變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障分析和處理

張旭鴻

摘要：變壓器鐵芯多點(diǎn)接地是一種常見故障，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，它在變壓器總故障中占第三位。因此，準(zhǔn)確的診斷與處理變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障，對(duì)保證變壓器的安全運(yùn)行具有重要意義。

關(guān)鍵詞：變壓器 鐵芯接地故障

寧夏扶貧揚(yáng)黃灌溉工程三泵站S9--3150/110主變壓器自2001年投入運(yùn)行至今已有三年余，每年春冬兩季灌溉期四個(gè)月，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間約為15個(gè)月左右。2004年冬灌前運(yùn)行單位做預(yù)防試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該變壓器鐵芯多點(diǎn)接地。近期變壓器制造廠家（天津瞬日變壓器有限公司）前來現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，也認(rèn)定變壓器故障為鐵芯多點(diǎn)接地。為促進(jìn)變壓器的盡快修復(fù)，線對(duì)變壓器鐵芯接地故障進(jìn)行分析，并提出修復(fù)建議如下，謹(jǐn)供參考。

一、變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障分析

（一）什么是鐵芯多點(diǎn)接地

變壓器在正常運(yùn)行中，帶點(diǎn)的繞組及引線與郵箱間構(gòu)成的電場(chǎng)為不均勻電場(chǎng)，鐵芯和其他金屬件就處于該電場(chǎng)中。因此，鐵芯與大地間產(chǎn)生一定電位，通常稱為懸浮電位，當(dāng)兩點(diǎn)的電位差達(dá)到能夠擊穿其間的絕緣時(shí)，便產(chǎn)生火花放電，形成鐵芯與殼體的接地，這種接地稱為鐵芯的懸浮接地。 另一種接地則是因?yàn)樽儔浩麒F芯與其附件因設(shè)計(jì)方案或制造工藝不良，造成局部間隙過小或鐵芯各部絕緣降低，變壓器運(yùn)行中鐵芯與其他部件受熱或電磁力的作用，導(dǎo)致鐵芯碰殼形成接地，這種接地稱為硬接地。

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電力變壓器鐵芯和較大金屬零件均應(yīng)通過油箱可靠接地。這樣，鐵芯與大地之間的寄生電容被短接，使鐵芯處于零電位。如果變壓器鐵芯產(chǎn)生懸浮接地或硬接地，鐵芯便產(chǎn)生兩點(diǎn)以上的接地，稱為多點(diǎn)接地。多點(diǎn)接地在接地點(diǎn)間會(huì)形成閉合回路，在電位勢(shì)的作用下造成環(huán)流導(dǎo)致事故發(fā)生，為保證變壓器安全運(yùn)行，變壓器鐵芯決不允許多點(diǎn)接地故障發(fā)生。

（二）、造成鐵芯多點(diǎn)接地故障的主要原因

造成該變壓器鐵芯接地故障的主要原因應(yīng)首先考慮變壓器設(shè)計(jì)方案和制造質(zhì)量問題，但也不排除變壓器運(yùn)行的因素。

由于變壓器外罩在工廠已全部焊死，變壓器在安裝前無法對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行檢查。因此，變壓器在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生鐵芯松動(dòng)等異?，F(xiàn)象是無法考證的。目前只能按照變壓器可能產(chǎn)生的多點(diǎn)接地故障進(jìn)行如下分析。

1.在鐵芯組裝時(shí)，因疏忽對(duì)鐵芯硅鋼片飛邊、毛刺清理或硅鋼片翹曲等原因，導(dǎo)致變壓器在運(yùn)行中產(chǎn)生放電，形成接地。

2.因鐵芯下夾件墊腳與鐵鈪間的紙板厚度不夠，或紙板質(zhì)量差或壓的過緊造成紙板脫落，導(dǎo)致墊腳與硅鋼片間隙過小，引起放電。

3.因溫度計(jì)座套過長(zhǎng)與夾件或鐵鈪、芯柱間隙過小，因局部變形相碰，造成接地。

4.穿芯螺絲鋼座套過長(zhǎng)與硅鋼片間隙過小，因局部變形相碰，或因鐵鈪表層硅鋼片壓不平鋼片因受熱凸起與鋼套或夾件相碰，形成接地。

5.鐵芯絕緣因受潮造成各夾件絕緣電阻降低，導(dǎo)致鐵芯高阻多點(diǎn)接地。

6.油箱內(nèi)有異物脫落，使硅鋼片局部短路，或接地絕緣子絕緣下降，或接地引線與鐵芯相碰造成接地。

總之，鐵芯接地原因很多，在此不一一列舉，當(dāng)然也不排除其他因素造成的鐵芯接地。

（三）、變壓器在正常運(yùn)行中，鐵芯只需要有一點(diǎn)接地，如果有一點(diǎn)以上的接地（即多點(diǎn)接地），鐵芯在額定電壓激磁下，鐵芯兩端、兩硅鋼片間均有電位差存在，鐵芯在兩點(diǎn)以上的接地情況下構(gòu)成閉合環(huán)路，造成環(huán)流，有時(shí)可達(dá)數(shù)十安。該電流會(huì)引起局部過熱，導(dǎo)致油分解，產(chǎn)生然性氣體還可能使接地片熔斷，或燒壞鐵芯，導(dǎo)致鐵芯電位懸浮，產(chǎn)生放電，使變壓器不能繼續(xù)運(yùn)行。因此，鐵芯必須接地，而且必須是一點(diǎn)接地。

