变压器铁芯接地及故障处理

由于制造工艺质量，运输、安装和运行维护不佳等原因，在变压器运行过程中，铁芯接地故障时有发生，且在变压器各类故障中占有相当大的比例。

一、变压器铁芯接地点的要求

变压器的铁芯只能有一个接地点作为正常的工作接地，来限制铁芯的电位和流过的电流；若不接地和出现两点及以上的接地，都将导致铁芯出现故障，影响变压器的安全运行。

1、变压器在运行过程中，其带电绕组和油箱之间存在电场，铁芯和其夹件等金属构件处于该电场之中，由于电容分布不均匀，场强各异，若铁芯没有可靠接地，则存在对地悬浮电位，产生铁芯对地或线圈的充放电现象，破坏固体绝缘和油的绝缘强度；若铁芯一点接地，则消除了存在对地悬浮电位的可能。

2、当变压器铁芯出现两点或以上多点接地时，铁芯在工作磁通周围就会形成短路环，短路环在交变的磁场作用下，产生很大的短路电流，流过铁芯，造成铁芯局部过热；铁芯的接地点越多，形成的环流回路就越多，环流越大(取决于多余接地点的位置)，使变压器铁损变大；同时，环流过热还会烧熔局部铁芯硅钢片，使相邻硅钢片间的绝缘漆膜烧坏，修复时不得不更换部分硅钢片，修复耗用资金巨大，需要返厂工期较长，严重影响电网的安全运行。

3、变压器的铁芯不管是不接地还是多点接地，两者严重时都会因过热和放电，在变压器内部产生大量的可燃性气体，引起轻瓦斯发信号，甚至重瓦斯动作而使变压器开关掉闸，中断对外供电。因此，变压器铁芯与其紧固件之间必须有良好的绝缘，且仅有一点可靠接地。

二、变压器铁芯接地故障的表现特征

变压器发生铁芯接地故障的原因和现场表现形式各种各样，但其故障特征往往有共同的规律可循，需要熟悉变压器的结构特点，了解容易发生多点接地的部位，并结合各类试验数据进行综合分析，就能对多余接地点准确定位；综合分析时，应重点把握铁芯接地故障的如下表现特征：

1、变压器油色谱分析的表现特征

一般情况下，铁芯接地点之间会产生环流，直接表现在铁芯的过热上，加快变压器油的裂化和分解，产生可燃性的特征气体，初期一般为300~700℃的中温过热，必然使变压器油的色谱分析异常。

1）总烃升高，一般超过色谱导则规定的注意值(150ul/l)，其中乙烯和甲烷占主要成份，乙炔微量或没有，变压器若不带病长期运行，乙炔值一般不会超过导则规定的注意值(5ul/l)；

2）故障严重时，由于环流过热而无高能量放电，若用导则推荐的三比值法分析，系高于700℃的高温热故障；

3）若产气速率较快，超过导则规定的注意值，将伴随大量乙炔出现，超过导则规定的注意值(5ul/l)；

4）有些铁芯接地故障涉及绝缘材料，也会引起CO和CO2的伴随增长；

5）一些间歇性接地故障，由于伴随放电火花，往往会产生一定量的乙炔，C2H2占主要成份，并超过5ul/l。

2、电气测量的表现特征

1）大部分变压器铁芯多点接地的接地点，不是从接地套管一处引出，而是在不同的位置形成环流通道，故在变压器正常运行时，从引出的接地线上，测量铁芯接地的电流将明显增大，往往超出《电力设备预防性试验规程》一般不大于0.1A的要求，停电用兆欧表测铁芯绝缘，阻值很低，往往小于5MΩ，甚至用万用表即可测量出其接触电阻值。

为了减少误判，用钳型表测量接地电流时，由于变压器箱体周围存在漏磁通，应水平放置并选择在油箱高度的1/2处。若测量数据的分散性大，可在变压器铁芯接地引下线上并联可靠短路线并串入测量交流电流表后，再打开固定的接地引下线，直接测量其准确接地电流值。另外，对间歇性的多点接地，测得的电流值会不断变化，有时甚至为0，不能判断是否有铁芯多点接地，需要不断观察和多次测量；停电摇测绝缘电阻可能正常。

2）多点接地故障点若是从接地套管一处引出，往往通过电气测量不能判定，测得的铁芯绝缘电阻和接地电流正常，只能结合色谱分析在有怀疑时，对变压器停电进行检查，可在放出部分油后，打开接地套管，观察接地引线是否过长、裸露，该部位的硅钢片有无放电和烧伤痕迹，直接找到多余接地点。

3、吊芯检查的表现特征

变压器大修和铁芯接地处理，需要吊芯时，查找多点接地部位应注意如下特征。

1）首先检查铁芯的外观，看有无明显的放电和烧伤、过热痕迹，有无运输定位钉、铁芯夹件等金属物碰及铁芯，有无焊渣、铜丝、金属屑或脏杂物。

2）从铁芯引线处施加交流电压，可能会有放电声音或烧熔的烟气，发现多余接地点。

3）将铁芯与夹件的联结片打开，在铁轭两侧施加直流电压，用万用表依次测量各级铁芯叠片的电压，多余接地点处的电压指示为零。

三、变压器铁芯接地故障的预防和处理

1、变压器安装和大修，需要吊芯时，应测量铁芯及其夹件的绝缘电阻；对未绝缘处理的铁芯接地联结片(或联结线)做绝缘包扎处理；将接地线外引至运行中便于测量处，定期检测铁芯接地电流，一般在0.5A左右或更小。

2、加强变压器的运行监督，将电气试验和定期气相色谱分析结合起来。结合运行巡视定期测量铁芯接地电流；严格变压器油色谱分析周期，注意用三比值法判断铁芯接地故障。

3、发生铁芯接地故障的变压器，若立即停电查找和消缺困难，可采取临时措施，对接地电流大的情况，可在接地回路中临时串入电阻(电阻两侧并入220V~380V的低压避雷器为宜，以防止电阻开路)，此时接地电流可限制在100mA，也可打开正常的铁芯接地点，这样可以减少流过硅钢片的电流，降低铁芯发热程度，防止故障的发展，但在此期间必须加强色谱的跟踪分析和接地电流的测量。

4、现场一旦发现变压器铁芯多点接地，不要急于采取吊芯查找和处理多余接地故障点的办法。若绝缘电阻低，可通过正常接地点，对铁芯施加交流电烧熔或直流电容器储能脉冲放电，烧除多余接地点，变压器不吊芯处理接地故障可以节省大量人力和物力，而且可以避免变压器长期停电带来的各种损失和影响；若绝缘电阻并不低，可少量放油后，打开接地套管，通过检查和处理接地引线进行消缺。处理前后要有色谱分析数据给予支撑。

5、变压器吊芯后对铁芯外观检查，若不能直接发现故障点，可采取如下方法查找：

1）测量穿芯螺栓和绝缘紧固件的绝缘电阻，判定夹件是否碰及铁芯；

2）在铁芯和地之间接入万用表，通过电阻的变化寻找，对可能接地点可用绝缘纸板横扫，观察万用表指针变化，确定具体位置；

3）交流或直流加压，观察放电声音或烧熔的烟气等。一旦找出了绝缘薄弱环节，结合具体情况均要加强绝缘。

6、在变压器的设计和制造时，应充分考虑铁芯对地及夹件绝缘的余度，合理空间布置，对有可能影响绝缘的部位或金属部件，应重点进行绝缘包扎处理。