主變鐵芯多點接地故障的識別與處理

石基 劉瀚林

摘要：主變鐵芯多點接地時危害電氣設(shè)備安全運行的重要問題，本文闡述了主變鐵芯多點接地故障的危害、產(chǎn)生原因、識別診斷手段以及監(jiān)控處理，為主變鐵芯多點接地缺陷的解決提供了借鑒，保證了變壓器安全經(jīng)濟運行。

關(guān)鍵詞：主變，鐵芯，多點接地

1 引言

變壓器鐵芯只能有一點接地，才是可靠的正常接地，當出現(xiàn)兩點及以上的接地，為多點接地，多點接地是鐵芯接地出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，導致鐵芯出現(xiàn)故障，影響變壓器運行。本文將詳細闡述主變壓器多點接地產(chǎn)生的危害、故障類型、判斷處理方法等。

2 鐵芯只能一點接地的原因

在大型變壓器正常運行中，帶電的繞組、引線與油箱間構(gòu)成的電場為不均勻電場，鐵芯和其他金屬構(gòu)件就處于該電場中。高壓繞組與低壓繞組之間、低壓繞組與鐵芯之間、鐵芯與大地（變壓器油箱）之間都存在著寄生電容，帶電繞組將通過寄生電容的耦合作用使鐵芯對地產(chǎn)生一定和電位，通常稱為懸浮電位。由于鐵芯及其他金屬構(gòu)件所處的位置不同，具有的懸浮電位也不同，當兩點之間的電位差達到能夠擊穿其間的絕緣時，便產(chǎn)生火花放電。為避免上述情況的發(fā)生，變壓器鐵芯和較大金屬零件均應(yīng)通過油箱可靠接地，20000k V A及以上的大型變壓器，其鐵芯應(yīng)通過套管從油箱上部引出并可靠接地。

目前，廣泛采用鐵芯硅鋼片間放一銅片的方法接地。盡管每片之間有絕緣膜，仍然認為是整個鐵芯接地。從鐵芯兩端片可測得其電阻值，此電阻一般很小，僅為幾歐到幾十歐，在高電壓電場中可視為通路，因而鐵芯只需一點接地。

由上述可知，鐵芯需要有一點接地，但不能有兩點或多點接地。當鐵芯或其他金屬構(gòu)件有兩點或兩點以上接地時，則接地點間就會形成閉合回路，造成環(huán)流。該電流會引起鐵損耗增加，鐵芯局部過熱，導致油分解，產(chǎn)生可燃性氣體，使油紙絕緣逐漸老化，還可能會引起鐵芯疊片兩片絕緣層老化而脫落，或器身中絕緣墊塊及夾件碳化，嚴重時會使接地線熔斷或燒壞鐵芯，鐵芯電位懸浮，產(chǎn)生放電，變壓器不能正常運行。

3 鐵芯多點接地的故障類型

鐵芯多點接地原因主要有：生產(chǎn)運行中因附件和檢修不當引起的多點接地;施工工藝和設(shè)計不良造成短路;運行維護差，變壓器發(fā)生事故造成的。常見的故障類型有：

（1）油浸式變壓器油箱中落入了金屬異物，如鐵釘、電焊條頭、焊絲、鐵絲等，使鐵心疊片與箱體連通造成間歇性接地。

（2）由于鐵心夾件肢板距鐵芯柱太近，鐵芯疊片因某種原因翹起后，觸及到夾件肢板，形成多點接地。

（3）鐵心下夾件墊腳與鐵扼的絕緣紙板脫落或破損，使墊腳鐵扼處疊片相碰，或墊腳與硅鋼片相碰，造成多點接地。下夾件與鐵扼階梯間的木墊塊受潮或表面不清潔，使絕緣電阻下降，夾件絕緣、墊鐵絕緣受潮或損壞等，導致鐵芯高阻多點接地。

（4）油浸式變壓器箱蓋上的溫度計座套過長，與上夾件或鐵扼相碰，構(gòu)成新的接地點。

（5）具有潛油泵裝置的大型變壓器，由于潛油泵軸承磨損，金屬粉末進入油箱中，沉積在油箱底部，在電磁引力作用下形成橋路，將下鐵扼與墊腳或箱底接通，形成多點接地。

（6）鐵扼螺桿的襯套過長，與鐵扼疊片相碰，構(gòu)成了多點接地。

（7）安裝變壓器竣工后，未將油箱頂蓋上運輸用的定位銷翻轉(zhuǎn)或去除。

4 鐵芯多點接地故障的識別診斷方法

主變壓器鐵芯多點接地故障的診斷方法一般有以下兩種：

4. 1油色譜分析法

這是診斷大型電力變壓器鐵芯多點接地的最有效最常用方法。變壓器發(fā)生鐵芯多點接地時，其色譜分析結(jié)果通常有以下特點：1）總烴含量高，特別是C2H4（乙烯）含量增加，這是鐵芯多點接地故障的主要特征氣體。2）總烴產(chǎn)生速率快，其中乙烯的產(chǎn)生速率速率呈急劇上升趨勢。

