（国家电投集团贵州金元股份有限公司纳雍发电总厂 553303）
摘要：近几年变压器铁芯故障比较突出，准确、及时地诊断与处理变压器铁芯故障，对保证变压器的安全运行具有重要意义。变压器铁芯故障中，铁芯多点接地是最常见的一种。变压器运行时铁芯必须有一点而且只能有一点接地，否则铁芯将产生悬浮电位，造成放电或形成闭合回路，造成环流，使变压器不能继续运行。因此，本文针对电力变压器铁芯故障判断与处理进行了分析。
关键词：电力变压器；铁芯；故障；分析
一、故障原因和危害
1.1 故障原因
在安装变压器的过程中，由于相关工作人员疏忽大意，不慎遗落金属异物，导致变压器铁芯发生多点接地故障。另外，当铁芯受潮时，会影响到变压器铁芯的绝缘性能，损坏变压器元件。潜油泵轴承磨损严重也是变压器铁芯故障的常见成因，一方面，潜油泵的使用将直接影响铁芯接地的效果；另一方面，在轴承的磨损过程中，容易产生金属粉末，长时间与变压器的硅钢片接触，容易导致变压器铁芯出现多点接地的情况。在变压器生产加工过程中，相关工作人员没能按照规定清理杂质，使得变压器铁芯出现杂质导通短路的情况，从而影响变压器的正常运行。
1.2 变压器铁芯多点接地故障的危害
铁芯是变压器的磁路部分，也是变压器的核心元件，其质量将影响到变压器的正常运行。在变压器正常运行中，带电的绕组及引线与油箱间构成的电场为不均匀电场，铁芯和其他金属物件就处于该电场中，产生悬浮电位，由于铁芯及其他金属构件所处的位置不同，具有的悬浮电位也不同，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，使产生火花放电。因此，变压器安装完毕后，铁芯通过绝缘小套管来接地，可以在运行中监视铁芯接地电流。在此，需要注意的是，当变压器处于运行状态时，不允许铁芯多点接地，否则会导致变压器铁芯产生环流，铁芯过热而烧损。另外，构件之间存在着电位差，这会严重影响变压器铁芯的电容放电功能。因此，为了消除悬浮电位的不良影响，应当按照绕组的电位来安排寄生电容与金属构件之间的具体电位。这样一来，不但消除了电位差，还延长了变压器铁芯的电容放电时间。然而，一旦变压器铁芯出现多点接地的情况，就会在绕组之间形成闭合回路，引发环流的现象。出现这种情况时，轻则会导致局部过热，影响变压器铁芯的绝缘性能；重则铁芯被损坏，引发严重的烧损事故。
二、电力变压器铁芯多点接地故障的诊断方法
2.1油中溶解气体气相色谱分析法
（1）三比值法
（2）四比值法
（3）特征气体法
（4）计算产气法
（5）无编码比值法
2.2电气法
主要介绍停电电气测试分析法，分述如下：
2.2.1正确测量各级绕组的直流电阻
若各组数据未超标，且各相之间、各相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，由此可排除故障部位在电气回路中。
2.2.2测量绝缘电阻
为进一步核实是否为铁芯多点接地，可断开接地线，用2500V兆欧表对铁芯接地套管测量绝缘电阻，由此可判断铁芯是否多点接地以及接地的程度。
2.2.3查找故障点
当确定变压器存在多点接地故障后，便可进一步查找故障点发生的具体位置。
2.2.3.1吊罩查找铁芯多点接地故障
（1）用测量铁芯外引接地点的开路电压确定铁芯多点接地的部位，通常如开路电压UK=25%×UZ（UK为接地点的开路电压，UZ为该变压器绕组匝间电压），可判定故障接地点在铁芯的高压侧。如UK=15%×UZ，可判定故障接地点在轭铁底部。如UK=72%×UZ，可判定故障接地点在铁芯窗口内表面处。
（2）用变压器空载试验来检验铁芯多点接地部位试验时，如测出的空载损耗比原来大10kW左右，则可判定接地故障在铁芯窗口内。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（3）直流法
将铁芯与夹件的连接片打开，在铁轭两侧硅钢片上通入6V的直流电，后用直流电压表依次测量各级硅钢片的电压，当电压等于零或者表针指示反向时，可判定该处是故障接地点。
（4）交流法
将变压器低压绕组接入220～380V交流电压，此时铁芯有磁通存在。如有铁芯多点接地故障时，用毫安表测量会出现电流。当用毫安表沿铁轭各级逐点测量时，毫安表电流为零处就是故障点。
