變壓器鐵芯多點接地故障分析及處理過程

徐斌，李鵬

（華電國際萊城發電廠，山東萊蕪271100）

1 引言

列舉實例：某發電有限公司主變壓器型號為P10-370000/220，當時的鐵芯接地電流為10A，萬用表測試鐵芯對地絕緣3kΩ，色譜分析未發現總烴超標。

2015年某發電有限公司#3機組大修（我廠承擔此次檢修），#3主變預防性試驗中檢查發現變壓器內部鐵芯對地有接地點，鐵芯對地絕緣僅3KΩ。

變壓器鐵芯多點接地，在變壓器故障中是較為常見的，它會引起局部過熱，使變壓器油受熱分解成為氣體，一部分為可燃性氣體，還可能使接地熔斷或燒壞鐵芯，使鐵芯產生懸浮電位產生放電現象。由于多點接地屬于常見故障（大約占變壓器故障的30%），且故障點的位置不盡相同，對于故障查找和處理都有很大的難度。

2 鐵芯多點接地故障的危害和原因

2.1 鐵芯多點接地故障的危害

變壓器正常運行時，鐵芯需要有一點接地，但不能兩點或多點接地。因為鐵芯在額定激磁電壓下，用電壓表測量兩端片間電壓時，發現兩端片間有電位差存在。這個電位差是有鐵芯、電壓表、導線所構成的回路與鐵芯內磁通相鉸鏈而產生的。因為鉸鏈的磁通數量相當于總磁通1/2，這個電壓的數值大體相當于匝電壓的1/2。所以變壓器鐵芯多點接地點就會形成閉合回路，造成鐵芯接地電流，此電流會引起局部過熱，造成變壓器油受熱分解成氣體。還可能使接地扁鐵熔斷鐵芯，使鐵芯產生懸浮電位產生循環放電現象，燒毀鐵芯。

2.2 鐵芯接地故障原因和類型

2.2.1 鐵芯接地故障原因

①接地扁鐵因為施工不符合工藝要求和設計缺陷。②由于變壓器器體附件和外界原因引起的。

2.2.2 鐵芯接地故障類型

①鐵芯觸碰到外殼或夾件。②穿芯螺栓鋼座套過長與硅鋼片搭接。③油箱內有金屬異物（安裝、檢修遺漏金屬工具或物品）。④沉積變壓器鐵芯間隙的油污或鐵芯絕緣受潮及變壓器油水分偏高使絕緣電阻降低（夾件絕緣、墊鐵絕緣、紙板或絕緣木絕緣）。⑤潛油泵磨損使金屬粉末進入油箱，在電磁力的作用下形成導電回路。⑥運行維護不到位，未按預試周期進行檢修和預試。

3 變壓器多點接地故障的處理方法（能退出或不能退出運行的）

一是對于暫時不能退出運行且鐵芯有外引接地扁鐵時，可在鐵芯接地回路中穿入一組滑線電阻，將變壓器鐵芯接地電流限制在100mA以下，此方法只能作為臨時應急措施，同時還需要計算所串電阻的熱容量滿足使用要求，以防所串滑線電阻燒壞造成鐵芯開路。

二是對于能退出運行的變壓器，進行吊罩檢查。

①檢查各穿心螺桿、軛鐵、夾件對鐵芯、槽部重點部位有無金屬夾雜物。②逐一測量各穿心螺桿、軛鐵或夾件對鐵芯的絕緣電阻。③逐一清除鐵芯與絕緣墊片之間鐵銹或油泥。④對鐵芯各狹小間隙用變壓器油沖洗或儀用空氣沖吹清理。⑤用非金屬榔頭敲擊振動夾件，同時用1000V兆歐表測量，看絕緣是否發生變化，排除動態接地點。⑥對于由油污沉積、鐵芯毛刺、金屬粉末橋接起的接地，采用的方法主要有直流電容放電沖擊法、電焊機交流電流法。用電容放電沖擊法處理效果較明顯。

4 對主變鐵芯多點接地故障判斷及處理

某發電有限公司＃3主變壓器是山東電力設備廠生產，型號為SFP10-370000/220，在1997年9月份投入使用，2015年5月發現主變鐵芯多點接地。測試運行的鐵芯接地電流為10A，停運后萬用表測試鐵芯對地絕緣3kΩ，色譜分析正常未發現總烴超標。

