变压器铁芯接地电流超标缺陷分析及处理

1 前言

电力变压器在正常运行时，绕组周围存在电场，而铁芯和夹件等金属构件处于电场中，若铁芯未可靠接地，则会产生放电现象，损坏绝缘。因此，铁芯必须有一点可靠接地，如果铁芯由于某种原因出现另一个接地点，形成闭合回路，则正常接地的引线上就会有环流。其一方面造成铁芯局部短路过热，甚至局部烧损;另一方面，由于铁芯的正常接地线产生环流，造成变压器局部过热，也可能产生放电性故障。因此，准确、及时诊断变压器铁芯接地故障并采取积极措施，对于系统的安全、稳定运行意义重大。

2 运行变压器铁芯接地缺陷原因分析

大型电力变压器在运行过程中，发生铁芯接地缺陷主要包括以下几方面。

(1)变压器在制造或大修过程中，如果铁刷丝、起重用的钢丝绳的断股及微小金属丝等被遗留在变压器油箱内，当变压器运行时，这些悬浮物在电磁场的作用下形成导电小桥，使铁芯与油箱短接，这种情况常常发生在油箱底部。

(2)潜油泵轴承磨损产生的金属粉末进入主变油箱中导致铁芯与油箱短接。

(3)变压器油箱和散热器等在制造过程中，由于焊渣清理不彻底，当变压器运行时，在油流作用下杂质往往被堆积在一起，使铁芯与油箱短接，这种情况在强油循环冷却变压器中容易发生。

(4)铁芯上落有金属杂物，将铁芯内的绝缘油道间或铁芯与夹件间短接。

(5)变压器进水使铁芯底部绝缘垫块受潮，引起铁芯对地绝缘下降。

(6)铁芯下夹件垫脚与铁轭间的绝缘板磨损脱落造成夹件与硅钢片相碰。

(7)夹件本身过长或铁芯定位装置松动，在器身受冲击发生位移后，夹件与油箱壁相碰。

(8)下夹件支板距铁芯柱或铁轭的距离偏小，在器身受冲击发生位移后相碰。

(9)上、下铁轭表面硅钢片因波浪突起，与钢座套或夹件相碰。

(10)穿心螺杆或金属绑扎带绝缘损坏，与铁芯或夹件等相碰。

3 铁芯接地缺陷的检测和处理方法

3.1 运行中的检测方法

在运行中，可以通过使用钳形电流表测量铁芯外接地线中的电流来判断铁芯是否存在多点接地故障。该电流一般不大于300mA，如果电流达到1A以上则可

判断铁芯存在多点接地故障。如变压器的铁芯和上夹件分别引出接地，还可通过分别测量其接地线中的电流来大致判断故障部位。

3.2 停电后的检测方法

停电后未吊罩时，可以通过使用兆欧表测量铁芯和夹件等引出的应一点接地的绝缘电阻来判断是否存在多点接地故障。

3.3 气相色谱分析

对油中含气量进行气相色谱分析，也是发现变压器铁芯接地最有效的方法之一。出现铁芯接地故障的变压器，其油色谱分析数据中，总烃含量超过《变压器油中溶解气体和判断导则》(GB/T7252-1987)规定的注意值，其中C2H4、CH4含量低或没有。若C2H2也超过注意值，则可能是动态接地故障。气相色谱分析法可与前两种方法综合使用，以判定铁芯是否多点接地。

3.4 运行变压器铁芯接地故障处理

确认变压器出现铁芯多点接地缺陷，而变压器本身又不能在短时间内停电检修时，可考虑使用下列方法。

(1)可采用在接地回路中串入限流电阻作为临时措施，限制缺陷进一步劣化，同时应尽早安排检修处理。

(2)对于小型变压器，使用大型滤油机将油从下部打人，利用油流冲击变压器底部，将导电颗粒冲离导电位置从而恢复铁芯底部绝缘。

4 主变缺陷分析及处理

4.1 基本情况

某变压器是一电力变压器厂1984年7月生产的产品，1985年11月投运，型号为ODFPSZ-250000/220。在2006年12月进行铁芯接地电流测量试验中发现电流超标(规定要求接地电流不大于100mA)，具体数据及最近一次试验数据如表1所示，历次停电预试铁芯绝缘数据如表2所示，历次油色谱分析数据如表3所示。

表1 铁芯接地电流

表2 铁芯绝缘试验历史数据

表3 次色谱数据

4.2 缺陷分析

(1)结合表l及表2试验数据分析认为，铁芯与夹件间绝缘存在绝缘薄弱环节，在运行过程中绝缘劣化出现铁芯与夹件连通状态，从而在磁通作用下铁芯与夹件间形成环流，导致铁芯接地电流与夹件接地电流同时增大。由铁芯和夹件接地电流数值近似相等现象认为，铁芯除本身接地点和通过夹件薄弱环节接地点外没有其他接地点。

(2)表3数据表明各种成分均有缓慢增长，其中C2H2、CO、CO2的增长较为明显，应该为固体绝缘存在缺陷。同时对2006年12月15日变压器油色谱分析数据进行三比值法分析，编码为0、2、2对应故障为高温过热故障(大于700℃)。结合以上分析认为可能是引线夹件螺丝松动或接头焊接不良及铁芯漏磁以及铁芯多点接地等(C2H2含量较低，应用该方法意义并不是很大，只作为参考)。

4.3 采用试验方法确认分析结果

综合以上分析，为进一步确认分析结果进行如下试验。如图l所示，滑线变阻器调至零阻值并合上刀闸，打开接地引线后打开刀闸，此时滑线变阻器已串入夹件接地引线，在变化滑线变阻器阻值同时记录电压和电流表读数，所得试验结果如表4所示。试验结束后合上刀闸，将接地引线恢复后拆除其余试验接线。此试验选取夹件引线而非铁芯引线串入试验回路，是为减轻试验中出现意外开路造成悬浮而产生的不良后果。

表4 接地电阻选取试验数据

由表4试验数据中铁芯与夹件电流同时减小的现象可以确认，铁芯与夹件间绝缘不良，而非铁芯对地存在多点接地，同时为选取串联电阻阻值提供依据。

4.4 带电处理方法

由于该变电站为枢纽变电站，供电负载较大，短期内不能安排停电检修。为限制铁芯与夹件间环流从而减缓绝缘裂化，决定在夹件接地引下线中串入电阻。由上述试验数据选取两只容量为1000W、阻值为600Ω电阻并联作为串联电阻，同时并联一刀闸，以便测量不串电阻时的接地电流。

在串入电阻后夹件接地电流为22mA，铁芯接地电流为60mA，满足规程要求的小于100mA标准。在长期运行中电流值稳定，油色谱数据稳定，说明已消除该缺陷。

5 结论

(1)通过上述主变铁芯多点接地分析处理过程，证明笔者所使用的带电串入滑线变阻器进行电压电流检测方法，可以判断铁芯和夹件都有接地引下线的主变铁芯多点接地是否为铁芯与夹件间绝缘损坏，从而排除铁芯对地存在多点接地。

(2)应用接地引下线串联滑线变阻器的方法可准确测量出接地点电压电流关系，从而确定所需串人电阻的阻值，达到理想的限制铁芯环流的效果。

(3)铁芯多点接地串入电阻方法可以作为限制环流的过渡性措施。对于本文中所讨论的铁芯多点接地现象，在夹件接地引下线串入电阻也可以起到相同效果。