變壓器鐵芯多點接地故障問題的分析與維修處理

黃偉均

摘 要：在電力系統中，變壓器極為重要，它是保證電力系統穩定運行的重要設備之一。在電力系統運行的過程中，受多種因素的影響，變壓器經常會發生故障，其中，多點接地故障較為常見。簡要分析了電壓器鐵芯多點接地故障中的常見表現和問題出現的原因，基于此，總結了相應的維修處理措施，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：電力系統；變壓器；多點接地故障；電壓器鐵芯

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.154

電力變壓器是電力網中主要的靜態電力設備之一，它是由鐵芯、繞組和箱體等組成的，這些結構相互配合、相互作用。如果變壓器的安裝、維護等工作存在操作不規范、不嚴謹的情況，就可能導致絕緣體、接地套管等部位的變壓器鐵芯出現多點接地的問題。因此，在維護和管理電力變壓器的過程中，要注重對鐵芯多點接地故障的分析和處理，及時解決鐵芯多點接地故障，從而為變壓器的穩定運行提供保障。

1 改善變壓器鐵芯多點接地故障

1.1 故障出現的主要位置

變壓器鐵芯多點接地故障多出現在以下幾個位置：①鐵芯夾件，變壓器中的夾片、夾具是故障易發的部位。這主要是因為沒有完整地把接地銅片連接到夾具或者夾片上，導致夾具到變壓鐵芯之間的距離過短，出現放電現象。②鐵芯絕緣體。一般情況下，變壓器中的絕緣體會受雨水的影響，在安裝和運維的過程中，很容易忽視對雨水、滲水等情況的預防、處理，導致絕緣體出現膨脹或解潮的現象，使絕緣體出現搭接的情況，進而引發鐵芯多點接地故障。③硅鋼片。在溫度、外力的影響下，硅鋼片可能會變形。在制造硅鋼片的過程中，如果沒有進行嚴箍和對齊操作，就會使硅鋼片彎曲，進而出現多點接地故障。④接地套管。在變壓器中，接地套管有重要的作用。而在溫度或外力的影響下，接地套管可能會出現變形、開裂等現象，變壓器中存在雜物，使鐵芯多點接地有搭接，從而引發多點接地故障。

1.2 常見故障類型及其成因

總的來說，變壓器多點接地故障主要有以下幾種：①安裝變壓器時有疏忽，鐵芯觸碰到了殼或夾件；②穿芯螺栓鋼座套的長度過長，使硅鋼片發生短接；③鐵芯絕緣體受到損傷時，鐵芯會出現高阻多點接地故障；④潛硅軸承被磨損時，會產生金屬粉末，形成橋路，導致箱底和鐵軛出現多點接地故障。

導致鐵芯出現故障的原因主要有3個：①加工接地片時，加工工藝和設計不夠規范，導致短路情況的出現；②變壓器中的其他附件也可能引發多點接地故障；③安裝變壓器時，稍有疏忽，就會導致主變中出現金屬異物，出現由鐵芯帶來的毛刺，進而出現鐵銹、焊渣等，引發接地故障。

2 故障檢測和處理方法

2.1 檢測方法

2.1.1 分析應用試驗數據

2.1.1.1 應用色譜數據分析方法

通過分析油中溶解的氣體色譜對數據，在沒有停電的情況下，對變壓器中的油色譜進行試驗和跟蹤，判斷變壓器中是否有鐵芯多點接地故障出現。一般情況下，如果變壓器中存在鐵芯多點接地故障，則色譜分析結果如下：①烴的總含量超出國家規定的1.50×10-4注意值；②總烴產氣的速率在國家規定的注意值，乙烯呈急劇增長的趨勢；③應用三比法可知體征氣體編碼為0，2，2；④估算故障點的溫度在700～1 000 ℃之間。

