变压器铁芯多点接地的诊断及处理
0 引 言
变压器铁芯多点接地，是变压器较常见故障之一，据内蒙电力公司2001年统计，铁芯接地故障占变压器故障42%的比例，这类故障轻者造成铁芯局部过热，重者造成铁芯局部烧损。由于发生多点接地时故障点的位置不同，对查找和处理都有一定的难度。
1危害和原因
1.1铁芯多点接地故障的危害
变压器正常运行时，是不允许铁芯多点接地的。因为变压器正常运行中，绕组周围存在着交变的磁场，由于电磁感应的作用，高压绕组与低压绕组之间，低压绕组与铁芯之间，铁芯与外壳之间都存在着寄生电容，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用，使铁芯对地产生悬浮点位。由于铁芯及其他金属构件与绕组的距离不相等，使各构件之间存在着电位差，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电。这种放电是断续的，长期下去对变压器油和固体绝缘都有不良影响，为了消除这种现象，把铁芯与外壳可靠地连接起来，使它与外壳等电位，但当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时，接地点就会形成闭合回路，造成环流，引起局部过热，导致油分解，绝缘性能下降，严重时，会使铁芯硅钢片烧坏，造成主变重大事故。
1.2 铁芯接地故障原因
（1）安装时疏忽使铁芯碰壳，碰夹件。
（2）穿芯螺栓钢座套过长与硅钢片短接。
（3）铁芯绝缘受潮或损坏，导致铁芯高阻多点接地。
（4）潜油泵轴承磨损，产生金属粉末，形成桥路，造成箱底与铁轭多点接地。
（5）接地片因加工工艺和设计不良造成短路。
（6）由于附件引起的多点接地。
（7） 由遗落在主变内的金属异物和铁芯工艺不良产生的毛刺、铁锈与焊渣等因素引起接地。
2处理方法
2.1 对于铁芯有外引接地线时，可在铁芯接地回路上串接电阻，以限制铁芯接地电流，此方法只能作为应急措施采用。
2.2 对于金属异物造成的铁芯接地故障，进行吊罩检查，可以发现问题。
2.3 对于由铁芯毛刺、金属粉末堆积引起的接地故障，用以下方法处理效果较明显。
（1）电容放电冲击法。
（2）交流电弧法。
（3）大电流冲击法，即采用电焊机。
3 铁芯多点接地故障判断及处理
现以丰镇电厂#1主变为例介绍如何分析、判断和处理铁芯多点接地故障。
3.1丰镇电厂
#1主变压器是保定变压器厂生产，型号为SFP-240000/220，在1993年1月底投入使用，4月发现主变铁芯多点接地。当时实测的环流为7.5A，万用表实测铁芯对地绝缘5kΩ，色谱分析未发现总烃超标。根据数据分析＃1主变铁芯接地故障不很严重，决定采取临时措施，在铁芯工作接地串接一电阻将环流限制在100mA以下，同时定期对环流和串联电阻电压进行测量，加强绝缘油的色谱分析。变压器工作接地串联一300Ω电阻后，实际测量环流为37.5mA，铁芯对地电压12V，色谱分析正常，之后一直跟踪监视故障点的产气率。
3.2 油色谱跟踪试验分析
油色谱跟踪的数据如表所示（单位：ppm ）
测量日期 | 氢 | 一氧化碳 | 二氧化碳 | 甲烷 | 乙烷 | 乙炔 | 乙烯 | 总烃 |
1993.5.11 | 35.61 | 141.25 | 412.15 | 46.78 | 16.9 | 0 | 60.19 | 123.87 |
1993.5.17 | 44.51 | 140.58 | 405.30 | 47.01 | 15.52 | 0 | 57.93 | 120.46 |
1993.6.7 | 44.51 | 191.4 | 462.06 | 55.93 | 15.45 | 0 | 58.28 | 129.66 |
1993.6.21 | 43.5 | 271.67 | 724.06 | 58.51 | 19.06 | 0 | 74.03 | 151.6 |
