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變壓器的繞組和鐵芯是傳遞、變換電磁能量的主要部件，保證它們的安全是變壓器可靠運行的關鍵。統計資料表明因鐵芯問題造成故障，占變壓器總事故中的第三位。正常運行時，變壓器鐵芯需要有一點接地，避免鐵芯因懸浮電位放電，其鐵芯接地電流很小，約為幾毫安到幾十毫安，當變壓器發生鐵芯多點接地故障時，會產生渦流，其鐵芯接地電流將增大到幾安培甚至幾十安培，從而會導致局部鐵芯過熱，引起鐵芯局部過熱導致絕緣油分解，還可能使接地片熔斷或燒壞鐵芯，導致鐵芯電位懸浮，產生放電，造成輕瓦斯動作甚至重瓦斯動作跳閘，甚至損壞變壓器，造成主變重大事故。通過測量變壓器鐵芯接地電流可直接反映出變壓器的故障狀態——是否存在鐵芯多點接地。我國在《電力設備預防性試驗規程》(Q/CSG10007-2004)中5.1“油浸式電力變壓器”關于“鐵芯及夾件絕緣電阻”的要求：“運行中鐵芯接地電流一般不應大于0.1A”。因此，準確、及時地診斷與處理變壓器鐵芯多點接地故障，對保證變壓器的安全運行具有重要意義。 一、變壓器鐵芯正確接地方式 在變壓器正常運行中，帶電的繞組及引線與油箱間構成的電場為不均勻電場，鐵芯和其他金屬構件就處于該電場中。高壓繞組與低壓繞組之間、低壓繞組與鐵芯之間、鐵芯與大地（變壓器油箱）之間都存在著寄生電容，帶電繞組將過寄生電容的耦合作用使鐵芯對地產生一定的電位，通常稱為懸浮電位。由于鐵芯及其他金屬構件所處的位置不同，具有懸浮電位也不同，當兩點之間的電位差達到能夠擊穿其間的絕緣時，便產生火花放電。這種放電是斷續的，放電兩點電位相同，但放電立刻停止，然后再產生電位差，再放電。。。斷續放電的結果使變壓器油分解，長期下去，逐漸使變壓器固體絕緣損壞，導致事故發生，顯然是不允許的。為避免上述情況發生，國標規定，變壓器鐵芯和較大金屬零件均應通過油箱可靠接地，20000KVA及以上的變壓器，其鐵芯應通過套管從油箱上部引出并可靠接地。具體做法是將變壓器鐵芯與變電站的主網系統可靠連接。這樣鐵芯與大地之間的電容被短接，使鐵芯處于零電位，這時在地線中流過的只是帶電繞組對鐵芯的寄生電容電流。對三相變壓器來說，由于三相結構基本對稱，三相電壓對稱，所以三相繞組對鐵芯的電容電流之和幾乎等于零。 目前，廣泛采用鐵芯硅鋼片間放一銅片的方法接地。盡管每片之間有絕緣膜，仍然認為是整個鐵芯接地。從鐵芯兩端片可測得其電阻值，此電阻一般很小，僅為幾歐到幾十歐，在高壓電場中可視為通路，因而鐵芯只需一點接地。 二、通常變壓器為了確保鐵芯一點接地，其鐵芯的接地方式有四種： 1、當上下夾件有拉桿或拉板且不絕緣時，接地銅片連接到上夾件上，再由上夾件吊芯螺桿接地 2、上下夾件不絕緣時，接地銅片從下夾件經地腳螺絲接地 3、當上下夾件間絕緣時，在上下鐵軛的對稱位置上各插一接地銅片連接夾件，由上夾件經鐵芯至下夾件再接地，要求接地片位置對稱的目的是為了避免鐵芯兩點接地 4、當采用接地套管時，鐵芯經接地片至上夾件與接地套管連接接地 三、鐵芯故障的類型有以下幾種 1、鐵芯碰殼、碰夾件。 