探讨变压器铁芯接地故障分析与对策

探讨变压器铁芯接地故障分析与对策

摘 要：变压器是电力系统的重要设备，它的正常安全运行，是保证供电可靠性、连续性的重要条件，统计资料表明，由铁芯故障引起变压器事故率占第三位。本文通过分析铁芯多点接地的危害，产生铁芯多点接地因素，综合判断原因，提出铁芯故障处理措施。

关键词: 变压器；铁芯接地；输电线路；故障判断；处理

前言

变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件。保证它们的安全是变压器可靠运行的关键。变压器根据电磁感应定律,将交流电变换为同频率、不同电压值交流电的非旋转式电机。统计资料表明，由铁芯故障引起变压器事故率占第三位。通过分析铁芯多点接地的危害，产生铁芯多点接地因素，综合判断原因，提出铁芯故障处理措施。

1 铁芯多点接地故障的危害

变压器正常运行时，是不允许铁芯多点接地的，因为变压器正常运行中，绕组周围存在着交变的磁场，由于电磁感应的作用，高压绕组与低压绕组之间，低压绕组与铁芯之间，铁芯与外壳之间都存在着寄生电容，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用，使铁芯对地产生悬浮电位，由于铁芯及其它金属构件与绕组的距离不相等，使各构件之间存在着电位差，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电，这种放电是断续的，长期下去，对变压器油和固体绝缘都有不良影响，为了消除这种现象，把铁芯与外壳可靠地连接起来，使它与外壳等电位，但当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时，接地点就会形成闭合回路，造成环流，引起局部过热，导致油分解，绝缘性能下降，严重时，会使铁芯硅钢片烧坏，造成主变重大事故，所以主变铁芯只能一点接地。

2 铁芯接地故障类型与判断

2.1 铁芯接地故障类型

变压器铁芯多点接地故障按接地性质可分为两大类：不稳定接地和稳定接地。1、不稳定接地是指接地点接地不牢靠，接地电阻变化较大，多是由于异物在电磁场作用下形成导电小桥造成的接地故障，如变压器油泥、金属粉末等。2、稳定接地（也称死接地现象）是指接地点接地牢靠，接地电阻稳定无变化，多是由于变压器内部绝缘缺陷或厂家设计安装不当造成的接地故障，如铁芯穿芯螺栓、压环压钉等的绝缘破坏等。

2.2铁芯接地故障检测

（1）测量铁芯绝缘电阻。当变压器停止运行后,打开变压器外引接地线与网的连接点,用绝缘电阻表测量铁芯对地的绝缘电阻,若电阻为零或比以往的数据小很多,则表明变压器内部可能存在接地。（2）测量变压器外引接地线上的电流。变压器在运行中,用特殊的电流表如钳形电流表测量变压器外引接地线上是否有电流。正常情况下,此电流很小,是mA级(规程规定<0.1A);当有接地故障时,电流可达几A~几十A。（3）吊罩检查。当变压器停止运行后,吊开钟罩,严格按照变压器检修导则及有关规定对变压器可能接地的部位进行重点检查,例如检查压钉是否松动,对老式变压器还应检查钢垫片是否脱落;分别用绝缘电阻表测量穿心螺杆对铁芯及夹件的绝缘状况;断开铁芯接地片后,检测铁芯对地的绝缘状况;打开上下夹件与铁芯间的连接片和钢压钉与上夹件的连接片后,测量铁芯与上下夹件间和钢压板与铁芯间绝缘电阻。

3 铁芯接地故障的处理

3.1 变压器不能停运时的临时排除方法

①有外引接地线，如果故障电流较大时，可临时打开地线运行。但必须加强监视，以防故障点消失后使铁芯出现悬浮电位。②如果多点接地故障属于不稳定型，可在工作接地线中串入一个滑线电阻，使电流限制在1A以下。滑线电阻的选择，是将正常工作接地线打开测得的电压除以地线上的电流。③要用色谱分析监视故障点的产气速率。④通过测量找到确切的故障点后，如果无法处理，则可将铁芯的正常工作接地片移至故障点同一位置，用以较大幅度地减少环流。

3.2 彻底检修措施。

监测发现变压器存在多点接地故障后，对于可停运的变压器，应及时停运，退 出后彻底消除多点接地故障。排除此类故障的方法，根据多点接地类型及原因，应采取相应的检修措施。但也有某些情况，停电吊芯后找不到故障点，为了能确切找到接地点，现场可采用如下方法。（1）直流法。将铁芯与夹件的连接片打开，在轭两侧的硅钢片上通入6V的直流，然后用直流电压表依次测量各级硅钢片间的电压，当电压等于零或者表指示反向时，则可认为该处是故障接地点。（2）交流法。将变压器低压绕组接入交流电压220～380V，此时铁芯中有磁通存在。如果有多点接地故障时，用毫安表测量会出现电流(铁芯和夹件的连接片应打开)。用毫安表沿铁轭各级逐点测量，当毫安表中电流为零时，则该处为故障点。（3）串联电阻限流。在运行中发现变压器存在铁芯接地故障后,当电网负荷调配方式不能退出运行时,应采用串联限流方式应急,以限制铁芯接地回路的环流,防止故障点的进一步扩大。假如发现某变压器在运行中存在铁芯接地故障后,再加上由于当时系统用电紧张,暂不能退出,进行了吊罩处理,效果很好。在应用此方法时须注意两个问题:①电阻要选择适当,既能将电流限制在符合变压器运行规程要求内,又能保持铁芯处于接地电位;②选择电阻时注意所串联的热容量,以防在投运后烧毁电阻,造成铁芯开路。（4）电容放电冲击法。此方法是在变压器退出运行后,且认为铁芯多处接地故障是由于悬浮物及毛刺在电磁场作用下形成导电小桥时使用,通过放电烧断小桥。再如前所述某变压器采用该方法后,测量铁芯对地绝缘电阻很大,甚至达几千MΩ。一般情况下,选电容值为50μF左右,直流输

出约为1 000V。但对于吊罩检修的变压器,由于铁芯毛刺或其他异物引起铁芯多处接地故障,并在吊罩检查处理无效的情况下,采用电容放电冲击法或大电流冲击法来烧掉毛刺即烧断导电小桥比较有效,且在操作时速度要快,不宜多次连续采用,因为铁芯对地的绝缘垫片较薄。

4 结束语

总之，出现变压器铁芯多点接地故障应及时、准确地诊断故障类型，确定相应的处理方式，对于油泥等不稳定接地故障，不宜盲目采取吊罩检修方法，可用电容冲击法排除，以免造成人力资源的浪费和停电损失。变压器内部是否存在铁芯多处接地故障,通常利用上述方法进行综合分析判断是比较准确有效的。从已发现并消除的变压器在运行中发生的多处故障来看,造成此故障的原因主要是变压器箱底不清洁所致。

[参考文献]

[1] 陈华钢,张开贤,程玉兰.电力设备异常运行及事故处理[M].北京:中国电力出版社,2000.