1993.7.5 | 39.79 | 228.04 | 700.27 | 55.52 | 17.58 | 0 | 73.42 | 146.52 |
1993.7.21 | 45.83 | 276.25 | 824.62 | 52.98 | 16.35 | 0 | 73.19 | 142.52 |
1993.8.22 | 58.38 | 454.83 | 1109.79 | 47.52 | 19.23 | 0 | 59.1 | 125.85 |
1993.9.13 | 46.25 | 412.93 | 981.13 | 42.5 | 13.62 | 0 | 51.19 | 107.31 |
1993.10.9 | 45.69 | 446.88 | 1183.39 | 46.78 | 20 | 0.46 | 66.09 | 133.33 |
1993.11.3 | 32.31 | 481.51 | 959.53 | 46.12 | 16.15 | 0 | 59.79 | 122.06 |
1994.2.28 | 20.42 | 395.68 | 1156.36 | 37.43 | 26.45 | 0 | 55.89 | 119.77 |
1995.6.13 | 15.2 | 494.7 | 924.8 | 24.9 | 20.7 | 0.51 | 47.8 | 93.91 |
从1993年5月到1995年5月，总烃含量(100～150ppm)数据偏高说明变压器内部有过热点，但从总烃量上看，过热点还不能说十分严重。
3.3 从多次测量铁芯电压来看，铁芯电压维持几伏，未有大的变动，说明铁芯多点接地是稳定的。
3.4 主变吊芯检查
96年6月8日由保定变压器厂、内蒙电科院、丰镇发电厂共同对＃１主变进行吊芯检查，在吊起C相线圈后（线圈绑带存在问题），用2500V摇表测量铁芯绝缘电阻时，发现B相低压侧下夹件磁屏蔽处有放电声，即为铁芯接地点，如拆B相下夹件磁屏蔽必须吊出B相线圈，但是根据磁屏蔽的安装结构特点，认为是金属发丝类物体造成铁芯多点接地故障。
3.5 消除故障方法
通过以上综合分析，造成铁芯多点接地，可能是由于铁芯毛刺、焊渣或悬浮物引起的接地故障。如果利用电焊进行大电流冲击法，现场操作不方便，点焊时间不好掌握，易造成铁芯绝缘受损。通过比较决定用电容放电法进行处理，电容器瞬间放电产生的巨大电流将熔化或烧断残留杂物，或者电容器瞬间大冲击电流产生的电动力使残留杂物移开原来位置。
图1 电容放电冲击法原理图
UC ---电容电压
C-----电容50Μf
K-----开关
利用开关K合到1侧给电容充电，先充500V，充好后将开关迅速切换到2侧放电，这样多次观察铁芯放电或发热点，未发现问题再充1000V电压放电，最高允许充到3000V电压，几次放电后，铁芯接地现象消除了，测铁芯对地绝缘为2500MΩ，满足大于200MΩ的要求，测量线圈绝缘电阻、介损及漏泄电流与预试时基本相同。经过几年的铁芯接地电流监测和预试，均无异常，说明这种处理方法取得了预期效果。由此可见，即使不吊罩也可以采用电容放电冲击法将悬浮物烧掉，有时也会将不稳定金属冲掉，这种方法简单快捷。当然有吊罩机会，结合滤油，采用电容放电冲击法查找并处理铁芯多点接地是非常理想的。
4 防范措施
一般在制造时认真清理内部遗留的杂质，油质干净，新变压器安装时，现场应吊罩检查铁芯夹件，同时认真清理油箱，积极开展运行变压器的定期工作，发现铁芯多点接地要及时消除。
5 结论
（1）发现铁芯多点接地故障时，可采用气相色谱法和监视接地电流来跟踪监测。
（2）可以通过直流法和交流法来判断铁芯故障点。
（3）由铁芯毛刺或浮物引起的接地故障可采用电容放电的方法，但要注意电压大小，此方法不需要对变压器进行吊罩，可减少停电时间，提高供电可靠性。
（4）在变压器安装和大修时，要注意对变压器内部的清理工作，特别对铁芯槽和各间隙处要用油或氮气来冲吹清理。
