变压器铁芯短路故障分析及处理

张鹏

【摘 要】变压器在电力系统中起着非常重要的作用，不仅可以变换电流、变换阻抗，还可以改变相位等。但在运行过程，由于种种原因，变压器会产生各种各样的故障。本文就是对變压器铁芯短路故障进行分析，找出产生这种故障的原因并进行处理，保障变压器的安全运行。

【关键词】变压器；短路故障；分析；安全运行

一、变压器铁芯的作用

常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的。硅钢是一种含硅的钢，其含硅量在0.8～4.8%。由硅钢做变压器的铁芯，是因为硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，在通电线圈中，它可以产生较大的磁感应强度，从而可以使变压器的体积缩小。

实际的变压器总是在交流状态下工作，功率损耗不仅在线圈的电阻上，也产生在交变电流磁化下的铁芯中。通常把铁芯中的功率损耗叫“铁损”，铁损由两个原因造成，一个是“磁滞损耗”，一个是“涡流损耗”。

用做变压器的铁芯，一般选用0.35mm厚的冷轧硅钢片，按所需铁芯的尺寸，将它裁成长形片，然后交叠成“日”字形或“口”字形。从道理上讲，若为减小涡流，硅钢片厚度越薄，拼接的片条越狭窄，效果越好。这不但减小了涡流损耗，降低了温升，还能节省硅钢片的用料。但实际上制作硅钢片铁芯时。并不单从上述的一面有利因素出发，因为那样制作铁芯，要大大增加工时，还减小了铁芯的有效截面。所以，用硅钢片制作变压器铁芯时，要从具体情况出发，权衡利弊，选择最佳尺寸。

变压器是根据电磁感应的原理制成的.在闭合的铁芯柱上面绕有两个绕组，一个原绕组，和一个副绕组.当原绕组假上交流电源电压时.原绕组流有交变电流，而建立磁势，在磁势的作用下铁芯中便产生交变主磁通，主磁通在铁芯中同时穿过，一，二次绕组而闭合由于电磁感应作用分别在一，二次绕组产生感应电动势，至于为什么它可以升压，和将压呢..那就需要用楞次定律来解释了.感应电流产生的磁通，总阻碍圆磁通的变化，当原磁通增加时感应电流的产生的磁通与原磁通相反， 就是说二次绕组所产生的感应磁通与原绕组所产生的主磁通相反，所以二次绕组就出现了低等级的交变电压所以铁芯是变压器的磁路部分.绕组是变压器的电路部分。

二、铁芯的组成

铁心主要由铁芯本体、紧固件和绝缘件组成：

①芯本体、磁导体、由电工钢片制成。

②紧固件、夹件、螺杆、玻璃绑扎带、刚绑扎带和垫块等。

③绝缘件、夹件绝缘、绝缘管和绝缘垫、接地片和垫脚等。

三、变压器铁芯的分类

1、壳式和芯式铁芯

铁芯中套绕组的部分称为“心柱”，不套绕组只起磁路作用的部分称为“铁轭”。凡铁芯包围了绕组就称为壳式；凡绕组包围心柱的称为芯式。壳式和芯式各有特色，但是由铁芯就够所决定的变压器制造工艺却大有区别，一旦选用了某种结构就很难转而产生一种结构。我国大多变压器铁芯采用叠积芯式。

2、单相和三相铁芯

单相铁芯有单项两柱式叠铁芯。单相单柱旁轭式四柱铁芯、单相双柱式叠铁芯、单相辐射式叠铁芯共五种。

三相提诶新有三相柱式叠铁芯、三相旁轭式五柱铁芯、三相双框式叠铁芯、三相电抗器叠铁芯共四种。

3、立体式和平面式

立体式的心柱和铁轭不在一个平面内，有辐射式、渐开线式、对称式，因磁通分布比较均匀，可降低损耗。

平面式的心柱和铁轭在同一平面内，机械强度高，工艺性好。

叠铁芯和卷铁芯。一般均为叠铁芯，由铁芯叠装而成。

卷铁芯的形式较多，渐开线铁芯的心柱与铁轭之间气隙较大，影响空载电流，所以容量不能做的太小。因漏磁通垂直进入铁芯片平面，影响附加损耗，所以片宽不宜过大，即容量不能太大。