4.2 電氣測試法

4.2.1 帶電電氣測試分析法

若變壓器在運行中，可在變壓器鐵芯外引接地套管的接地引下線上用鉗形電流表測量引線上是否有電流。正常情況下，此電流很小，為mA級或以下。當存在接地故障后，鐵芯主磁通周圍相當于有短路匝存在，匝內(nèi)流過環(huán)流，最大電流可達數(shù)十甚至上百安培。與變壓器所帶負荷情況也有關(guān)。

4.2.2 停電電氣測試分析法

測量各級繞組的直流電阻。若數(shù)據(jù)未超標，且各相之間、與歷次測試數(shù)據(jù)之間無明顯偏差，變化規(guī)律一致，可排除故障部位在電氣回路內(nèi)（如分接開關(guān)接觸不良，引線接觸松動，套管導電桿兩端引出線接觸不良等）。

5 鐵芯多點接地故障的處理方法

5.1 不停電處理

若主變所帶負荷暫時無法轉(zhuǎn)移，不具備停電退出運行的條件，可采用以下臨時措施：

（1）有外引接地線時，如果故障電流較大，可臨時打開地線運行，使變壓器處在無接地狀態(tài)下運行。采取此種措施，必須加強監(jiān)視，以防故障點消失后使鐵芯出現(xiàn)懸浮電位，產(chǎn)生放電現(xiàn)象。

（2）如果多點接地故障屬于不穩(wěn)定型，可在工作接地線中串入電阻（阻值可變），將電流限制在1A以下，并選取適當?shù)碾娮韫β室苑乐拱l(fā)熱。這種串接電阻的方法，能防止接地故障消失后造成鐵芯出現(xiàn)懸浮電位。

（3）加強監(jiān)視，可經(jīng)常取油樣進行色譜分析，判定故障點的產(chǎn)氣速率大小，如產(chǎn)氣速率緩慢，變壓器可繼續(xù)運行，若產(chǎn)氣速率較快，為防止故障擴大，應(yīng)退出運行，組織檢修。

5.2 停電處理

當主變具備停電的條件，宜將主變轉(zhuǎn)檢修后進行消缺處理。

5.2.1不具備吊罩條件

變壓器鐵芯多點接地故障，多數(shù)情況下是由于懸浮物在電磁場作用下形成導電小橋造成的，對這種情況，可采用電容放電沖擊法排除。圖1所示為電容充放電電路，電容C為50μF左右，直流電壓發(fā)生器輸出電壓大約為600～1000V。使用時首先合雙向開關(guān)Q到1側(cè)，對電容C充電，充電后快速把開關(guān)Q合到2側(cè)，對變壓器故障點放電。反復進行幾次，故障即可消除。

當鐵芯對地絕緣電阻恢復后，還需要能承受交流1000V耐壓lmin后，方能確認接地點已經(jīng)消除，再恢復正常的接地線。

5.2.2具備吊罩條件

多數(shù)鐵芯故障，需吊罩檢查處理。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)變壓器存在多點接地故障后，對于可及時停運或有備用變壓器替換的，應(yīng)及時停運，退出后徹底消除。排除接地故障的辦法，根據(jù)多點接地類型及原因，應(yīng)采取對應(yīng)的檢修措施。對于因多點接地造成夾件燒壞或鐵芯過熱嚴重燒毀，均應(yīng)按標準要求，予以更換。

（1）因夾件肢板距芯柱太近，使翹起的疊片與其相碰。則應(yīng)調(diào)整夾件肢板和扳直翹起的疊片，使二者間距符合絕緣間隙標準。

（2）由于鐵芯片絕緣漆皮或局部生銹、氧化膜層脫落，可拆下這部分疊片，硅鋼片重新油漆，使片間有良好的絕緣層;對于硅鋼片質(zhì)量有問題，表面不平度大，小坑密布，片間絕緣較差，無法修復時需更換鐵芯疊片。

（3）對與潛油泵磨損的舊軸承應(yīng)更換或改造，并對變壓器油進行處理，徹底清除掉油中的金屬顆?；螂s質(zhì)。

（4）對于夾件墊腳與鐵扼間的絕緣紙板脫落或破損者，應(yīng)按絕緣規(guī)范要求，更換一定厚度的新紙板。

（5）清除油箱內(nèi)油中或器身中落入的金屬異物，以消除由其構(gòu)成的接地故障。

（6）檢修或更換箱蓋上的溫度計座套，使其與上夾件或鐵扼、旁柱間距離符合規(guī)定要求，杜絕相碰造成多點接地。

（7）由于鐵扼螺桿襯套過長，應(yīng)鋸去一段，使其與疊片不相碰。

（8）清除油箱底部及下夾件與鐵扼間木墊塊上的油泥污物，對變壓器油進行真空干燥處理，消除水分及潮氣，提高絕緣電阻值。

（9）對修后未將箱蓋上定位銷翻轉(zhuǎn)或除去，造成多點接地的，應(yīng)將箱蓋上定位銷翻轉(zhuǎn)過來或除掉。

5 結(jié)論

變壓器是變電站的核心設(shè)備，運行人員應(yīng)定期對變壓器鐵芯接地電流進行檢測，修試人員應(yīng)定期進行油色譜分析，以便及時發(fā)現(xiàn)鐵芯接地情況，避免缺陷升級危及電網(wǎng)安全。