有效解決變壓器鐵芯多點接地故障的途徑

池 杰

（江蘇華電戚墅堰發電有限公司，江蘇 常州 213011）

0 引 言

變壓器是通過電磁感應基于同一頻率可以實現在繞組之間進行電壓或者電流交換的設備。它主要包括一次繞組、二次繞組與鐵芯等，其中鐵芯由軟磁材料制成，通常是0.35 mm冷軋硅鋼片，具備起始導磁率高、損耗低、磁性能穩定等特征。而變壓器鐵芯多點接地故障形成的感應環流會導致鐵芯局部過熱，從而分解與之接觸的絕緣油生成可燃性氣體，嚴重時甚至可熔斷接地片或燒壞鐵芯，使鐵芯點位懸浮并放電，導致變壓器無法繼續安全正常運行。因此，有效解決該故障至關重要。

1 變壓器鐵芯多點接地故障檢測技術

電力系統變壓器運行正常時必須是鐵芯一點接地，如圖1所示。

圖1 變壓器鐵芯接地示意圖

因變壓器四周有電場，包含了鐵芯與其余的金屬構件，但是電容分布不夠均勻，存在不同的場強，一旦出現多點接地問題，就會引發充放電現象，減小絕緣強度。此時，只有加強對故障的檢測，才能有效解決故障[1]。常用的變壓器鐵芯多點接地故障檢測技術主要有三種。第一種，帶電檢測技術，即在變壓器運行時檢測，通常是以測量變壓器鐵芯接地下引線電流為主。如果鐵芯多點接地，就會在電路上出現環流。電流經過鐵芯接地會有反射性的增加，此時直接測量電流就可確定變壓器鐵芯多點接地故障。第二種，斷電檢測技術。先對變壓器鐵芯的各級繞組直流電阻進行測量，確定是否出現鐵芯多點接地現象，然后將變壓器鐵芯接地線斷開，用絕緣電阻測試儀測量鐵芯對地絕緣電阻。如果電阻阻值太低，就可判定變壓器出現鐵芯多點接地故障。第三種，對油浸式變壓器可采用抽油樣進行氣相色譜的分析。（1）色譜分析中會出現較高的甲烷（CH4）及烯烴含量，但相比之前，一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）變化很小，基本正常，也就表示鐵芯本身過熱，這估計是因為多點接地引發的；（2）譜分析中有乙炔（C2H2）出現，表示存在間歇性多點接地。

2 有效解決變壓器鐵芯多點接地故障的策略

2.1 查找并消除鐵芯接地故障點

查找變壓器鐵芯多點接地故障時需將接地片斷開，對夾件絕緣電阻進行測量，以此判斷故障點是在下鐵扼還是上鐵扼。通常，比較容易發現外部直觀可見的接地點并及時給予處理，但是很多接地點是外觀看不見的，可能在鐵芯底部或內部，常用直流法、交流法以及鐵芯加壓法、加大電流法、空載試驗法等進行查找。其中，相對常用的是鐵芯加壓法和空載試驗法。前者是斷開變壓器鐵芯正常接地點，通過交流試驗裝置給變壓器鐵芯加電壓，如果故障點沒能牢固接觸，就會在升壓環節聽到放電聲，依據放電火花而觀察故障點；后者主要是利用空載損耗、兩相間空載損耗比對故障進行判定，明確故障點在變壓器鐵芯的哪一相。消除變壓器鐵芯不可見的隱性接地點時，一般選擇電容放電沖擊。如果接地點不穩定，可實行震動敲擊，促使接地點有效脫離，從而解決故障[2]。

2.2 采取吊罩處理方法解決故障

工作人員應重點檢查變壓器鐵芯可能接地的部分，將變壓器箱殼吊開。為縮短變壓器芯體暴露在空氣中的時間，通常在解開鐵芯和夾件的連接片后要進行檢查試驗，包括：第一，分部測量各個穿心螺桿或夾件對變壓器鐵芯的絕緣性能，進而縮小故障查找的范圍；第二，檢查重點部位，了解間隙之間是否有硅鋼片的存在，且有無螺帽和廢料等；第三，直接清除絕緣墊片的油泥或鐵銹，并用鐵絲清理看不見的變壓器鐵芯底部；第四，用油沖洗或用氮氣對間隙進行沖吹，確保可以清理干凈；第五，利用榔頭進行敲打，通過搖表進行監測，以了解絕緣的實際情況，同時分析接地點的故障。如果是雜物引起變壓器鐵芯多點接地故障，通常在進行以上檢查后依舊無法找到并解決故障。針對因鐵芯積累鐵銹、毛刺、焊渣等引起的多點接地故障，采取吊罩處理方法一般很難取得顯著成效。此時，需使用放電沖擊方法燒掉雜物，以有效解決故障。