四、变压器铁芯短路故障有哪些原因

造成铁心短路的主要原因是：

1、制造变压器或更换铁心大修时，选用的硅钢片质量有问题，本身材质不好，表面绝缘粘接不牢、脱落，表面粗糙不光滑。如硅钢片金属表面粗糙不光滑；热轧硅钢片涂的绝缘漆膜脱落；冷轧硅钢片的绝缘氧化膜附着力差也会脱落。以上几种情况都会造成片间短路，形成多点接地。

2、硅钢片表面不干净，有细小金属颗粒。在变压器内，存在导电悬浮物，在电磁场的作用下形成导电小桥，使铁心与油箱壁或油箱底部短接。

3、运行维护不当。变压器长期超铭牌容量运行使片间绝缘老化；平时巡视和检测不够，使铁心局部过热严重，片间绝缘遭破坏造成多点接地。还有，变压器在制造或大修过程中，钢刷丝、起重用的钢丝绳的断股及微小金属丝在电磁场的作用下被竖起，造成铁心与油箱底部短接。

4、变压器硅钢片保管不当，进水、受潮，使铁心底部绝缘垫块受潮，表面锈蚀、漆膜脱落，引起铁心绝缘急剧下降，造成铁心多点接地。

5、铁轭穿芯螺杆绝缘损坏，使局部硅钢片短路。

6、变压器油箱和散热器在制造过程中，焊渣等清理不彻底，在长期的强油循过程中，逐渐被油流带出，将铁心和油箱壁短接。

7、铁心加工工艺不合理。如毛刺超标，剪切中放的不平，夹有细小的金属颗粒或硬质非金属微粒，将叠片压出一个个小坑，另一面则成小凸点，叠装后也将破坏绝缘层造成片间短路。

8、叠压不当。叠铁压力过大，破坏了片间绝缘。

9、硅钢片绝缘老化。

10、侧梁、上梁、垫脚等绝缘损坏，使其附近硅钢片被这些结构件短接。

11、接地片使跨过的硅钢片短接。

五、变压器铁芯短路的处理措施

1、选用材质合格的硅钢片，保持良好的环境，采取防潮、防尘措施。

2、硅钢片剪切时，按工艺规定操作，毛刺不可超标。毛刺大和不干净的硅钢片不可进行叠铁工作。

3、发现穿芯螺杆、铁轭螺杆、旁螺杆、上梁和垫脚等绝缘损坏要及时更换新的绝缘。

4、绝缘漆膜损坏、老化的硅钢片，要重新涂漆修理。

5、撞击或电弧烧伤的铁芯片，要进行重新做绝缘，喷涂绝缘漆。

6、接地片应用绝缘包扎好，并紧固牢靠。

六、避免变压器铁芯故障的预防措施

1、安装和检修时，对未做绝缘处理的铁芯接地联结片包扎处理；外引接地线引至运行中便于测量处，定期检测铁芯接地电流。

2、加强变压器正常监督，发现异常及时汇报做好事故预想。

3、变压器在运输中装有固定铁芯的稳钉，在安装中应将其调整好，留足间隙，或直接拆除，以防当变压器运行时上夹件中有环流。铁芯通过套管引出接地的变压器，应将接地线引下至适当的位置以便在运行中监视接地线是否有环流。

七、结束语

只要安装及运行维护中按照工艺规定，预防为主，防检结合，采取针对性的解决方案，就能将故障损失控制在最底限度，确保变压器安全稳定运行。

【参考文献】

[1]国家能源局.电力变压器运行规程[M].中国电力出版社，2010.

[2]变压器原理与应用[M].化学工业出版社，2009.

[3]陈敢峰，变压器检修[M].中国水利水电出版社，2005.