摘要：从变压器常见的一项故障——铁芯多点接地谈起，以实际案例为出发点，从诊断、分析和消除等方面详细的予以阐述。
关键词：变压器；接地故障；数据分析；
引言
变压器是电力系统中的核心设备，在油田电网中起着枢纽的作用。一旦变压器出现故障，将严重影响电力系统的安全及供电的可靠性。本文从变压器常见的一项故障——铁芯多点接地谈起，以实际案例为出发点，从诊断、分析和消除等方面详细的予以阐述。
1典型案例及相关故障分析
2015年6月12日，在某变电所进行2#主变铁芯绝缘电阻测试时，绝缘电阻异常低，接近10欧姆，但并未直接接地，指针在10欧姆与0欧姆间来回频繁摆动，当耳朵贴近变压器时，可听到变压器内部有“啪啪”的持续放电声，初步判断原因是铁芯有异物造成间歇性接地。后经变压器检修工区吊芯处理，证实是铁芯和夹件被一根细钢丝短接了，处理后合格，现已投入运行。
电力变压器是利用电磁感应原理制成的，绕组和铁芯是变压器的重要组成部分，保证它们的可靠运行是我们检修试验中关注的主要问题。通过查阅近三年的检修试验记录证明，铁芯多点接地故障仅次于变压器绕组直流电阻超标故障，排在变压器缺陷类别的第二位。制造厂家对变压器铁芯缺陷已引起重视，并在铁芯可靠接地、铁芯接地监视，以及保证一点接地方面都进行了技术改进。运行部门也把检测和发现铁芯故障提到相当高度。然而，变压器铁芯故障仍屡有发生，在这里我们主要分析铁芯多点接地和铁芯接地不良的原因和检测及处理的方法。
2 变压器正常运行时需铁芯一点接地的重要性
在变压器运行时，由于电磁感应作用，会产生交变的磁场，该磁场在铁芯外壳中产生悬浮电位。因为各构件距绕组的距离不等，所以各构件上产生的电位也不一样，各构件之间存在着电位差，有可能在油箱与铁芯或铁芯与紧固件之间距离较近的地方继续放电，对变压器油及绝缘都有不良影响。把铁芯与外壳可靠的连接起来，使它与外壳等电位就可以克服这一现象。
在变压器铁芯中若有两点或两点以上接地的情况，接地点之间就会形成电流回路，产生环流，造成铁芯局部过热、气体继电器频繁动作。严重时，铁芯局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至会导致重瓦斯动作而引起跳闸。烧熔的局部铁芯形成铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，以至必须更换铁芯硅钢片加以修复。
所以变压器不允许多点接地只能有且只有一点接地。
3 导致铁芯多点接地的原因
3.1 变压器铁芯多点接地的普遍原因
造成变压器铁芯有两点或两点以上的接地情况，有制造方面的原因，有的是运行维护不当，无论哪种原因其表现形式都是出现环流引起局部过热，造成变压器故障。
⑴ 安装变压器竣工后，由于工作疏忽，未将油箱顶盖上用于运输的定位销翻转过来或去除掉，构成多点接地。
⑵ 铁芯下夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或绝缘不良，使垫脚铁轭处叠片相碰造成接地。
⑶ 由于铁芯夹件肢板距芯柱太近，铁芯叠片因某种原因翘起后与夹件肢板相碰，造成多点接地。
⑷ 油浸变压器油箱中落入了金属异物，这类金属异物使铁芯和箱体连通，形成接地。聚中九变2#主变就属于这种情况。
⑸ 下夹件与铁轭阶梯间的木垫块受潮或表面不清洁，附有较多的油泥，使其绝缘电阻值降为零时，构成多点接地。
⑹ 铁轭螺杆的衬套过长，与铁轭硅钢片相碰，构成新的接地点。
⑺ 油浸变压器油箱盖上的温度计座套过长，与上夹件或铁轭、旁柱边沿相碰，构成新的接地点。
⑻ 具有潜油泵装置的大中型变压器，由于潜油泵轴承磨损，金属粉末进入油箱中，淤积油箱底部。在电磁力作用下形成导电桥路，将下铁轭与垫脚或箱底接通，形成多点接地。
3.2 变压器多点接地具体案例分析
2014年4月19日某变电所1号主变停电检修。1号主变有铁芯外引接地点，打开铁芯外引接地点的接地线后，使用2500V兆欧表测量铁芯绝缘电阻为0欧姆，证明该主变发生多点接地故障。
在处理过程中，将该变压器吊芯后发现，铁芯接地抽头及硅钢片上覆盖大面积黑色积碳，当油面较低时，碳粉随油位降低，多点接地消失；油位上升时形成导电层，使铁芯与主变外壳形成多点接地。
2014年5月20日某变电所1号主变停电检修。该主变也有铁芯外引接地点，测试中发现该主变铁芯绝缘电阻为0欧姆，也发生多点接地故障。
原因是由于铁轭螺杆的衬套过长，在变压器运行中受振荡力的原因与铁轭硅钢片相碰，构成新的接地点，造成多点接地。
4 主变铁芯多点接地时出现的异常现象
⑴ 在铁芯中产生涡流，铁损增加，铁芯局部过热。
⑵ 因铁芯过热使器身中木质垫块及夹件碳化。
⑶ 较长时间多点接地，使油浸变压器油劣化而产生可燃性气体，使气体继电器动作。
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⑷ 多点接地严重，又较长时间未处理时，变压器连续运行将导致油及绕组也过热，使油纸绝缘逐渐老化。会引起铁芯叠片两片绝缘层老化而脱落，将引起更大的铁芯过热，铁芯将烧毁。