2、穿芯螺栓鋼座套過長與硅鋼片短接 3、油箱內有金屬異物，使硅鋼片局部短路 4、鐵芯絕緣受汗腺或損壞，箱底沉積油泥及水分，絕緣電阻下降，夾件絕緣受潮或損壞等，導致鐵芯多點接地 5、潛油泵軸承磨損，金屬粉沫進入油箱中堆積底部，在電磁引力作用下形成橋路，使下鐵軛與墊腳或箱底接通，造成多點接地 6、運行維護差，到期不檢修或大修 7、接地片因加工工藝和設計不良造成短路。 8、由于附件引起的多點接地。 9、由遺落在主變內的金屬異物和鐵芯工藝不良產生毛刺，鐵銹與焊渣等因素引起接地。 四、鐵芯產生多點接地時的幾種處理方法 1、對于鐵心有外引接地線的，可在鐵心接地回路上串接電阻，以限制鐵心接地電流，此方法只能作為應急措施采用。 2、由于金屬異物造成的鐵心接地故障，一般情況下進行吊罩檢查，都可以發現問題。 3、對于由鐵心毛刺，金屬粉末堆積引起的接地故障，用以下方法處理效果較明顯。 （1）電容放電沖擊法； （2）交流電弧法； （3）大電流沖擊法，即采用電焊機。 五、如避免變壓器由于鐵芯多點接地而造成的損失 一般在出現變壓器鐵芯多點接地時會出現兩種異常情況 1、變壓器中溶解氣體發生變化 在變壓器中溶解氣體在眾多發生鐵芯多點接地故障時色譜分析結果表明通常有以下特點： （1）總烴含量高，往往超過150ppm，其組成氣體含量的排列依C2H4-CH4-C2H6-C2H2順序遞減規律 （2）C2H4是鐵芯多點接地故障的主要特征氣體。如果我們將烴類各組成含量與總烴的比率計算出來，加以統計，得到明顯C2H4比率最高。 （3）總烴產生速率往往超過規程注意值，其中乙烯的產生速率呈急劇上升趨勢。 （4）用IEC三比值法時，其特征氣體的比值編碼一般為0、2、2 （5）估算的故障點溫度一般高于700度，低于1000度 2、變壓器鐵芯接地電流發生變化 國家電網公司企業標準Q/GDW534-2010《變電設備在線監測系統技術導則》中規定 要使用變壓器鐵芯接地電流在線監測系統可以實時在線監測變壓器鐵芯接地電流的大小是否超過《電力設備預防性試驗規程》DLT/596-1996中規定運行中的變壓器鐵芯接地電流不大于0.1A，如果鐵芯多點接地，環流很大時，則流經鐵芯接地線的電流會明顯增大，有的可達幾安甚至幾十安電流。例如2012年3月某某供電局使用了珠海市集森電器有限公司的JTX型變壓器鐵芯接地電流在線監測系統。于2012年7月18日下午3：23分在線監測到500KV主變壓器A相鐵芯接地電流達到15.3A，通過有效的排查，發現由于金屬異物造成的鐵心接地故障。并有效的解除了變壓器存在的隱患。 六、結論 1、發現鐵芯多點接地故障時，可采用氣相色譜法和監視接地電流來跟蹤監測。 2、可以通過直流法和交流法來判斷鐵芯故障點。 3、由鐵芯毛刺或浮物引起的接地故障可采用電容放電的方式，但要注意電壓的大小，此方法不需要對變壓器進行吊罩，可減少停電時間，提高供電可靠性。| 4、在主變安裝和大修時，要注意對主變內部的清理工作，特別對鐵芯槽和各間隙處要用油或氮氣來沖吹。 參考文獻： 1、孫波濤郭忠田馬超變壓器鐵芯多點接地故障分析判斷及處理2001，6：21-22 2、黎煒主變鐵芯多點接地故障分析與處理電力安全技術，2003，5（3） 3、沈陽變壓器研究所編變壓器鐵芯制造北京，機械工業出版社 4、保定天威保變電氣股份有限公司組編電力變壓器手冊北京，機械工業出版社 （電力自動化產品信息網） |
