变压器铁芯常见故障及测试方法

电力变压器视界

2021年5月27日 15:13

变压器铁芯

变压器铁芯有两点及以上接点时，铁芯主磁通周围有短路匝存在，内将流过环流，其大小取决于铁芯正常接地点与故障点的位置，距离越远，包括的磁通就越多，环流也比较大，有可能高达数百安培，反之，环流较小。另外，环流也与金属接地或高阻接地有关。由于铁芯芯片间有绝缘电阻，铁芯自身也有电阻，当环流通过时，将会发热，而发热将使油温上升，变压器内部产气速率猛增，如不及时处理，轻则瓦斯继电器动作，严重者接地线烧断中进而出现放电故障，损坏固体绝缘和油质绝缘强度，造成严重后果。

一、变压器铁芯多点接地故障的危害、原因和类型

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.铁芯接地故障的原因

变压器铁芯接地故障主要有：

（1）接地片因施工工艺和设计不良造成短路；

（2）由于附件和外界因素引起的多点接地；

（3）由遗落在主变内的金属异物和铁芯工艺不良产生毛刺，铁锈与焊渣等因素引起接地。

3.铁芯故障的类型

变压器铁芯常见的故障类型有下述六种：

（1）铁芯碰壳、碰夹件。安装完毕后，由于疏忽，未将油箱顶盖上运输用的稳（定位）钉翻转过来或拆除掉，导致铁芯与箱壳相碰；铁芯夹件肢板碰触铁芯柱；硅钢片翘曲触及夹件肢板；铁芯下夹件垫脚与铁轭间纸板脱落，垫脚与硅钢片相碰；温度计座套过长与夹件或铁轭、芯柱相碰等。

（2）穿芯螺栓钢座套过长与硅钢片短接。

（3）油箱内有异物，使硅钢片局部短路。如山西某变电所的一台31500/110型电力变压器发生铁芯多点接地，吊罩发现在夹件与铁轭间有一把天柄螺丝起子；另一变电所一台60000/22O型电力变压器吊罩启发现有一根120mm长的铜丝；还有一个变电所台120000/220型电力变压器吊罩后在下夹件与铁轭之间找出一锅块；再如，东北某变电所的一台大型电力变压器发生铁芯多点接地，吊罩检查发现油箱底部有三段曲折型钢丝，钢丝的直径约0.31mm,长度分别为25、28、31mm.

（4）铁芯绝缘受潮或损伤，如底沉积油泥及水分，绝缘电阻下降，夹件绝缘、垫铁绝缘、铁盒绝缘（纸板或木块）受潮或损坏等，导致铁芯高阻多点接地。

（5）潜油泵轴承磨损，金属粉末进入油箱中，堆积在底部，在电磁引力作用下形成桥路，使下铁轨与垫脚或箱底接通，造成多点接地。

（6）运行维护差，不按期检修。

二、变压器铁芯故障的测试及处理方法

1.变压器铁芯故障的测试方法

变压器铁芯故障的一般测试方法如下：

（1）钳型电流表法（在线测量）。对铁芯外引的变压器用钳型电流表法，能准确地、不停电测试铁芯多点接地故障。每年定期测量接地引线电流，般电流应在100毫安以下，若大于此值，应加强监视。变压器投运后连续测量几次接地线电阻，作为初始值，若初始值本身就大，说明是变压器本身漏磁大所引起，以后所测数值相差不大即可认为无故障接地点。若接地线电流大于1安，且与初始值相比增加较多，则可能是低阻接地或金属接地故障，这种情况应及时处理。

（2）色谱分析法（带电取油）。抽样进行色谱分析，若总烃明显增加，且气体中的甲烷、乙烯占主要成分，而一氧化碳和二氧化碳气体与以往相比变化不大或基本不变，可判断为裸金属过热，可能是铁芯多点接地或铁芯硅钢片间维缘损坏需进一步检查。若上述总烃中出现乙炔，很可能是时隐时现的不稳定型铁芯多点接地。

（3）绝缘电阻法（停电测试）。用2500伏摇表摇测铁心与外壳之间电阻，绝缘电阻在200兆欧及以上，说明铁芯绝缘良好。若摇表指示铁芯与外壳相通，可换用欧姆表测量铁芯与外壳之间的电阻，若测量值为200~400欧时，说明铁芯有高阻接地点，需对变压器进行铁芯多点接地故障处理；

若测量值为1000欧以上时，流过地线的电流较小，且难以将故障排除，可不处理，继续运行，定期进行在线监测，如钳型电流表法（有铁芯外引线者）、油色谱分析法，发现异常后再处理；

若测量值为1-2欧，则判断铁芯有金属接地点，必须对变压器进行处理。

2.变压器铁芯产生多点接地的处理方法

铁芯产生多点接地时的几种常用的处理方法。

（1）对于铁心有外引接地线的，可在铁心接地回路上串接电阻，以限制铁心接地电流，此方法只能作为应急措施采用。

（2）由于金属异物造成的铁心接地故障，一般情况下进行吊罩检查，都可以发现问题。

（3）对于由铁心毛刺，金属粉末堆积引起的接地故障，用以下方法处理效果较明显。

1）电容放电冲击法；

2）交流电弧法；

3）大电流冲击法，即采用电焊机。