造成變壓器鐵芯多點接地的原因及處理方法探討

何秉澤，陳子輝，朱文超，李顯榮

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

0 引 言

變壓器作為電力系統的核心設備之一，其正常運行對整個電力系統的穩定性、可靠性、經濟性都有著非常重要的影響。而鐵芯是變壓器的重要組成部分，其在變壓器內部承擔著支撐和固定線圈的重要作用。然而，如果鐵芯出現多點接地，會嚴重危及變壓器的正常運行，給電力系統帶來嚴重的安全隱患。鐵芯多點接地可能會導致變壓器發生局部短路、過熱、火災等故障，甚至可能會對變壓器及周邊設備造成不可逆的損害。因此，探討變壓器鐵芯多點接地的故障原因和處理方法，對于保障電力系統的安全、穩定運行具有十分重要的現實意義。

1 造成變壓器鐵芯多點接地的原因

1.1 油紙絕緣老化

油紙絕緣是變壓器中最常見的絕緣形式。在變壓器正常工作期間，油紙絕緣系統不斷受到電場、熱場、機械應力、化學反應和濕度等因素的影響，這些因素導致油紙絕緣老化。油紙絕緣老化是造成變壓器鐵芯多點接地的主要原因之一，主要表現為紙層破裂、變壓器油中產生大量的沉淀物和有機酸等，使得油質變差、擊穿電壓降低，從而引起鐵芯局部放電、電暈放電，導致鐵芯局部電勢升高，形成局部電場。當局部電場強度超過絕緣強度時，鐵芯表面就會出現放電擊穿，形成局部短路，最終導致鐵芯多點接地。變壓器鐵芯多點接地不僅會導致設備故障，影響供電質量，同時還會對人員和設備安全造成威脅。

1.2 絕緣油水分離

絕緣油是變壓器中常用的絕緣介質，而絕緣油中會存在水分。如果變壓器密封不嚴或長期運行后，水分會逐漸分解油紙絕緣，加速絕緣老化。同時，如果變壓器運行時溫度過高或過載，也會導致絕緣油中水分蒸發，從而引發油水分離現象[1]。油水分離后，變壓器內部產生了空氣間隙，使得局部放電易于在鐵芯表面形成多點接地故障。因此，絕緣油水分離是造成變壓器鐵芯多點接地的另一個主要原因。

1.3 過電壓沖擊

過電壓沖擊是造成變壓器鐵芯多點接地的另一個重要原因。在電力系統中，可能會發生各種類型的過電壓，如雷電、電網短路等。這些過電壓會產生瞬時高電壓沖擊，對變壓器絕緣系統造成損害。在高電壓作用下，絕緣介質中的空氣或其他氣體會被電離，從而形成氣體放電。放電產生的等離子體會產生瞬時高溫和高壓，對絕緣材料造成損害，從而導致絕緣老化和絕緣性能下降。當絕緣老化嚴重時，就可能出現鐵芯多點接地的情況，造成變壓器運行不穩定，甚至引發事故[2]。

1.4 空氣濕度過高

空氣濕度過高也是導致變壓器鐵芯多點接地的原因之一。當變壓器運行在潮濕的環境中時，絕緣材料容易吸收水分，導致其電氣性能下降，從而增加了鐵芯的漏電流。同時，潮濕的環境也會促進變壓器絕緣油的氧化，降低其絕緣能力，從而導致變壓器鐵芯多點接地的風險增加。此外，潮濕的環境還會加速鐵芯的腐蝕，進一步削弱絕緣性能。

1.5 雷電擊中

由于變壓器的特殊位置和體積，往往成為雷電攻擊的目標。當雷電電荷聚集到一定程度時，會產生電場強度極高的電流放電，此時電流會通過變壓器的繞組和鐵芯。由于電流的瞬時高峰值和頻率，將會導致鐵芯的局部過載和損傷。同時，電弧的熱效應也會使變壓器油中的氣體和濕度增加，加劇了油紙絕緣的老化與氧化，最終導致鐵芯出現多點接地問題。