⑸ 严重的多点接地会使接地线烧断，使变压器失去了正常的一点接地，后果不堪设想。
⑹ 多点接地也会引起放电现象。
变压器铁芯多点接地故障的分析处理程序
5.1 试验数据分析，判断是否存在铁芯多点接地故障
试验数据分析包括变压器油色谱数据分析和电气测量数据分析。
5.1.1 色谱数据分析
目前，用油中溶解气体色谱分析方法是监测变压器铁芯多点接地故障最简便、最为有效的方法。如果气体中的总烃含量高，超过DLT/596—1996《电力设备预防性试验规程》规定的注意值，而一氧化碳和二氧化碳气体和以往相比变化甚少或正常时，同时设法证实不是分接开关接触不良和潜油泵故障引起的裸金属过热，则可判断为变压器铁芯过热，出现了多点接地的情况。用气相色谱分析法可使主变不停电，定期取油样分析就可。
5.1.2 电气测量数据分析
变压器正常运行时，用钳形电流表在变压器铁芯外引接地套管的接地引下线上测量引线是否有电流。DLT/596—1996《电力设备预防性试验规程》中规定运行中变压器铁芯接地电流不大于0.1A，如果铁芯多点接地，环流很大时，则流经铁芯接地线的电流可能明显增大，有的可达几安甚至几十安电流。
当设备停止运行时，断开铁芯引出接地线，用2500V兆欧表对铁芯接地套管测量绝缘电阻。如电阻值为零或与历年数据相比较其值降低很多，则表明变压器内部可能存在铁芯多点接地。此时应正确测量各级绕组的的直流电阻，若各组数据均在合格范围内，且各相之间与历次测试数据之间相比较无明显偏差，变化规律基本一致，则可排除故障部位在电气回路内，从而确认主变铁芯多点接地故障。
5.2 设备运行状况分析，判断铁芯多点接地故障类型
在确认了变压器铁芯确实存在多点接地故障后，应对变压器的运行状况进行分析，判断铁芯多点接地故障的类型，以便于确认应急措施及处理方案。
首先应查询变压器投运的时间、负荷情况、有无突发故障或冲击等。其次是变压器历史运行情况，安装试验记录等，综合以上因素再结合色谱分析、电气试验数据进行判断，确认铁芯接地故障的类型。如变压器铁芯电阻突然降低，色谱分析数据无异常，而变压器长时间没有运行，则可能是由于油泥沉淀导致铁芯多点接地，属于不稳定接地故障，对应采取措施消除即可。
5.3 采取应急措施，排除不稳定接地故障
在确认了变压器铁芯多点接地故障的类型后，应根据现场情况及故障类型采取应急措施，从而排除接地或限制故障的发展。
5.3.1 变压器不能停运时
⑴ 有外引接地线，如果故障电流较大时，可临时打开外置铁心接地的下引线接点或在接地线上串联电阻运行。但必须在保证人身和设备安全的情况下进行，而且要加强监视，以防故障点消失后使铁芯出现悬浮电位。
⑵ 如果多点接地故障属于不稳定型，可在工作接地线中串入一个滑线电阻，使电流限制在1A以下。滑线电阻的选择，是将正常工作接地线打开测得的电压除以地线上的电流。
⑶ 要用色谱分析监视故障点的产气速率。
⑷ 通过测量找到确切的故障点后，如果无法处理，则可将铁芯的正常工作接地片移至故障点同一位置，用以较大幅度地减少环流。
5.3.2 变压器停电检修
监测发现变压器存在多点接地故障后，对于可停运的变压器，应及时停运，退出后彻底消除多点接地故障。排除此类故障的方法，根据多点接地类型及原因，应采取相应的检修措施。但也有某些情况，停电吊芯后找不到故障点，为了能确切找到接地点，现场可采用如下方法。
⑴ 直流法。将铁芯与夹件的连接片打开，在轭两侧的硅钢片上通入6V的直流，然后用直流电压表依次测量各级硅钢片间的电压，当电压等于零或者表指示反向时，则可认为该处是故障接地点。
⑵ 交流法。将变压器低压绕组接入交流电压220～380V，此时铁芯中有磁通存在。如果有多点接地故障时，用毫安表测量会出现电流(铁芯和夹件的连接片应打开)。用毫安表沿铁轭各级逐点测量，当毫安表中电流为零时，则该处为故障点。
6结论及认识
电力变压器铁芯多点接地的预防需要从源头抓起，在变压器生产过程中就要杜绝可能出现的问题；在变压器验收试验时，要认真做好铁芯的绝缘试验，将隐患消除在萌芽中；对于运行中特殊原因造成的多点接地，要根据不同原因进行处理。对于油泥等不稳定接地故障，不宜盲目采取吊罩检修方法，以免造成人力资源的浪费和停电损失。总之，出现变压器铁芯多点接地故障应及时、准确地诊断故障类型，确定相应的处理方式解决铁心故障。
参考文献
[1]王秉海，钱凯.胜利油区地质研究与勘探实践。山东东营:石油大学出版社，1992。
[2]黄炳光，刘蜀知。实用油藏工程与动态分析方法。北京:石油工业出版社，2000.
[3]才汝成，李阳，孙炳泉。油气藏工程方法与应用。北京:石油工业出版社，2002.
论文作者:郭立虎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/6/27
标签：多点论文; 铁芯论文; 变压器论文; 故障论文; 电阻论文; 接地线论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第7期论文;