三、變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障處理

（一）鐵芯多點(diǎn)接地故障的診斷

變壓器在停電后，可通過電器測(cè)試來確定變壓器內(nèi)部是否存在多點(diǎn)接地故障。

1、為了進(jìn)一步核定變壓器是否存在鐵芯多點(diǎn)接地，可斷開接地線，用2500V絕緣電阻表對(duì)鐵芯接地套管測(cè)量絕緣電阻，由此可以判斷鐵芯是否接地以及接地程度。

2、故障點(diǎn)具體位置檢查

通過上述測(cè)試分析，確定變壓器鐵芯存在多點(diǎn)接地故障后，便可進(jìn)一步檢查故障點(diǎn)的具體位置。吊罩后，對(duì)于雜物引起的接地，較為直觀，也比較容易處理。但也有某些情況，停電吊罩后找不到故障點(diǎn)，為了能確切找到接地點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)可以采取如下方法：

（1）直流法：將鐵芯與夾件的連接片打開，在鐵鈪兩側(cè)的硅鋼片上通過6V直流電壓，然后用直流電壓表一次測(cè)量各級(jí)硅鋼片間的電壓，當(dāng)電壓等于零或表計(jì)指示反向時(shí)，則可以認(rèn)為該處是故障接地點(diǎn)。

（2）交流法：將變壓器低壓繞組接入220-380V交流電壓，此時(shí)鐵芯中有磁通存在。如果有多點(diǎn)接地故障存在時(shí)，用毫安表沿鐵鈪各級(jí)逐點(diǎn)測(cè)量，當(dāng)毫安表中電流為零時(shí)，則該處為故障點(diǎn)。這種測(cè)電流法必測(cè)電壓法準(zhǔn)確，直觀。

（3）鐵芯加電壓法：就是將鐵芯的正常接地點(diǎn)斷開，用交流試驗(yàn)裝置給鐵芯加壓，若故障點(diǎn)接觸不牢靠，在升壓過程中會(huì)聽到放電聲，根據(jù)放電火花可觀察到故障點(diǎn)。當(dāng)試驗(yàn)裝置電流增大時(shí)，電壓升不上去，沒有放電現(xiàn)象，說明故障點(diǎn)很穩(wěn)固，此時(shí)可采用加大電流法。

（4）鐵芯加電流法：將鐵芯的正常點(diǎn)斷開，用電焊機(jī)裝置給鐵芯加壓，當(dāng)電流逐漸增大，且鐵芯故障地點(diǎn)電阻增大時(shí)，故障點(diǎn)溫度升高很快，變壓器油將分解而冒煙，從而可以觀察到故障點(diǎn)部位。故障點(diǎn)是否消除可以用鐵芯加壓法驗(yàn)證。

（二）鐵芯多點(diǎn)接地故障處理

變壓器退出運(yùn)行后，對(duì)于懸浮物形成的多點(diǎn)接地，可采用電容放電沖擊法排除，采用直流發(fā)生器構(gòu)成電容充電回路，輸出電壓大約為1000V,使用時(shí)首先對(duì)電容充電（50微法），充電后迅速對(duì)變壓器故障點(diǎn)放電，反復(fù)進(jìn)行幾次，故障即可消除。

有的單位采用大電流沖擊法處理接地故障也很有效。也可采用鐵芯拆裝、更接絕緣等有效方法進(jìn)行多點(diǎn)接地處理。在處理故障時(shí)應(yīng)先分析故障原因所在，然后在采取相應(yīng)的處理方法，才可取到較好的處理效果。

（三）變壓器投入運(yùn)行后的監(jiān)測(cè)。

變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障修復(fù)后，投入運(yùn)行，應(yīng)對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，其方法多采用氣相色譜分析法。這種方法是目前確定運(yùn)行中的變壓器是否尚存在鐵芯多點(diǎn)接地的最有效方法。最常用的是IEC三比值法，有時(shí)也采用德國的四比值法，以上方法是利用五種特征氣體的三對(duì)比值，來判斷變壓器故障性質(zhì)的方法。以上方法可請(qǐng)當(dāng)?shù)赜薪?jīng)驗(yàn)的電力試驗(yàn)研究所協(xié)助進(jìn)行測(cè)試。

四、結(jié)束語

因固擴(kuò)三泵站使用的該臺(tái)變壓器，是揚(yáng)水變電站專供給水泵機(jī)組抽水電能所用。在變壓器采購時(shí)要求變壓器制造廠將外罩與地板焊死。這種做法的好處可防止變壓器殼體滲油。但變壓器全部密封是有條件的，在國外對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量高，故障率為零的產(chǎn)品方可采用全封閉。而我國工業(yè)水平尚處在初級(jí)階段，產(chǎn)品質(zhì)量一般，運(yùn)行條件較差，變壓器故障率較高。因此，變壓器不可采用外罩全封閉式。為了便于變壓器的檢修，應(yīng)將這臺(tái)變壓器在處理鐵芯故障接地時(shí)，將變壓器殼體法蘭由焊接密封改為螺栓緊固密封，以便今后為變壓器的檢修創(chuàng)造有利條件。