2 變壓器鐵芯常見的故障類型

2.1 鐵芯局部短路

鐵芯局部短路是變壓器鐵芯常見的一種故障類型，也被稱為鐵芯接地。該故障通常由鐵芯內部的絕緣材料老化或受潮引起的局部電氣短路所導致。鐵芯局部短路的表現為鐵芯接地，會導致變壓器出現漏電流增大、溫度升高等異?，F象，嚴重時還會造成變壓器絕緣層擊穿、起火等嚴重后果。因此，及時發現和處理鐵芯局部短路故障對于保障變壓器安全運行至關重要[3]。處理方法包括更換受損的鐵芯部分或整個鐵芯，進行絕緣處理等。同時，通過對變壓器的定期維護和檢測，可以有效預防鐵芯局部短路故障的發生。

2.2 鐵芯缺陷

變壓器鐵芯缺陷是指鐵芯表面或內部存在缺陷，這些缺陷可能會導致鐵芯局部過熱和局部放電。常見的鐵芯缺陷有以下幾種：（1）鐵芯表面劃痕或凹槽，這些缺陷可能由鐵芯運輸、安裝或維護引起，會在鐵芯表面形成局部熱點，導致局部放電和氧化，進一步加劇鐵芯缺陷；（2）鐵芯表面銹蝕，鐵芯表面的銹蝕可能由于濕度、氧化或化學污染等引起，銹蝕可能會削弱鐵芯的磁導率和熱導率，并引起鐵芯局部熱點和局部放電；（3）鐵芯內部有氣泡或雜質，可能會在變壓器運行過程中產生應力和熱點，這些應力和熱點可能會引起鐵芯局部短路或局部放電，從而導致鐵芯故障。

2.3 鐵芯過渡短路

變壓器鐵芯過渡短路是指在變壓器鐵芯中存在高磁通密度的位置，磁通密度過高時，鐵芯中會出現飽和現象，此時鐵芯的磁阻急劇下降，從而引起鐵芯中的渦流過大，導致鐵芯溫度升高。長時間的過渡短路會導致鐵芯熱損傷、變形或燒毀，從而影響整個變壓器的正常運行。過渡短路可能是鐵芯結構缺陷、變壓器電路設計缺陷或者負載電流過大等多種因素造成的。為了避免過渡短路的發生，變壓器設計中需要考慮磁路的優化，以盡量避免磁通密度過高和飽和現象的出現。此外，對于運行中的變壓器，也需要進行定期的檢測和維護，以確保鐵芯中不存在過渡短路的情況，從而保證變壓器的安全運行和使用壽命。

2.4 鐵芯磁飽和

變壓器鐵芯磁飽和是變壓器運行過程中常見的故障類型之一。當變壓器中的磁通密度過大時，鐵芯磁路中的磁感應強度會接近飽和磁感應強度，導致鐵芯磁阻突然減小，進而造成鐵芯的鐵磁飽和。這會使得鐵芯產生劇烈的震動和噪聲，同時也會產生大量的熱能，嚴重時會引起變壓器溫升過高。鐵芯磁飽和的主要原因是過載運行或突發的故障電流，如短路或接地故障。此外，變壓器中的諧波電流和母線電壓波動等也可能會導致鐵芯磁飽和。

3 變壓器鐵芯多點接地的處理方法

3.1 更換絕緣油紙

變壓器鐵芯多點接地是一種嚴重的故障，需要及時處理。其中，更換絕緣油紙是處理這種故障的常用方法。具體步驟包括：（1）測量絕緣電阻值，以確定絕緣的狀態，一般要求絕緣電阻值應在1 mΩ 以上，如果不符合要求，則需要更換絕緣油紙；（2）拆卸變壓器外殼，將變壓器外殼拆卸下來，將繞組、油紙和鐵芯進行清潔，確保更換絕緣油紙時表面干凈[4]；（3）更換絕緣油紙，將鐵芯上的絕緣油紙逐一拆卸下來，檢查鐵芯表面是否有損傷或腐蝕，如果有則需要進行修復，然后用新的絕緣油紙覆蓋鐵芯表面，并使用壓力進行壓實；（4）加注絕緣油，更換完絕緣油紙后，需要加注新的絕緣油，在加注之前，需要進行篩選、干燥和過濾，確保絕緣油的純凈度；（5）檢測絕緣電阻值，更換絕緣油紙后，需要再次測量絕緣電阻值，確保絕緣性能符合要求；（6）組裝變壓器，完成絕緣油紙更換和絕緣油加注后，需要將變壓器組裝好，并進行各項測試，確保安全可靠。

