變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測系統(tǒng)解決多點(diǎn)接地故障

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(yùn)行的關(guān)鍵。統(tǒng)計(jì)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(yùn)行時(shí),變壓器鐵芯需要有一點(diǎn)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(dāng)變壓器發(fā)生鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)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(huì)導(dǎo)致局部鐵芯過熱，引起鐵芯局部過熱導(dǎo)致絕緣油分解，還可能使接地片熔斷或燒壞鐵芯，導(dǎo)致鐵芯電位懸浮，產(chǎn)生放電,造成輕瓦斯動(dòng)作甚至重瓦斯動(dòng)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(tài)——是否存在鐵芯多點(diǎn)接地。我國在《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(Q/CSG10007-2004)中5.1“油浸式電力變壓器”關(guān)于“鐵芯及夾件絕緣電阻”的要求：“運(yùn)行中鐵芯接地電流一般不應(yīng)大于0.1A”。因此，準(zhǔn)確、及時(shí)地診斷與處理變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障，對保證變壓器的安全運(yùn)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(yùn)行中，帶電的繞組及引線與油箱間構(gòu)成的電場為不均勻電場，鐵芯和其他金屬構(gòu)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(chǎn)生一定的電位，通常稱為懸浮電位。由于鐵芯及其他金屬構(gòu)件所處的位置不同，具有懸浮電位也不同，當(dāng)兩點(diǎn)之間的電位差達(dá)到能夠擊穿其間的絕緣時(shí)，便產(chǎn)生火花放電。這種放電是斷續(xù)的，放電兩點(diǎn)電位相同，但放電立刻停止，然后再產(chǎn)生電位差，再放電。。。斷續(xù)放電的結(jié)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(dǎo)致事故發(fā)生，顯然是不允許的。為避免上述情況發(fā)生，國標(biāo)規(guī)定，變壓器鐵芯和較大金屬零件均應(yīng)通過油箱可靠接地，20000KVA及以上的變壓器，其鐵芯應(yīng)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(wǎng)系統(tǒng)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(shí)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(jié)構(gòu)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(rèn)為是整個(gè)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(diǎn)接地。

二、通常變壓器為了確保鐵芯一點(diǎn)接地，其鐵芯的接地方式有四種：

1、 當(dāng)上下夾件有拉桿或拉板且不絕緣時(shí)，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(shí)，接地銅片從下夾件經(jīng)地腳螺絲接地

3、 當(dāng)上下夾件間絕緣時(shí)，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(jīng)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(diǎn)接地

4、 當(dāng)采用接地套管時(shí)，鐵芯經(jīng)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(nèi)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(dǎo)致鐵芯多點(diǎn)接地

5、潛油泵軸承磨損，金屬粉沫進(jìn)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(diǎn)接地

6、運(yùn)行維護(hù)差，到期不檢修或大修

7、接地片因加工工藝和設(shè)計(jì)不良造成短路。

8、由于附件引起的多點(diǎn)接地。

9、 由遺落在主變內(nèi)的金屬異物和鐵芯工藝不良產(chǎn)生毛刺，鐵銹與焊渣等因素引起接地。

四、 鐵芯產(chǎn)生多點(diǎn)接地時(shí)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(yīng)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(jìn)行吊罩檢查，都可以發(fā)現(xiàn)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(jī)。

五、 如避免變壓器由于鐵芯多點(diǎn)接地而造成的損失

一般在出現(xiàn)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種異常情況

1、變壓器中溶解氣體發(fā)生變化

在變壓器中溶解氣體在眾多發(fā)生鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí)色譜分析結(jié)果表明通常有以下特點(diǎn)：

(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(guī)律

(2) C2H4是鐵芯多點(diǎn)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(jì)算出來，加以統(tǒng)計(jì)，得到明顯 C2H4比率最高。

(3) 總烴產(chǎn)生速率往往超過規(guī)程注意值，其中乙烯的產(chǎn)生速率呈急劇上升趨勢。

(4) 用IEC三比值法時(shí)，其特征氣體的比值編碼一般為0、2、2

(5) 估算的故障點(diǎn)溫度一般高于700度，低于1000度

2、變壓器鐵芯接地電流發(fā)生變化

國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW534-2010 《變電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定

要使用變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測變壓器鐵芯接地電流的大小是否超過《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》 DLT/596-1996中規(guī)定運(yùn)行中的變壓器鐵芯接地電流不大于0.1A，如果鐵芯多點(diǎn)接地，環(huán)流很大時(shí)，則流經(jīng)鐵芯接地線的電流會(huì)明顯增大，有的可達(dá)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(jiān)測系統(tǒng)。于2012年7月18日下午3：23分 在線監(jiān)測到500KV主變壓器A相鐵芯接地電流達(dá)到15.3A，通過有效的排查，發(fā)現(xiàn)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(jié) 論

! p5 Q5 @0 t( h3 S( A. M) 1、發(fā)現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí)，可采用氣相色譜法和監(jiān)視接地電流來跟蹤監(jiān)測。

2、可以通過直流法和交流法來判斷鐵芯故障點(diǎn)。

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(jìn)行吊罩，可減少停電時(shí)間，提高供電可靠性。|

4、 在主變安裝和大修時(shí)，要注意對主變內(nèi)部的清理工作，特別對鐵芯槽和各間隙處要 用油或氮?dú)鈦頉_吹。

參考文獻(xiàn)：

1、孫波濤 郭忠田 馬超 變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障分析判斷及處理 2001，6：21-22

2、黎煒 主變鐵芯多點(diǎn)接地故障分析與處理 電力安全技術(shù)，2003，5(3)

3、沈陽變壓器研究所編 變壓器鐵芯制造 北京，機(jī)械工業(yè)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(jī)械工業(yè)出版社