（5）铁芯加压法
将铁芯的正常接地点断开，用交流试验装置给铁芯加压，若故障点接触不牢固，在升压过程中会听到放电声，根据放电火花可观测到故障点。当试验装置电流增大时，电压升不上去，无放电现象，说明接地点很稳固。
（6）铁芯加大电流法
先将铁芯的正常接地点断开，再用电焊机装置给铁芯加电流。当电流逐渐增大，且铁芯故障接地点电阻大时，故障点温度升高很快，变压器油将分解而冒烟，从而可观察到故障点部位。故障点是否消除可用铁芯加压法验证，或用测量绝缘电阻法进行检查。
（7）红外诊断法
即使出现局部故障而发热，由于油的冷却扩散作用，尤其是当铁芯故障不太严重时，一般在油箱外部也不会显露出来。因此无法形成局部明显异常的特征性热象图。当吊罩后，在器身裸露的状态下，施加一定的空载励磁电压后再进行红外扫描，根据热象特征可以对油浸变压器的铁芯有无多点接地故障做出诊断。
2.2.3.2测量电气测试分析法
若变压器的铁芯是通过套管引出后接地的，可用钳形电流表测量引线中的电流来判断铁芯是否存在多点接地故障。正常情况下，此电流很小，一般小于0.3A，当存在铁芯接地故障后，铁芯主磁通周围相当于有短路匝存在，匝内流过环流，其值决定于故障点与正常接地点的相对位置，即短路匝中包围磁通的多少。最大电流可达数百安培，与变压器所带负荷情况有关。特别提出，当采用钳形电流表测量电流时，一定注意干扰的影响。常用消除干扰的方法有：
（1）选择测量位置。由于在变压器油箱高度的1/2处漏磁通较少，且与接地引下线相平行，所以此处的漏磁通干扰最小。
（2）差值法。测量时可首先将钳形电流表紧靠接地引下线边缘，且不钳住接地线，读取第一次电流数值，即为漏磁通干扰电流；然后再将接地引下线钳入，读取第二次电流数值，即为铁芯接地电流和漏磁通干扰电流之和，两次测量电流的差值即为铁芯实际接地电流。
（3）采用抗干扰铁芯电流测试仪测试。测量时不用拆接地引线，只需将专用钳钳住接地引线即可准确测出数据。
（4）当铁芯和上夹件分别引出油箱外接地时，如测出夹件对地电流为I1，铁芯对地电流为I2，根据经验可判断出铁芯故障的大致部位，其判断方法如下：
当I1=I2时，且数值在数安以上时，夹件与铁芯有连接点；
当I2>>I1时，I2数值在数安以上时，铁芯有多点接地；
当I1>> I2时，I1数值在数安以上时，夹件碰壳。
若铁芯多点接地故障属于动态型，可考虑用超声波探测故障点的位置。
三、结束语
电力变压器是电力系统中的重要设备，它的故障对电力系统运行带来严重影响，因此对变压器故障的及时诊断，尤其是常见的铁芯多点接地故障更为重要。因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组的绝缘，烧坏铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油受热分解产生大量气体可能使变压器的油箱爆炸，产生严重后果。尽管电力变压器采用了如瓦斯保护、差动保护和电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、温度保护等，但仍应引起足够的重视，将其故障减少到最少，保证电力系统的安全稳定运行。
参考文献：
［1］靳建坤，马慧娟.一起主变铁芯多点接地故障处理分析［G］//2013 年中国信息通信研究新进展论文集.北京：中国通信协会，2014.
［2］邵引红，陈涵林.变压器铁芯多点接地故障的诊断及处理［J］.安徽水利水电职业技术学院学报，2008（02）：78-80.
［3］孔祥海，赵志强，曹春华.半波直流电流检测方法及实现变压器铁芯非金属接地故障的处理方法［J］.有色设备，2012（04）：19-20.
作者简介：
韩廷永，（1982.1），男，贵州都匀，水族，本科，助理工程师，研究方向：电力设备检修。
论文作者:韩廷永
论文发表刊物:《河南电力》2018年15期
论文发表时间:2019/1/18
标签：铁芯论文; 变压器论文; 故障论文; 多点论文; 电流论文; 测量论文; 绕组论文; 《河南电力》2018年15期论文;