4.1 主變吊芯檢查

2015年6月18日對＃3主變進行吊罩檢查，在吊起變壓器鐘罩后經過多次檢查未發現異樣。由于考慮到變壓器不能在空氣中暴露時間過長，于當日扣回鐘罩，將變壓器油注至沒過鐵芯。高低壓、鐵芯安裝孔用堵板密封后注入氮氣。

第二天天氣干燥晴朗，再次吊罩，對油道進行逐個清洗，并對變壓器鐵芯和線圈用變壓器油進行沖洗，再次試驗接地點仍然沒有消除。大家發現變壓器鐵芯與夾件絕緣處比較薄弱且有狹小的間隙，但又無法看到縫隙深處是否有雜物，便用氮氣進行逐個吹掃，然后再做試驗，鐵芯對地絕緣達到3GΩ。

變壓器投運后運行穩定，工作人員堅持定期測量鐵芯接地電流和變壓器油的定期分析。

2015年3月份再次發現主變鐵芯接地電流增大至10A，因為主變鐵芯接地故障不很嚴重，通過咨詢電力研究院等單位專家，決定采取臨時措施，在鐵芯工作接地中串接一個250Ω滑線電阻，將鐵芯接地電流限制在100mA以下，同時在鐵芯接地回路中串入一臺高精度零序CT器，在高精度零序CT器接入電流表和過流繼電器進行監控?？s短絕緣油的色譜分析時間間隔。

變壓器工作接地串聯250Ω滑線電阻后，實際測量鐵芯接地電流為11mA，色譜分析正常，跟蹤監視變壓器油的絕對產氣速率。

4.2 測量鐵芯接地電流

從多次測量鐵芯接地電流來看，鐵芯接地電流維持在11-35mA，沒有大的變化，鐵芯接地較穩定。

4.3 消除故障方法

通過以上的分析，造成變壓器鐵芯多點接地的原因很多，可能是由于鐵芯毛刺、金屬粉末橋接引起、變壓器油沉積的油污的接地故障。當時吊罩后用壓縮氮氣只是吹的移動了，并沒有徹底清除。在15年預試中研究決定用直流電容放電法進行消除，先將電容器充電再利用電容器放電瞬間產生的巨大電流將變壓器鐵芯接地物質熔化或燒斷。

利用開關K合到1側給電容充電，先充2500V，充好后將開關迅速切換到2側放電，當時清晰地聽到了內部電壓放電聲，經過兩次放電后，測鐵芯對地絕緣為3.5GΩ，鐵芯接地現象消除了?；炞儔浩饔蜆訜o異常，變壓器投運后，經過兩個多月對鐵芯接地電流的連續跟蹤監測，均為發現異常，說明這種處理方法是成功的。

采用電容放電沖擊法即使變壓器不吊罩也可以將鐵芯接地體燒掉，這種方法簡單快捷。當然有吊罩機會并結合濾油，采用電容放電沖擊法查找并消除鐵芯多點接地效果會更好。

5 防范措施

在變壓器吊罩后應認真清理檢查內部遺留的雜質和沉積的污垢，過濾變壓器油脂，仔細檢查清掃鐵芯、夾件、軛鐵、絕緣墊塊，同時認真清理油箱，定期開展運行變壓器預防性試驗、鐵芯接地電流的測試的工作，發現異常情況及時消除。

6 結語

①在運行中的變壓器最好能鐵芯接地回路中裝入一臺高精度零序CT器，在高精度零序CT器接入電流表和電流繼電器進行監控，便于及時發現故障。特別是在放電沖擊法消除接地現象后，更要加強監視，防止再次形成故障。②當發生鐵芯多點接地故障時，根據《DLT 722-2014變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》可采用氣相色譜法和監視鐵芯接地電流的變化來跟蹤監測。要在綜合各方面測量數據和全面系統的分析后，根據設備的運行狀態選擇合理處理方案，不能盲目進行，以免造成鐵芯絕緣損壞，形成二次故障。③由鐵芯毛刺、浮物、金屬粉末橋接、油泥沉積引起的接地故障可采用直流電容放電的方法，但要注意電壓大小，此方法雖不需要對變壓器進行吊罩，但吊罩后更容易發現和處理接地點。④每次吊罩大修時，要注意對變壓器內部的清理工作，特別對鐵芯槽和各間隙處要用絕緣油沖洗或氮氣吹掃來清理，箱底用面粉團逐一清理。⑤加強潛油泵及冷卻器的日常檢修、維護，防止由于磨損形成金屬粉末進入油箱，在磁場的作用下橋接造成變壓器鐵芯多點接地故障。