有效解决变压器铁芯多点接地故障的途径

池 杰

（江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏 常州 213011）

0 引 言

变压器是通过电磁感应基于同一频率可以实现在绕组之间进行电压或者电流交换的设备。它主要包括一次绕组、二次绕组与铁芯等，其中铁芯由软磁材料制成，通常是0.35 mm冷轧硅钢片，具备起始导磁率高、损耗低、磁性能稳定等特征。而变压器铁芯多点接地故障形成的感应环流会导致铁芯局部过热，从而分解与之接触的绝缘油生成可燃性气体，严重时甚至可熔断接地片或烧坏铁芯，使铁芯点位悬浮并放电，导致变压器无法继续安全正常运行。因此，有效解决该故障至关重要。

1 变压器铁芯多点接地故障检测技术

电力系统变压器运行正常时必须是铁芯一点接地，如图1所示。

图1 变压器铁芯接地示意图

因变压器四周有电场，包含了铁芯与其余的金属构件，但是电容分布不够均匀，存在不同的场强，一旦出现多点接地问题，就会引发充放电现象，减小绝缘强度。此时，只有加强对故障的检测，才能有效解决故障[1]。常用的变压器铁芯多点接地故障检测技术主要有三种。第一种，带电检测技术，即在变压器运行时检测，通常是以测量变压器铁芯接地下引线电流为主。如果铁芯多点接地，就会在电路上出现环流。电流经过铁芯接地会有反射性的增加，此时直接测量电流就可确定变压器铁芯多点接地故障。第二种，断电检测技术。先对变压器铁芯的各级绕组直流电阻进行测量，确定是否出现铁芯多点接地现象，然后将变压器铁芯接地线断开，用绝缘电阻测试仪测量铁芯对地绝缘电阻。如果电阻阻值太低，就可判定变压器出现铁芯多点接地故障。第三种，对油浸式变压器可采用抽油样进行气相色谱的分析。（1）色谱分析中会出现较高的甲烷（CH4）及烯烃含量，但相比之前，一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）变化很小，基本正常，也就表示铁芯本身过热，这估计是因为多点接地引发的；（2）谱分析中有乙炔（C2H2）出现，表示存在间歇性多点接地。

2 有效解决变压器铁芯多点接地故障的策略

2.1 查找并消除铁芯接地故障点

查找变压器铁芯多点接地故障时需将接地片断开，对夹件绝缘电阻进行测量，以此判断故障点是在下铁扼还是上铁扼。通常，比较容易发现外部直观可见的接地点并及时给予处理，但是很多接地点是外观看不见的，可能在铁芯底部或内部，常用直流法、交流法以及铁芯加压法、加大电流法、空载试验法等进行查找。其中，相对常用的是铁芯加压法和空载试验法。前者是断开变压器铁芯正常接地点，通过交流试验装置给变压器铁芯加电压，如果故障点没能牢固接触，就会在升压环节听到放电声，依据放电火花而观察故障点；后者主要是利用空载损耗、两相间空载损耗比对故障进行判定，明确故障点在变压器铁芯的哪一相。消除变压器铁芯不可见的隐性接地点时，一般选择电容放电冲击。如果接地点不稳定，可实行震动敲击，促使接地点有效脱离，从而解决故障[2]。

2.2 采取吊罩处理方法解决故障

工作人员应重点检查变压器铁芯可能接地的部分，将变压器箱壳吊开。为缩短变压器芯体暴露在空气中的时间，通常在解开铁芯和夹件的连接片后要进行检查试验，包括：第一，分部测量各个穿心螺杆或夹件对变压器铁芯的绝缘性能，进而缩小故障查找的范围；第二，检查重点部位，了解间隙之间是否有硅钢片的存在，且有无螺帽和废料等；第三，直接清除绝缘垫片的油泥或铁锈，并用铁丝清理看不见的变压器铁芯底部；第四，用油冲洗或用氮气对间隙进行冲吹，确保可以清理干净；第五，利用榔头进行敲打，通过摇表进行监测，以了解绝缘的实际情况，同时分析接地点的故障。如果是杂物引起变压器铁芯多点接地故障，通常在进行以上检查后依旧无法找到并解决故障。针对因铁芯积累铁锈、毛刺、焊渣等引起的多点接地故障，采取吊罩处理方法一般很难取得显著成效。此时，需使用放电冲击方法烧掉杂物，以有效解决故障。

