浅谈变压器铁芯接地电流的测量方法

浅谈变压器铁芯接地电流的测量方法
【摘要】为防止主变压器铁芯出现多点接地，相关的规程规定：交接、检修、例行、诊断要进行铁芯接地电流的测量。

铁芯接地电流的测量多使用钳形电流表进行，但测量点的不同，会出现远远大于0.1A标准的异常情况。

本文就正确的测量点作了分析和解释。

【关键词】变压器；铁芯接地电流；测量点
主变压器铁芯用与铁芯相接触的铜杆经套管引出后，再用一根扁铁：扁铁的一端与套管联结，扁铁的另一端与变电站的地网进行联结。

当用扁铁与地网进行联结时，有以下几种方式：①、在扁铁的末端又联结了两根扁铁：一根扁铁与变压器的油箱铁壳联结；一根扁铁与地网联结；②、在扁铁的末端首先与变压器的油箱铁壳联结，联结后再用一根扁铁与地网进行联结；③、扁铁直接与地网进行联结。

而变压器的油箱铁壳一般在对角的的两点各用一根扁铁在地网的不同点进行联结。

案例：
1、本公司110KVB变电站#1主变铁芯接地方式为：在扁铁引出线的末端又联结了两根扁铁：一根扁铁与变压器的油箱铁壳联结；一根扁铁与地网进行联结。

2012年2月18日，用钳形电流表分别卡在与变压器油箱铁壳联结的扁铁和卡在与地网联结的扁铁进行铁芯接地电流的测量，电流显示异常数字为5A，严重超过测量规程。

试验人员多次在该两处测量，电流均维持在5A，故相关人员在没有校验仪器的情况下，用一个正常使用的3000W的电炉，电流显示正常为14A，故初步判断该测量表计正常。

随后，拆除与变压器的油箱铁壳联结的螺丝，只测与地网联结的扁铁，电流显示正常：0.1A以下。

同时发现在如此大的电流作用下，拆除与变压器的油箱铁壳联结的螺丝时，并无任何火花现象，故判断铁芯接地电流并无异常。

2、本公司另一110KVD变电站#1、#2主变铁芯接地方式为：扁铁引出线的末端首先与变压器的油箱铁壳联结，联结后再用一根扁铁与地网进行联结。

2013.2.13仍然用钳形电流表卡在油箱铁壳与地网联结的扁铁上进行接地电流的测量（当时未发现扁铁引出线的末端首先与变压器的油箱铁壳联结），电流显示为更加严重的数字：14A。

经分析后，决定将钳形电流表卡在铁芯引出线的末端但还未与变压器的油箱铁壳联结处的扁铁上进行：电流显示正常14mA。

为何会出现，钳形电流表显示异常的情况呢？对此，笔者有以下几点思考：
一、漏磁现象使变压器外壳产生感应电流
由电磁感应现象可知，当穿过导体回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，由其所引起的电流称为感应电流。

现各种电磁器件中，常用铁磁
材料做成一定形状的铁芯，将磁通集中在铁芯内部。

但是，当绝大部分磁感应线沿铁芯形成闭合回路时，另有一小部分感应线从铁芯中出来，经铁芯外部空间再回到铁芯中去，这部分磁感应线所对应的磁通则为漏磁通Фσ。

由麦克斯韦方程可知，电场和磁场相互垂直，但相位相同。

它们以电磁波的形式在空间向四周辐射能量。

电磁波在通过金属等屏蔽材料时会因为金属板的吸收、反射等受到一定程度的衰减，但不会完全消失。

故漏磁通会通过变压器的金属外壳辐射到外部空间。

用来测量交流电流的钳形电流表主要由电流互感器、整流电路、磁电系、量程转换开关等组成。

如图1所示。

从上图，我们可以看出，钳形电流表互感器的铁芯有一部分在表计的上端，并与手柄相连。

当变压器内部的漏磁或电磁场能量辐射使变压器外部产生一定感应电流时，钳形电流表载流线圈上的电流也会相应变化，从而影响表计数据的正确显示。

故在使用钳形电流表时，应排除现场的电磁干扰。

二、主地网不同点处电位大小不等。

对于同一主地网，不同的接地点电位大小并不一致，即两点间存在电压差。

为了论证这一点，笔者于2013年2月23日，在110千伏D变电站，用日本3228数字万用表测量不同设备的接地扁铁之间的电压。

以2#主变油箱接地扁铁为原点，测试出其与110千伏#102断路器接地扁铁之间的电压为0.071V（两设备的距离大约5M），与110千伏#2母线PT接地扁铁之间电压为0.078V（两设备的距离大约5M）。

为了数据更加真实可靠，又于2012年3月28日，在35千伏F变电站做了试验。

当时，F变电站35千伏2#主变负荷为8000KV A，以2#主变油箱接地扁铁为原点，测试出其与#601断路器外壳接地扁铁处电压0.313V，与35千伏1#PT 外壳接地扁铁处电压为0.436V等。

随后，又在110千伏H变电站作了相同的试验。

发现H变电站110千伏1#主变与#122断路器外壳接地处电压为0.017V，与#1213隔离开关外壳接地处电压差为0.008V等。

以上数据说明，主地网不同处的电位并不相等，且《对金属护套为交叉互联的110KV及以上电缆新投或改造时的验收检查》等文件，可知110千伏电缆直阻每千米不大于0.2Ω，由此可推断变电站主变接地扁铁间的直阻亦非常小，故即使两处不同处的电压差只有零点几伏，亦由可能产生较大的电流。

三、结论
变压器的油箱铁壳对角两点的接地扁铁在地网的不同点，有不同的电位，经油箱铁壳闭合后，从而形成环流；地网的结构、土壤的成分可能会影响到闭合回
路的内阻抗，进而影响到环流的大小。

本局两处变电站的铁芯接地电流异常就是因变压器油箱铁壳闭合后，形成环流而产生的。

所以：①、对各种接地方式测量接地电流时应有正确的测量点，否则会增加工作量，引起不必要的紧张和麻烦。

②、设计时建议采用：铜棒经套管引出后，直接用扁铁与地网进行联结。

③、变压器的油箱铁壳也应只有一点与地网连接，避免环流流经油箱，形成无谓的能量损耗。

参考文献：
[1]苗春.钳形电流表的结构及使用方法[J]；家电检修技术；2006年10期.
[2]常长林.运行中互感器应注意的问题[N]. 中国电力报. 2005-02-03.。