浅谈500kV油浸式变压器铁芯多点接地故障

电力变压器视界

2021年6月16日 16:12

摘要

由于油浸变压器铁芯采用一点接地后会有可能把铁芯悬浮电位消除，如果出现接地点之间形成闭合回路，会产生环流的情况，一般在铁芯出现有两处或两处以上接地点，导致铁芯局部产生高温然后损坏绝缘，严重的甚至会发生烧损。本文通过一起油浸式变压器铁芯接地故障的处理实例，分析了变压器铁芯出现多点接地故障时的查找以及处理方式。

关键词：500kV 油浸式；变压器铁芯；多点接地故障

油浸式变压器铁芯多点接地，是变压器较常见故障之一，特别是500kV 这种大型油浸式变压器。这类故障轻微的会造成铁芯局部过热，然后导致油分解，产生可燃性气体，严重的会造成铁芯局部烧损。而对于查找多点接地故障点，常规的检查方法就是吊罩检查，如果不能直接找到故障点，一般都是用直流法或者交流法进行查找的，因为多点接地故障点的位置都是在不同的地方，查找和处理起来都存在着一定的难度。不但工作量大、费用高、停电时间长，给用户用电造成影响，而且大型变压器吊罩存在很大的风险。

一、铁芯多点接地故障的危害与原因

1.1 铁芯多点接地故障的危害

因为变压器的磁路部分是铁芯，所以铁芯在油浸变压器安装完毕以后，直接通过绝缘小套管接地的。变压器在正常运行中时，交变磁场存在于绕组四周，低压绕组与铁芯、高压绕组与低压绕组、铁芯与外壳等三组都因为电磁感应的作用存在着寄生电容，这时铁芯对地产生要悬浮点位，就需要带电绕组通过寄生电容产生耦合作用。因为铁芯与绕组的距离跟其他金属构件与绕组的距离都是不一样的，所以致使各构件之间存在着电位差，只有当两点之间的电位差能够击穿其间的绝缘时，才会产生火花放电的现象, 不过这种放电并不能连续，因此如果长期下去会对固体绝缘与变压器油都会造成一定的影响，但把外壳与铁芯连接起来，使铁芯与外壳等电位，没有电位差就能消除这种现象。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，就会引起局部过热，导致油分解，绝缘性能就会下降，严重时，会使铁芯硅钢片烧坏，局部过热扩大，形成恶性循环，造成变压器烧损重大事故。因

为500kV 是大型油浸式变压器，所以就更容易发生这种故障。

1.2 铁芯多点接地故障的原因

因铁芯如果有两点或者两点以上的点接地就会形成闭合回路，致使局部过热，严重的会烧毁变压器，而造成铁芯多点接地故障的原因有以下几点：

（1）铁芯绝缘如果受潮或损坏，就会导致铁芯高阻多点接地。

（2）穿芯螺栓钢座套如果过长就会与硅钢片短接。

（3）有时候安装时如果疏忽就会使铁芯碰夹件或者碰壳。

（4）加工工艺和设计如果不合格就会使接地片造成短路。

（5）潜油泵轴承磨损产生的金属粉末，如果不清理就会形成桥路，造成铁轭与箱底多点接地。

（6）在制造过程中如果杂质清理不彻底，一些导电微粒使铁芯与外罩或拉带短路。

（7）主变内如果存在金属异物和铁芯工艺产生的毛刺、铁锈与焊渣等因素引起接地。

二、变压器铁芯多点接地故障的检测

2.1 变压器油色谱跟踪试验分析

变压器内部是否正常或存在故障，常用变压器油色谱跟踪试验分析，以此来查明原因。如表1 所示。

2.2 测量接地线有无电流

变压器铁芯多点接地故障很容易出现一种假象，那就是有时候变压器铁芯在碰到上夹件而造成多点接地故障时，接地电流只存在于铁芯夹件的内部，而铁芯接地引出线中并没有电流流过。因此，变压器铁芯的外引接地套管的接地线上是否有电流通过可以用钳形电流表来检查。因为在一般情况下，变压器铁芯的接地电流都在mA 级别，小于,0.3A 的，但地线上故障电流就有可能会达到17-25A ，铁芯主磁通周围会出现匝内有环流流过的短路匝。所以只要测量接地引线中有无电流，就可以判断出变压器铁芯多点接地故障是否在变压器铁芯中出现。

三、变压器铁芯多点接地故障的处理方法

3.1 电容放电冲击法

变压器铁芯多点接地故障一般都是由铁芯毛刺、焊渣或悬浮物引起的。可以利用高压电气试验，然后用升压变压器进行慢慢升压放电，但是在做试验的时候要根据现场的环境、变压器的接地方式和接地程度等具体情况来进行。具体的操作步骤是：首先，要用输出电压大约在2500V 的直流电压发生器对0.3 ～ 50μF 左右的电容进行充电，再用充好电的电容器对变压器铁芯多点接地故障点进行放电，此时判定变压器铁芯多点接地故障点，就是听有没有响声，看有没有青烟冒出就可以判定。但这样还不算完成了电容放电冲击，在判定了故障点以后还需要用绝缘拉杆将电容器与直流电压发生器的连接线断开并与外引线接触，然后能听到放电声时才算完成。要证明已经排除变压器铁芯多点接地故障，需要用1000V 兆欧表测量变压器铁芯绝缘电阻，绝缘电阻值达到正常值时就代表已经排除了。

3.2 电流冲击法

首先要先把电焊机的输出电流调到最小值，之后把变压器铁芯接地端和电焊机接地线连在一起，垫脚要用焊把快速碰触，这个时候要垫脚与铁芯片会形成一个回路后，流过接地故障点的电流就会把故障点烧掉。在使用大电流冲击法操作时，变压器铁芯垫脚的地方如果冒出黑烟，就代表冲击电流值在不断加

大。这时就要立刻把电焊机给关掉，然后检查垫脚垫块木纹方向有没有发黑或存有碳化物，如果有就要将所有发黑的木垫块换成干燥的木垫块以后，对地与铁芯进行绝缘测量。测量结果如果是正常的，这就表明变压器铁芯多点接地故障已经排除。

四、防范措施

对于500kV 油浸式变压器铁芯多点接地故障，其实是可以在一定程度去防范的，可以从以下几点入手：

（1）一般只要在制造的过程中把内部遗留的杂质认真的清理干净，新变压器安装时，现场用吊罩检查铁芯夹件，油箱清理干净，油质也要干净，铁芯槽和各间隙处都要用油或氮气来冲吹清理。不能吊罩检查的变压器，应在采取措施后从人孔进入检查。

（2）对于变压器的监造和出厂验收工作要加强。

（3）强化变压器的定期检查工作，在发现铁芯多点接地时要及时解决。

五、总结

通过以上的分析，我们可以知道变压器铁芯多点接地故障一般都是由铁芯毛刺、焊渣或悬浮物引起的。而对于铁芯故障可以通过变压器油色谱跟踪试验分析和测量接地线有无电流来进行跟踪监测，然后再通过直流法和交流法来判断铁芯故障点，确定以后就用电容放电冲击法和电流冲击法来处理变压器铁芯多点接地故障。通过以上的方法来处理变压器铁芯多点接地故障不但效果明显，而且省时又省力。

来源：变压器技术杂志

作者：黄学真中电广西防城港电力有限公司

浅谈500kV油浸式变压器铁芯多点接地故障的图3