220kV主变铁芯接地电流在线监测在普渡河流域水电站应用探讨

220kV 主变铁芯接地电流在线监测在普渡河流域水电站应用探讨
摘要：变压器是水电站系统的核心部分,在变压器运行过程中，铁芯接地故
障时有发生，变压器铁芯的故障发生率对水电站安全生产起着至关重要的作用,
通过在线监测变压器铁芯接地电流，运用统计分析手段，对监测数据进行分析研究，可实现对铁芯多点接地故障的有效预判,进而避免变压器故障发生，保障设
备安全运行。

本文以该技术措施在普渡河流域水电站的应用为实例，对相关技术
应用进行了论述及总结。

关键词：水电站变压器铁芯接地电流在线监测应用
一、概述
水电站设备运行故障中，变压器铁芯接地故障占据了一定比列，而变压器作
为水电站的主设备，一旦发生故障将对电站经营、电网保供等造成重大影响和损失。

结合设备可靠性分析数据来看，在变压器各类设备故障中，铁芯多点接地故
障在变压器各类故障中占到了第三位。

针对这个问题，目前水电站通常使用的是
年度停电预防性试验、变压器绝缘油气体色谱分析、钳形电流表测量等方式判断
并发现变压器可能存在的问题及隐患，确保变压器安全稳定运行。

然而，随着科
技手段的发展和故障预判要求不断提高，这些监测手段一定程度上造成了资源浪费，同时无法满足对铁芯接地电流的连续性监测和实时掌握数据趋势变化的要求。

近些年来，随着自动化、信息化技术的应用发展，变压器铁芯接地电流在线监测
技术在不断推广应用的基础上，得到了进一步发展。

电力企业通常采用在变压器
铁芯接地下引线上安装接地电流在线监测装置，达到对铁芯接地电流的持续监测
和数据的实时获取。

结合信号处理技术的应用，实现监测电流到达限值时自动告警。

进而做到及时发现和预判铁芯多点接地故障，科学、高效监测接地电流值，
实现变压器健康状态的实时监控。

二、传统的变压器铁芯接地电流监测方式的不足
（一）年度预防性试验、绝缘油气体色谱分析的不足主要存在两方面：一是不能及时发现设备安全隐患；二是通常在年度全停检修时开展，需要设备停电，当发现存在重大安全隐患时，会造成检修工期延长，扩大经济损失。

（二）通过钳形电流表等人工测量的不足主要存在两个方面：一是对测量方法及安全措施有严格要求，一定程度上有危险性，测量过程中若有故障发生，加之操作错误则会导致人身伤害事故。

二是行业规范对变压器铁芯接地电流的测量精度要求较高且要求测量仪器要具有强电磁干扰能力，普通的测量设备测量结果不满足要求。

三、220kV主变铁芯接地电流在线监测应用介绍
(一)220kV主变铁芯接地电流在线监测装置
220kV主变压器铁芯接地电流在线监测装置由电流传感器、信号采集与处理电路、显示与通信接口等组成。

装置采用高精度、抗强电磁干扰的零磁通穿芯式电流传感器得到，能够及时准确的反映铁芯、夹件接地电流大小的电信号，该信号经过自动量程转换及滤波回路后得到比较精确的信号，再由18位高速A/D转换获得数字信号，进入CPU后，CPU根据程序将当前的全电流、基波电流值轮换显示在装置的LED数码管上。

在线监测装置对电流值进行连续、实时监测，并把所有历史数据进行本地存储，同时，采用符合规范的通讯方式 ,方便与上位机进行通信，也可以通过4-20mA的模拟量输出与电厂监控系统通讯。

当监测电流达到报警限值时，发出相应的告警信息和信号，并可实现APP随时随地查看运行数据，告警信息在后台监控系统显示和相应的管理人员接到告警手机短信。

220kV 主变铁芯接地电流监测装置安装示意图如下：
图
1 220kV主
变铁芯接地
电流监测装
置安装示意
图（图片来
源：GTM-
50A型变压
器铁芯/夹
件接地电流
在线监测装
置说明书）
(二)220kV主变铁芯接地电流在线监测装置的作用
通过检测变压器从运行开始以来全部的电流曲线，结合统计分析和数据应用，可以预测接地电流的变化趋势。

结合对变压器的运行状态的实时监测，依据先进
的在线分析，及时分析变压器的运行状态，科学管理，合理调整负荷延长变压器
寿命，并能减少非计划停运和运行事故。

装置按预警限值和报警限值的方式设置
了两级报警限值，报警基本原理为当装置监测到电流超过预警限值时，通信接口
自动上传数据，当超过报警限值时，装置本体发出报警信号（报警灯亮），同时
通过通信报警；解决了铁芯接地电流检测靠运行人员采用钳形表等手工测量不能
实时检测、实时发现问题，同时浪费人力、物力，测量结果精度差，受强电磁干
扰等缺点；不仅提高了工作效率和人员安全，减轻了一线运维人员的工作负担，
还为变压器状态检修策略提供了大量精确、及时、完整的数据信息，对变压器可
能发生的一些故障，提供了有力的全面的数据依据。

四、220kV主变铁芯接地电流在线监测应用情况
220kV主变铁芯接地电流在线监测通过在普渡河流域几个水电站进行的应用，笔者通过6个月的数据收集、对比及分析，得出在线监测装置的测量数据精度高、误差小；钳形电流表的测量数据精度低、误差大；不能准确反映铁芯的接地电流
值，不能准确及时的了解铁芯的工作状况或早期故障的征兆。

通过变压器铁芯接
地电流在线监测，能够实现铁芯多点接地故障的预判和告警，实现对变压器故障
的早发现、早预防、早处置，一定程度上弥补了传统的监测预防手段的不足，并
为变压器的状态检修提供可靠的大数据和技术支持。

五、结论
变压器作为水电站的核心设备，虽然配有多重保护，但由于内部结构复杂，
可能出现内部绝缘受潮或受损、箱体内异物、油箱油泥沉积等引起铁芯多点接地
故障，为避免铁芯接地故障恶化转为更大故障，加装变压器铁芯接地电流在线监
测装置既是一个重要的监测手段，也是保障设备安全运行的可靠手段。

对水电站主变铁芯接地电流开展在线监测技术应用，能够切实提高设备可靠性，具有较好的推广意义和实用价值，对于水电站管理水平提升，设备状态检修
的实施起到积极作用。

通过技术应用，可以进一步提高水电站设备运维质量、保
障设备运行可靠性、避免了不安全事件的发生，进一步筑牢发电厂安全运行基础。

参考文献：
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作者简介：杨金华（1988年-），男，云南祥云人，工程师、技师，主要从
事水电生产运行、检修维护管理、安全管理等方面工作。