜0.5。其中CH4、H2、C2H6、C2H4、C2H2為被測充油電氣設備中特征氣體的含量（ppm）。

滿足判據條件即可判定為鐵芯多點接地故障。

1.2 電氣測量數據分析：變壓器正常運行時，可在變壓器鐵芯外引接地套管的接地引下線上用鉗型電流表測量引線上是否有電流，正常情況下此電流很小，為mA級（一般小于0.3A），當存在多點接地故障時，環流上升到“A”級，最大電流可達數百安培，通過測量環流便能對鐵芯接地故障進行判斷。

當設備停止運行時，斷開鐵芯引出接地線，用2500V兆歐表對鐵芯接地套管測量絕緣電阻，如電阻值為零或與歷年數據相比較其值降低很多，則表明變壓器內部可能存在鐵芯多點接地，此時應正確測量各級繞組的的直流電阻，若各組數據未超標，且各相之間與歷次測試數據之間相比較無明顯偏差，變化規律基本一致，則可排除故障部位在電氣回路內，從而確認主變鐵芯多點接地故障。

2、設備運行狀況分析，判斷鐵芯多點接地故障類型

在確認了變壓器鐵芯確實存在多點接地故障，則應對變壓器的運行狀況進行分析，判斷鐵芯多點接地故障的類型，以便于確認應急措施及處理方案。

首先應查詢變壓器投運的時間、負荷情況、有無突發故障或沖擊等，其次是變壓器歷史運行情況，安裝試驗記錄等，綜合以上因素再結合色譜分析、電氣試驗數據進行判斷，確認鐵芯接地故障的類型。如變壓器鐵芯電阻突然降低，色譜分析數據無異常，而變壓器長時間沒有運行，則可能是由于油泥沉淀導致鐵芯多點接地，屬于不穩定接地故障，對應采取措施消除即可。

3、采取應急措施，排除不穩定接地故障，限制鐵芯多點接地故障發展

在確認了變壓器鐵芯多點接地故障的類型后，應根據現場情況及故障類型采取應急措施，從而排除不穩定接地或限制故障的發展。

對于不穩定接地故障，在設備停運的情況下，可采用電容放電沖擊法排除故障，方法如下：如圖一，將K接于鐵芯正常接地點（變壓器鐵芯接地引出線斷開），利用兆歐表對電容進行充電約60S后，將刀閘開關K倒向放電回路，電容對鐵芯接地故障點放電，然后測試鐵芯絕緣電阻，如電阻值恢復正常則故障排除，否則重復充放電過程幾次即可排除故障。由于變壓器鐵芯底部絕緣墊塊較薄，采取的沖擊電流不宜過大，避免發生擊穿。

對于變壓器出現多點接地故障，但不能退出運行者，則應加強監視，并采取臨時措施，限制接地故障的發展。①縮短變壓器色譜分析周期，監視故障點的產氣速率②定期測量鐵芯的接地電流，如故障電流較大可臨時打開地線運行，但應加強監視，避免故障點消除后鐵芯出現懸浮電位，產生放電現象③對于不穩定接地，可在鐵芯接地引出線中串入一個可調電阻，將電流限制在1A以下。

