变压器铁芯多点接地故障分析及处理过程

徐斌，李鹏

（华电国际莱城发电厂，山东莱芜271100）

1 引言

列举实例：某发电有限公司主变压器型号为P10-370000/220，当时的铁芯接地电流为10A，万用表测试铁芯对地绝缘3kΩ，色谱分析未发现总烃超标。

2015年某发电有限公司#3机组大修（我厂承担此次检修），#3主变预防性试验中检查发现变压器内部铁芯对地有接地点，铁芯对地绝缘仅3KΩ。

变压器铁芯多点接地，在变压器故障中是较为常见的，它会引起局部过热，使变压器油受热分解成为气体，一部分为可燃性气体，还可能使接地熔断或烧坏铁芯，使铁芯产生悬浮电位产生放电现象。由于多点接地属于常见故障（大约占变压器故障的30%），且故障点的位置不尽相同，对于故障查找和处理都有很大的难度。

2 铁芯多点接地故障的危害和原因

2.1 铁芯多点接地故障的危害

变压器正常运行时，铁芯需要有一点接地，但不能两点或多点接地。因为铁芯在额定激磁电压下，用电压表测量两端片间电压时，发现两端片间有电位差存在。这个电位差是有铁芯、电压表、导线所构成的回路与铁芯内磁通相铰链而产生的。因为铰链的磁通数量相当于总磁通1/2，这个电压的数值大体相当于匝电压的1/2。所以变压器铁芯多点接地点就会形成闭合回路，造成铁芯接地电流，此电流会引起局部过热，造成变压器油受热分解成气体。还可能使接地扁铁熔断铁芯，使铁芯产生悬浮电位产生循环放电现象，烧毁铁芯。

2.2 铁芯接地故障原因和类型

2.2.1 铁芯接地故障原因

①接地扁铁因为施工不符合工艺要求和设计缺陷。②由于变压器器体附件和外界原因引起的。

2.2.2 铁芯接地故障类型

①铁芯触碰到外壳或夹件。②穿芯螺栓钢座套过长与硅钢片搭接。③油箱内有金属异物（安装、检修遗漏金属工具或物品）。④沉积变压器铁芯间隙的油污或铁芯绝缘受潮及变压器油水分偏高使绝缘电阻降低（夹件绝缘、垫铁绝缘、纸板或绝缘木绝缘）。⑤潜油泵磨损使金属粉末进入油箱，在电磁力的作用下形成导电回路。⑥运行维护不到位，未按预试周期进行检修和预试。

3 变压器多点接地故障的处理方法（能退出或不能退出运行的）

一是对于暂时不能退出运行且铁芯有外引接地扁铁时，可在铁芯接地回路中穿入一组滑线电阻，将变压器铁芯接地电流限制在100mA以下，此方法只能作为临时应急措施，同时还需要计算所串电阻的热容量满足使用要求，以防所串滑线电阻烧坏造成铁芯开路。

二是对于能退出运行的变压器，进行吊罩检查。

①检查各穿心螺杆、轭铁、夹件对铁芯、槽部重点部位有无金属夹杂物。②逐一测量各穿心螺杆、轭铁或夹件对铁芯的绝缘电阻。③逐一清除铁芯与绝缘垫片之间铁锈或油泥。④对铁芯各狭小间隙用变压器油冲洗或仪用空气冲吹清理。⑤用非金属榔头敲击振动夹件，同时用1000V兆欧表测量，看绝缘是否发生变化，排除动态接地点。⑥对于由油污沉积、铁芯毛刺、金属粉末桥接起的接地，采用的方法主要有直流电容放电冲击法、电焊机交流电流法。用电容放电冲击法处理效果较明显。

4 对主变铁芯多点接地故障判断及处理

某发电有限公司＃3主变压器是山东电力设备厂生产，型号为SFP10-370000/220，在1997年9月份投入使用，2015年5月发现主变铁芯多点接地。测试运行的铁芯接地电流为10A，停运后万用表测试铁芯对地绝缘3kΩ，色谱分析正常未发现总烃超标。