當色譜分析出現以上幾種特征時，并證實不存在分解開關接觸不良、油泵故障等情況，則可判定為變壓器發生了鐵芯多點接地故障。

2.1.1.2 分析電氣測量數據的方法

這種方法有環流測量法和測量絕緣電阻2種。當變壓器運行時，可應用鉗型電流表測量接地套管接地引下線處的電流，如果正常，則該處電流的數值較小。如果存在多點接地故障，則此處環流數值可達到A級，嚴重情況時可達數百安培。

對于測量絕緣體電阻這種方法，需要設備停止運行，斷開鐵芯，引出接地線，再應用2 500 V的兆歐表測量鐵芯接地套管處的絕緣電阻。測量后，需將數據與歷年數據、零電阻進行比較，如果發現此處電阻值比較低，則變壓器可能存在鐵芯多點接地故障。出現這種情況時，應該準確測量繞組中的直流電阻。如果得到的數據符合相對標準，且數值處于偏小的狀態，有一定變化規律，則可明確電氣回路中沒有故障，從而進一步確定變壓器鐵芯多點接地故障。

2.1.2 分析設備的運行狀況

這種方法需要在故障已經出現時使用，具體應用時，可從以下2個方面入手：①從變壓器的運行時間、具體負荷情況、故障出現的情況、外力作用等方面入手分析；②參考變壓器的運行記錄、實驗數據，確定故障的具體類型。一般情況下，如果變壓器不運行的狀況持續較長時間，變壓器鐵芯電阻突然降低，色譜分析顯示正常，則屬于不穩定性故障，可能是由油泥沉淀引起的。

2.2 故障處理方法

2.2.1 應急方法

這種處理方法主要被應用于不穩定接地故障的處理中，具體流程是：把開關安裝在鐵芯沒有故障的接地點處。此時，鐵芯接地引出線未連接，采用兆歐表實施充電電容。隨后將開關放置到放電回路中，對故障點實施放電，并測量鐵芯絕緣處的電阻，確定故障的排除效果。

2.2.2 徹底排除措施

在具體工作中，要想徹底排除故障，要從以下3方面入手：①檢查變壓器的外觀，查看鐵芯與夾具之間有無碰撞的情況，硅鋼片有無彎曲，鐵芯柱與拉板之間是否有異物。②打開鐵芯與夾件處的連接片，應用6 V直流電從硅鋼片通過，測量硅鋼片處的電壓。如果電力數值是0，或者指針指向反方向，則可確定此處是故障點。③將電壓接入變壓器低壓繞組中，使鐵芯處有磁通產生，隨后測量該處電流，確定此處是否為故障點。④鐵芯接地點處于斷開狀態時，向鐵芯加壓，確定故障點。

3 案例分析

2016-07，某電力試驗人員帶電測量某一變壓鐵芯電流，發現鐵芯接地電流是3.12 A，且變壓器的溫度升高。隨后，測試此變壓器的鐵芯絕緣體，發現電阻是3.6 MΩ，懷疑此變壓器存在多點接地故障。隨后，進行絕緣油色譜實驗，結果如表1所示。經分析，此變壓器存在鐵芯多點接地故障，這是向變壓器注油時，夾件、鐵芯處被沖擊所致。

針對這一故障，應用圖1所示原理和路線處理，即將鐵芯接地與接地網的連線打開后，使用35 uF、交流是1.68 kV的電容器，2 500 V的兆歐表充電，達到2 000 V以上后，立即將歐兆表斷開，并迅速將鐵芯接地的引出端連接到變壓器中。這時，聽到清脆的放電聲，則表明放電沖擊完成。隨后測量鐵芯處的

絕緣電阻，發現其為30 000 MΩ，則表明故障已成功消除。

4 結束語

在變壓器運行的過程中，不能出現鐵芯多點接地，否則可導致放電脈沖出現，也可導致不穩定型的短路接地出現，從而出現變壓器內部局部過熱、輕瓦斯動作等情況，難以保證變壓器的穩定運行。因此，在對變壓器進行運維的過程中，要注重鐵芯多點接地這一故障的處理，使變壓器能夠穩定運行，從而保證整個電力系統運行的穩定性。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