2.3 采取放电冲击方法解决故障

采取放电冲击方法可击穿变压器铁芯接地杂物，但在实践中要考虑现场实际情况和变压器铁芯多点接地方式、接地程度，这在吊罩或不吊罩的情况下都可以使用[3]。在现场，主要有电焊机交流电流方法和电容器充放电方法。前者只在解决金属接地故障时适用，不易控制电流，且现场出现金属接地故障的几率较小，一般电阻都在数百欧姆以上，所以该故障解决方法很少应用于现场；后者则凭借操作方便、方法简单等优势，广泛应用于检修现场。

2.4 加强对故障的临时应急解决

当变压器在运行时发生铁芯多点接地故障时，为了确保变压器的安全性，通常需要停电开展吊罩检查与处理作业。但是，当变压器很难停电时，需将电阻串接到铁芯接地回路上，然后做好临时处理，限制铁芯的接地回路环流，避免故障恶化。串接前，需要对回路环流以及开路的电压进行测量，然后计算电阻，确保其不大也不小，保持变压器铁芯处于基本地电位，能把环流降至0.1 A以下，同时也需要考虑到电阻的热容量，避免电阻被烧坏，确保变压器继续运行。

2.5 有效解决故障的保障性策略

第一，当明确变压器铁芯多点接地故障后，应利用正常接地点将交流电施加给铁芯进行烧熔，或将直流电施加给铁芯实现容器储能，再通过规范化的脉冲放电操作将多余接地点烧除，从而完善对接地故障的处理。

第二，在变压器铁芯和地之间接入万能表，基于电阻变化情况做出深入分析，利用绝缘纸板横扫有较高可能性的接地点，并观察万能表指针变化，以具体问题具体分析为基础，积极采取行之有效的策略解决变压器铁芯多点接地故障。如果怀疑接地位置位于变压器油箱箱体底部，可先用油流冲洗油箱底部，恢复底部绝缘，以有效解决变压器铁芯多点接地故障[4]。

第三，在分析及解决故障时，应积极测量故障点，仔细观察、深入分析。如果确实很难找到有效的解决策略，可由检修人员把变压器铁芯正常运行的接地片移向故障点相同位置，通过降低环流的方式解决变压器铁芯多点接地故障。该过程中，检修人员必须注意，在打开变压器铁芯正常接地点时，要加强油色谱采样与分析，确保顺利有效解决多点接地故障，以满足运行稳定性的要求。

3 变压器铁芯多点接地故障预防措施

在有效解决变压器铁芯多点接地故障后应进行检查，确认无误才能再次运行，同时加强监测变压器铁芯，利用气相色谱分析法确定变压器铁芯多点接地故障，进而准确判断故障性质[5]。最好能将电流表装设在接地线上，以及时找到故障。特别对于放电冲击后消除了接地现象的情况，还应该及时监视，防范再一次出现多点接地故障。当出现变压器铁芯多点接地故障时，应在综合测定和全面检查分析后，按照实际情况确定解决方案，不得随意放电冲击或者电焊烧除，避免故障持续扩大。在每一次大修时，要将杂物直接清理干净，并且强调对冷却器、潜油泵的检修，避免因为金属的剥落或者是轴承的磨损而引发铁芯多点接地故障。此外，要加大管理检修人员的力度，预防在检修环节错误地把检修工具或螺帽、螺杆等变压器的其他部件掉入变压器器身，预防发生铁芯多点接地故障。

4 结 论

在发电厂电力系统的运行实际中，变压器铁芯多点接地故障具有一定的特殊性与复杂性，如果无法及时有效解决，必然会严重制约发电厂的安全稳定运行。在这样的情况下，相关人员应采取先进技术有效检测变压器铁芯多点接地故障，查找、消除故障点，通过吊罩处理、放电冲击等有效解决故障，加强临时应急操作，保障排除故障，同时加强对故障的预防，保证发电厂电力系统的安全稳定运行，以提高生产效能。

[1] 段 勇，赵政洪.变压器铁芯常见故障分析判断与处理[J].低碳世界，2017，（31）：86-87.

[2] 王 贺，周子洋，张 超.干式变压器铁芯接地故障分析[J].中国水能及电气化，2017，（5）：50-51.

[3] 李佳明，邢继红.变压器铁芯多点接地故障判断及处理方法[J].科技创新与应用，2016，（24）：194-195.

[4] 刘德祥，白秋杰，段明慧.浅谈电力变压器铁芯多点接地过热危害分析与处理方法[J].科技与企业，2015，（5）：232-233.

[5] Zoka Y.An Economic Evaluation for an Autonomous Independent Network of Distributed Energy Resources[J].Electric Power Systems Research，2007，（7）：831-838.