4、停電檢修，徹底排除鐵芯多點接地故障

如故障很嚴重，且有不斷發展的趨勢，嚴重威脅設備安全，在條件允許下，可對變壓器進行吊罩檢修，徹底排除故障。

在吊罩檢修查找故障時，應遵循以下幾個步驟：①外觀檢查。檢查鐵芯與夾件支板是否相碰，硅鋼片是否有波浪鼓起，上下夾件與鐵芯之間、鐵芯柱與拉板之間有無異物，夾件與油箱壁是否相碰，下鐵軛與箱底是否有異物橋接短路等，如未發現異常，則進行下一步試驗②直流法。將鐵心與夾件的連接片打開，在鐵軛兩側的硅鋼片上通人6V的直流，然后用直流電壓表依次測量各級硅鋼片間的電壓，當電壓等于零或者表針指示反向時，則可認為該處是故障接地點。③交流法。將變壓器低壓繞組接人220—380V交流電壓，高壓側與中壓側短路接地，此時鐵心中有磁通存在。如果有多點接地故障時，用毫安表測量會出現電流(鐵心和夾件的連接片應打開)。用毫安表沿鐵軛各級逐點測量，當毫安表中電流為零時，則該處為故障點。這種測電流法比測電壓法準確、直觀。若用②③兩種方法，仍查不出故障點，最后可確定為鐵心下夾件與鐵軛階梯間的木塊受潮或表面有油泥。將油泥清理干凈后，進行干燥處理，故障可排除。—般對變壓器油進行微水分析可發現是否受潮。④鐵心加壓法。就是將鐵心的正常接地點斷開，用交流試驗裝置給鐵心加電壓，若故障點接觸不牢固，在升壓過程中會聽到放電聲，根據放電火花可觀察到故障點。當試驗裝置電流增大時，電壓升不上去，沒有放電現象，說明接地故障點很穩固，此時可采用下述的電流法。⑤鐵心加大電流法。也是將鐵心的正常接地點斷開，用電焊機裝置給鐵心加電流。當電流逐漸增大，且鐵心故障接地點電阻大時，故障點溫度升高很快，變壓器油將分解而冒煙，從而可以觀察到故障點部位。故障點是否消除可用鐵心加壓法驗證。

三、兩起變壓器鐵芯多點接地故障的分析處理實例

3.1 實例1

新民220KV變電所2#主變2004年10月9日預試時發現其鐵芯絕緣

電阻為0MΩ，遂按照鐵芯多點接地處理程序處理。

從下表1可以看出新民220KV變電所2#主變色譜分析數據無明顯變化，變壓器內部無過熱現象發生。

表1：新民220KV變電所2#主變色譜分析數據對比表

從表2可以看出新民220KV變電所2#主變鐵芯絕緣電阻2002、2003年良好，2004年預試時突然降低，電阻為0MΩ，存在多點接地故障。

表2：新民220KV變電所2#主變鐵芯絕緣電阻數據對比表

調閱新民220KV變電所2#主變運行記錄發現由于新民220KV變電所2#主變負荷較小，新民220KV變電所2#主變2004年7月起停止運行至10月預試時，判斷接地故障屬于不穩定接地，可能是由于長期不運行，油泥或金屬粉末短接導致鐵芯多點接地故障的發生，可以利用電容沖擊法解決。

2004年10.10日，采用2500V兆歐表，50uF電容充電60秒后升壓至370V對鐵心放電，變壓器內一聲悶響，測試鐵心絕緣電阻恢復到8KΩ，再次對電容充電至500V進行放電沖擊，變壓器內再次傳來一聲悶響，鐵心絕緣電阻恢復到1500MΩ，結果正常，將變壓器潛油泵全開30分鐘循環后，鐵心電阻無變化，故障徹底消除。

3.2 實例2

達蓮河220KV變電所2#主變長期鐵芯絕緣電阻接近0MΩ，按照鐵芯多點接地處理程序分析，從表3看其色譜分析數據無明顯變化，變壓器內部無過熱現象發生。

表3：達蓮河220KV變電所2#主變色譜分析數據對比表

從表4可以看出達蓮河220KV變電所2#主變鐵芯絕緣電阻歷年處于接近0MΩ，存在多點接地故障。

表4：達蓮河220KV變電所2#主變鐵芯絕緣電阻數據對比表

由于達蓮河220KV變電所2#主變鐵芯多點接地故障長期存在，調閱達蓮河220KV變電所2#主變運行記錄無異常現象，無法有效區分接地類型，遂加強了對達蓮河220KV變電所2#主變的監視工作，堅持對運行中鐵芯接地電流進行監視(電流值為3mA，在允許范圍內)，并安排停電吊罩檢修。