2.3 采取放電沖擊方法解決故障

采取放電沖擊方法可擊穿變壓器鐵芯接地雜物，但在實踐中要考慮現場實際情況和變壓器鐵芯多點接地方式、接地程度，這在吊罩或不吊罩的情況下都可以使用[3]。在現場，主要有電焊機交流電流方法和電容器充放電方法。前者只在解決金屬接地故障時適用，不易控制電流，且現場出現金屬接地故障的幾率較小，一般電阻都在數百歐姆以上，所以該故障解決方法很少應用于現場；后者則憑借操作方便、方法簡單等優勢，廣泛應用于檢修現場。

2.4 加強對故障的臨時應急解決

當變壓器在運行時發生鐵芯多點接地故障時，為了確保變壓器的安全性，通常需要停電開展吊罩檢查與處理作業。但是，當變壓器很難停電時，需將電阻串接到鐵芯接地回路上，然后做好臨時處理，限制鐵芯的接地回路環流，避免故障惡化。串接前，需要對回路環流以及開路的電壓進行測量，然后計算電阻，確保其不大也不小，保持變壓器鐵芯處于基本地電位，能把環流降至0.1 A以下，同時也需要考慮到電阻的熱容量，避免電阻被燒壞，確保變壓器繼續運行。

2.5 有效解決故障的保障性策略

第一，當明確變壓器鐵芯多點接地故障后，應利用正常接地點將交流電施加給鐵芯進行燒熔，或將直流電施加給鐵芯實現容器儲能，再通過規范化的脈沖放電操作將多余接地點燒除，從而完善對接地故障的處理。

第二，在變壓器鐵芯和地之間接入萬能表，基于電阻變化情況做出深入分析，利用絕緣紙板橫掃有較高可能性的接地點，并觀察萬能表指針變化，以具體問題具體分析為基礎，積極采取行之有效的策略解決變壓器鐵芯多點接地故障。如果懷疑接地位置位于變壓器油箱箱體底部，可先用油流沖洗油箱底部，恢復底部絕緣，以有效解決變壓器鐵芯多點接地故障[4]。

第三，在分析及解決故障時，應積極測量故障點，仔細觀察、深入分析。如果確實很難找到有效的解決策略，可由檢修人員把變壓器鐵芯正常運行的接地片移向故障點相同位置，通過降低環流的方式解決變壓器鐵芯多點接地故障。該過程中，檢修人員必須注意，在打開變壓器鐵芯正常接地點時，要加強油色譜采樣與分析，確保順利有效解決多點接地故障，以滿足運行穩定性的要求。

3 變壓器鐵芯多點接地故障預防措施

在有效解決變壓器鐵芯多點接地故障后應進行檢查，確認無誤才能再次運行，同時加強監測變壓器鐵芯，利用氣相色譜分析法確定變壓器鐵芯多點接地故障，進而準確判斷故障性質[5]。最好能將電流表裝設在接地線上，以及時找到故障。特別對于放電沖擊后消除了接地現象的情況，還應該及時監視，防范再一次出現多點接地故障。當出現變壓器鐵芯多點接地故障時，應在綜合測定和全面檢查分析后，按照實際情況確定解決方案，不得隨意放電沖擊或者電焊燒除，避免故障持續擴大。在每一次大修時，要將雜物直接清理干凈，并且強調對冷卻器、潛油泵的檢修，避免因為金屬的剝落或者是軸承的磨損而引發鐵芯多點接地故障。此外，要加大管理檢修人員的力度，預防在檢修環節錯誤地把檢修工具或螺帽、螺桿等變壓器的其他部件掉入變壓器器身，預防發生鐵芯多點接地故障。

4 結 論

在發電廠電力系統的運行實際中，變壓器鐵芯多點接地故障具有一定的特殊性與復雜性，如果無法及時有效解決，必然會嚴重制約發電廠的安全穩定運行。在這樣的情況下，相關人員應采取先進技術有效檢測變壓器鐵芯多點接地故障，查找、消除故障點，通過吊罩處理、放電沖擊等有效解決故障，加強臨時應急操作，保障排除故障，同時加強對故障的預防，保證發電廠電力系統的安全穩定運行，以提高生產效能。

[1] 段 勇，趙政洪.變壓器鐵芯常見故障分析判斷與處理[J].低碳世界，2017，（31）：86-87.

[2] 王 賀，周子洋，張 超.干式變壓器鐵芯接地故障分析[J].中國水能及電氣化，2017，（5）：50-51.

[3] 李佳明，邢繼紅.變壓器鐵芯多點接地故障判斷及處理方法[J].科技創新與應用，2016，（24）：194-195.

[4] 劉德祥，白秋杰，段明慧.淺談電力變壓器鐵芯多點接地過熱危害分析與處理方法[J].科技與企業，2015，（5）：232-233.

[5] Zoka Y.An Economic Evaluation for an Autonomous Independent Network of Distributed Energy Resources[J].Electric Power Systems Research，2007，（7）：831-838.