变压器铁芯接地电流浅析

变压器铁芯接地电流浅析
发布时间：2022-01-21T01:46:19.991Z 来源：《中国科技人才》2021年第29期作者：旋宇政
[导读] 因此准确、及时地诊断与处理变压器铁芯多点接地故障，对保证变压器的安全运行具有重要意义。

广东电网有限责任公司惠州供电局
摘要：根据常见变压器铁芯结构及接地方式，结合日常工况，探究变压器铁芯多点接地电流的原因，以及其故障原因和解决方法，为电网安全运行提供维护检修的理论依据。

关键词：铁芯；一点接地；接地故障
0前言
电力变压器是电网运行的主要设备之一。

变压器的作用是多方面的，不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。

其中，绕组和铁芯作为电力变压器传递、变换电磁能量的主要部件，是变压器可靠运行的关键。

据资料可知，铁芯问题造成的故障占变压器总事故中的第3位。

铁芯多点接地会在接地点形成闭合回路，造成环流，引起铁芯局部过热导致绝缘油分解，还可能使接地片熔断或烧坏铁芯，导致铁芯电位悬浮，产生放电，甚至损坏变压器。

因此准确、及时地诊断与处理变压器铁芯多点接地故障，对保证变压器的安全运行具有重要意义。

1变压器铁芯结构与接地方式
1.1常见铁芯结构
铁芯是电力变压器主要导磁结构，主要由铁芯叠片、绝缘件和铁芯结部件等三个部件构成。

铁芯本体是采用硅钢片叠制或绕制而成，为使不同绕组能感应出和匝数成正比的电压，需要两个绕组交链的磁通量相同，并且要求绕组拥有很高的导磁率。

铁芯叠片和各附件之间均覆盖有绝缘件，此举可避免铁芯内部形成环流和涡流，消除相互干扰，保证变压器在强电磁环境下稳定运行。

1.2铁芯的一点接地
铁芯必须接地且是一点接地。

不接地的铁芯处于带电线圈对地的高压电场中，由于线圈、铁芯和油箱之间因电容C1和C2的耦合作用，将有较大的电容电流I1和I2通过C1和C2。

，使铁芯对地产生一定的悬浮电位。

在铁芯上，因电磁感应产生的悬浮电位的高低取决于C1和C2的比值。

一般C1和C2小，故在铁芯上产生的悬浮电位有可能很高，可能引起铁芯对线圈或油箱的放电。

如图1所示。

虽然变压器正常运行时需要铁芯接地，但只允许存在一个接地点，绝对不允许出现两点或多点接地的现象。

若铁芯存在多点接地，这些接地点构成的回路在交变磁通作用下形成感应电流，这些电流因接地点的增加而增加，导致变压器空载损耗增大，铁芯温度升高，极易产生高温烧毁接地引线，改变变压器的正常运行状态。

因此变压器正常运行时，铁芯应有且只有一点接地，如图2所示。

2多点接地故障原因
导致铁芯多点接地的原因多种多样，从变压器的制造、安装到运行的各个过程中均存在多点接地的诱因，其中常见故障原因包括：
（1）在变压器制造过程中，油箱内存在导电性质的悬浮物，悬浮物在电磁场的作用下形成导电小桥，使铁芯与油箱之间发生短接；
（2）在变压器安装过程中，铁芯穿心螺栓座套过长导致底座与铁芯硅钢片短接；
（3）在变压器安装过程中，铁芯绝缘损伤，箱底沉积油泥及水分，导致绝缘电阻下降，进而发生铁芯高阻多点接地的现象；
（4）在变压器运行过程中，潜油泵轴承磨损产生金属粉末，导致铁芯与粉末桥接；
（5）在变压器运行过程中，铁垫块受潮，导致绝缘下降。

3常用检测方法
多点接地故障对运行中的变压器危害大，损害电网稳定运行。

为了应对多点接地故障，总结出常用的检测方法如表1所示。

以上方法通常是由变电站值班人员或检修试验人员定期进行，这些方法最大的缺点是发现故障不及时，存在着使故障进一步发展、扩大的风险。

随着近年来传感器技术及计算机技术的发展，电力变压器铁芯接地电流在线监测技术得到了广泛应用。

该项技术的最大优势是能对铁芯接地电流进行实时监测，能及时发现铁芯多点接地故障的早期征兆，使之对故障能够做到早预防、早处理，弥补了仅依靠定期预防性试验带来的不足之处，为此类设备的状态检修提供可靠技术支持。

4故障处理
现场对于铁芯多点接地故障的处理，一般都采用以下几种方法：
(1)吊罩检查。

吊开钟罩对变压器铁芯可能接地的部位进行重点检查，这是目前国内用得较为普遍的处理方法，但由于需要主变压器长时间停电，需结合大型停电进行处理；
(2)电容放电冲击法。

对于由铁芯毛刺、铁锈和焊渣的积聚引起的不稳定接地故障，吊罩直接检查处理往往无法取得明显效果，因要消除故障需要烧掉毛刺，可用电容放电冲击法；
(3)串联电阻限流。

在运行中发现变压器存在铁芯接地故障后，当变压器不能或不需退出运行时，可采用串联电阻限流的方法，以限制铁芯接地回路的环流，防止故障的进一步扩大。

5结语
变压器是变电站的核心设备，运行人员应在监盘过程中应多留意变压器铁芯接地电流在线监测装置，定期对变压器铁芯接地电流进行检测；检修试验人员应定期进行油色谱分析，以便及时发现铁芯接地情况，避免缺陷升级危及电网安全。

一旦发生铁芯接地故障，如果允许长时间停电，应先采用电容冲击放电法排除不稳定接地。

如果仍然接地，则宜吊罩检查外观硬接点，再用直流法排除故障。

参考文献
[1]汪晟达,徐志刚.变压器铁芯多点接地情况及影响分析[J].现代工业经济和信息化,2018,v.8;No.170(14):111-112+116
[2]李仁久.变压器铁芯故障分析及处理方法[J].水力发电,2016,v.42;No. 503(03):75-77.
[3]洪亮,徐康健.变压器铁芯接地电流异常的检查与处理[J].电工电气, 2015,No.206(02):59-60.
[4]郭伟.变压器铁芯接地检测方法分析[A].云南电网公司、云南省电机工程学会.2010年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C].2010年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）:云南省电机工程学会,2010:5。