3.2 增加防雷措施

增加防雷措施是預防和處理變壓器鐵芯多點接地的重要方法。雷電是造成變壓器絕緣損壞和鐵芯多點接地的主要原因之一，因此加強防雷措施可以有效減少雷電對變壓器的影響。一般來說，防雷措施主要包括2 個方面，一方面是對變壓器本身進行保護，另一方面是對變壓器周圍環境進行保護。

對于變壓器本身，可以采取如下措施：（1）安裝避雷針和避雷網，避雷針和避雷網可以將雷電引到地面上，避免對變壓器產生直接影響；（2）安裝過電壓保護器，過電壓保護器可以在過電壓時自動切斷電路，避免過電壓對變壓器造成損害；（3）增加絕緣層，可以在變壓器絕緣層表面涂覆一層絕緣漆或絕緣涂料，增加絕緣強度，提高變壓器的耐雷電能力。

對于變壓器周圍環境，可以采取如下措施：（1）減少金屬材料的使用，在變壓器周圍盡量少使用金屬材料，降低變壓器受雷電影響的可能性；（2）加強接地，合理接地可以有效降低雷電對變壓器的影響；（3）安裝遮蔽物，可以在變壓器周圍安裝遮蔽物，如遮陽篷、雨棚等，減少雷電直接打擊變壓器的可能性。

3.3 減少過電壓沖擊

變壓器鐵芯多點接地是一種常見的故障，對電力系統的安全和穩定運行會帶來重大影響。除了檢測鐵芯多點接地的方法，及時采取適當的處理方法也非常關鍵。其中，減少過電壓沖擊是一種有效的方法。在設計和操作變壓器時，應合理設置電氣保護裝置，防止外部過電壓對變壓器造成損害。此外，還可以加裝避雷針等雷電保護裝置，以保證變壓器安全可靠運行。在使用變壓器時，還需要注意合理安裝和維護絕緣設備，及時更換老化的絕緣材料，保證絕緣設備的良好狀態。如果發現變壓器鐵芯出現多點接地的情況，則需要及時進行檢測并采取相應的處理措施，避免故障范圍進一步擴大，對電力系統造成更嚴重的影響[5]。

3.4 降低空氣濕度

當變壓器鐵芯存在多點接地時，降低空氣濕度也是一種常用的處理方法?？諝庵袧穸冗^高會導致絕緣材料受潮、滲漏電流增大等問題，加速了變壓器絕緣老化，從而增加了變壓器鐵芯多點接地的風險。因此，控制空氣濕度可以有效減少鐵芯多點接地的發生。在實際應用中，一般會在變壓器周圍安裝除濕器、通風裝置或者空氣干燥機，通過吸收或減少空氣中的濕氣，達到控制空氣濕度的目的。

另外，還可以采用保護繞組絕緣的方法來減少因空氣濕度過高而導致的鐵芯多點接地。例如，在繞組外部添加一層防潮絕緣層，可以減少外部潮氣對繞組絕緣的影響。同時，在繞組內部也可以使用防潮材料對繞組進行封裝，從而減少濕氣的滲透。這些措施可以有效減少鐵芯多點接地的發生，延長變壓器的使用壽命。

4 結 論

在變壓器運行中，鐵芯多點接地是常見故障，可能會導致嚴重的電力事故。本文詳細闡述了造成變壓器鐵芯多點接地的原因、檢測方法以及處理方法，包括更換絕緣油紙、增加防雷措施、減少過電壓沖擊、降低空氣濕度等。這些方法可以有效預防和解決鐵芯多點接地故障，未來的研究方向需要更加關注新型絕緣材料的研發和應用，提高變壓器的絕緣能力，從而進一步減少鐵芯多點接地故障的發生。此外，智能監測技術也是未來研究的重要方向，用以實現變壓器的遠程監測和預警，及時發現并處理鐵芯多點接地等故障。