4.1 主变吊芯检查

2015年6月18日对＃3主变进行吊罩检查，在吊起变压器钟罩后经过多次检查未发现异样。由于考虑到变压器不能在空气中暴露时间过长，于当日扣回钟罩，将变压器油注至没过铁芯。高低压、铁芯安装孔用堵板密封后注入氮气。

第二天天气干燥晴朗，再次吊罩，对油道进行逐个清洗，并对变压器铁芯和线圈用变压器油进行冲洗，再次试验接地点仍然没有消除。大家发现变压器铁芯与夹件绝缘处比较薄弱且有狭小的间隙，但又无法看到缝隙深处是否有杂物，便用氮气进行逐个吹扫，然后再做试验，铁芯对地绝缘达到3GΩ。

变压器投运后运行稳定，工作人员坚持定期测量铁芯接地电流和变压器油的定期分析。

2015年3月份再次发现主变铁芯接地电流增大至10A，因为主变铁芯接地故障不很严重，通过咨询电力研究院等单位专家，决定采取临时措施，在铁芯工作接地中串接一个250Ω滑线电阻，将铁芯接地电流限制在100mA以下，同时在铁芯接地回路中串入一台高精度零序CT器，在高精度零序CT器接入电流表和过流继电器进行监控。缩短绝缘油的色谱分析时间间隔。

变压器工作接地串联250Ω滑线电阻后，实际测量铁芯接地电流为11mA，色谱分析正常，跟踪监视变压器油的绝对产气速率。

4.2 测量铁芯接地电流

从多次测量铁芯接地电流来看，铁芯接地电流维持在11-35mA，没有大的变化，铁芯接地较稳定。

4.3 消除故障方法

通过以上的分析，造成变压器铁芯多点接地的原因很多，可能是由于铁芯毛刺、金属粉末桥接引起、变压器油沉积的油污的接地故障。当时吊罩后用压缩氮气只是吹的移动了，并没有彻底清除。在15年预试中研究决定用直流电容放电法进行消除，先将电容器充电再利用电容器放电瞬间产生的巨大电流将变压器铁芯接地物质熔化或烧断。

利用开关K合到1侧给电容充电，先充2500V，充好后将开关迅速切换到2侧放电，当时清晰地听到了内部电压放电声，经过两次放电后，测铁芯对地绝缘为3.5GΩ，铁芯接地现象消除了。化验变压器油样无异常，变压器投运后，经过两个多月对铁芯接地电流的连续跟踪监测，均为发现异常，说明这种处理方法是成功的。

采用电容放电冲击法即使变压器不吊罩也可以将铁芯接地体烧掉，这种方法简单快捷。当然有吊罩机会并结合滤油，采用电容放电冲击法查找并消除铁芯多点接地效果会更好。

5 防范措施

在变压器吊罩后应认真清理检查内部遗留的杂质和沉积的污垢，过滤变压器油脂，仔细检查清扫铁芯、夹件、轭铁、绝缘垫块，同时认真清理油箱，定期开展运行变压器预防性试验、铁芯接地电流的测试的工作，发现异常情况及时消除。

6 结语

①在运行中的变压器最好能铁芯接地回路中装入一台高精度零序CT器，在高精度零序CT器接入电流表和电流继电器进行监控，便于及时发现故障。特别是在放电冲击法消除接地现象后，更要加强监视，防止再次形成故障。②当发生铁芯多点接地故障时，根据《DLT 722-2014变压器油中溶解气体分析和判断导则》可采用气相色谱法和监视铁芯接地电流的变化来跟踪监测。要在综合各方面测量数据和全面系统的分析后，根据设备的运行状态选择合理处理方案，不能盲目进行，以免造成铁芯绝缘损坏，形成二次故障。③由铁芯毛刺、浮物、金属粉末桥接、油泥沉积引起的接地故障可采用直流电容放电的方法，但要注意电压大小，此方法虽不需要对变压器进行吊罩，但吊罩后更容易发现和处理接地点。④每次吊罩大修时，要注意对变压器内部的清理工作，特别对铁芯槽和各间隙处要用绝缘油冲洗或氮气吹扫来清理，箱底用面粉团逐一清理。⑤加强潜油泵及冷却器的日常检修、维护，防止由于磨损形成金属粉末进入油箱，在磁场的作用下桥接造成变压器铁芯多点接地故障。