2004年12 月9日對達蓮河220KV變電所2#主變吊罩檢修，首先外觀檢查，發現變壓器下鐵軛與箱底有金屬屑橋接短路現象，清除金屬屑并用變壓器油沖洗箱底后測試鐵芯絕緣電阻，絕緣電阻恢復到3000 MΩ，故障排除。

四、結束語

出現變壓器鐵芯多點接地故障應及時、準確地診斷故障類型，確定相應的處理方式，對于油泥等不穩定接地故障，不宜盲目采取吊罩檢修方法，可用電容沖擊法排除，以免造成人力資源的浪費和停電損失。

[1]馬良騰，王守杰.變壓器鐵心多點接地故障的原因及處理. 電子技術，1999，23(3)：44-46.

[2]閻永明.變壓器鐵心多點接地故障的檢測與處理.山西電力技術，2001/01

[3]查軍.變壓器鐵心故障的分析及處理.高電壓技術，2002/03

4.3 水下氣囊助浮綁扎

入水前，鋼管上綁扎氣囊，使鋼管與氣囊負浮力約為其自重的10%。綁扎的氣囊要緊靠管道頂部，這樣可以減少水流的阻力。因水流速度中間最大，水面其次，水底最小，而管道基槽內的水流較弱，管頂綁扎的助浮氣囊及沉管受水流的影響不大。

出運氣囊的規格為：直徑1.5m、長度18m的特制氣囊。一個氣囊的排水量31.8m3，100m鋼管自重99t，由于每個氣囊的重量約3.5t，故每100m鋼管綁扎3個氣囊即可，氣囊布置在原水輸水鋼管頂部。

4.4 水底拖運

拖引船泊就位，對岸拖引鋼纜與管道軸線一致。水底鋼管拖動時，鋼管頭部采用鋼板封堵，并且用浮吊船將鋼管頭部吊至高于河床底部0.5m左右，始終保持抬頭狀態，通過測量和潛水員的探摸來控制管頭，使鋼管頭部不鉆入沙土中，減少拖管的阻力。如發現拖引力增大，適當增加氣囊浮力。沿著拖拽鋼管管身每間隔50m設定一根標桿，每拖引50m，測量管道頭部、管身座標一次，防止管頭、管身偏離設計軸線。如發現標桿偏離設計軸線，則采用錨纜和起重船及時調整，確保管道能安裝在基槽的正確位置上。

考慮水流影響造成回淤量增加，從而使拉力增大，擬分派3組潛水員分段水下維護、檢查、清淤。如發現局部回淤量高于施工允許的誤差，潛水員將用水下吸泥器和高壓水槍及時把回淤清除。

每一個循環拖管長度為240m（有時160m），每拖運50m要測量一次鋼管頭部的坐標、中間的鋼管通過浮標、測桿每隔100m進行復檢一次，保證管線不偏離軸線。考慮水流影響，選擇低平潮拖運。

每次發射管道長度和拖管長度相對應，拖運速度要慢，陸上、水下、對岸指揮要統一進行。

5.結束語

氣囊在底拖法施工海底鋼制管道中的作用分為兩部分，第一是陸上出運時，在鋼管下面合理鋪設氣囊并適當充氣，拖拉鋼管時，利用氣囊滾動協助出運；第二部分是水下拖拉部分，在鋼管上按預定方案綁扎好氣囊，減小管道負浮力，從而降低鋼管與基槽之間的摩擦力，以防止防腐層破壞。助浮氣囊和滾動氣囊的應用不但確保了工程質量安全，簡化了施工工藝，大大降低了對牽引設備的要求，而且降低了施工成本，加快了施工進度。

This paper gives a particular description of the reason about that there are some thing wrong with transformer’s iron-core put to earth in some points. So it proposes the program about analyse and settle the problem of transformer’s iron-core put to earth in some points，and gives two examples to explain them .

Transfomer ， Iron-core， Cut to earth ，Fault，Program