变压器铁芯接地

1. 变压器铁芯接地 主讲人：傅丰伟

2. 目录 1、前言…………………………………..3 2、铁芯接地产生原因…………………..4 3、铁芯接地测试………………………..6 4、铁芯接地的处理方法……………….10 5、案例分析……………………………..13 6、结论

3. 前言 电力变压器在正常运行时 ，绕组周围存在电场而铁心和夹件等金属构件处于电场中， 若 铁 心未可靠接地，则会产生放电现象， 损 坏 绝 缘 。因 此，铁心必须有一点可靠接地。 如果 铁芯由于某种原因出现另一个接地点， 形 成 闭 合 回 路 ，则 正 常 接 地 的引线上就会有环流。 其一方面造成铁芯局部短路过热甚至局部烧损，另一方面由于铁心的正常接地线， 产 生 环 流 造成变压器局部过热 也 可 能 产 生 放电性故障。 因此准确及时诊断变压器铁芯接地故障并采取积极措施 ，对于系统的安全 稳 定 运 行 意义重大。

4. 铁芯接地产生原因 大型电力变压器在运行过程中 发 生铁芯接 地缺陷主要包括以下几方面 1、变压器在制造或大修过程中 ，如 果 铁 刷 丝起重用的 钢丝绳的断股及微小金属丝等被遗留在变 压 器 油 箱 内， 当变压器运行时 这 些 悬 浮 物 在 电磁场的作用下形成导电 小桥 ，使铁心与油箱短接。这种情况常常发生在油箱底部。 2、潜油泵轴承磨损产生的金属粉末进入主变油箱中导致 铁心与油箱短接 3、变压器油箱和散热器等在制造过程中 ，由于焊渣清理 不彻底当变压器运行时在油流作用下杂质往往被堆积在一起。 使铁芯与油箱短接这种情况在强油循环冷却变压器中容易发生。

5. 4、铁芯上落有金属杂物， 将铁心内的绝缘油道间或铁芯与夹件间短接。 5、变压器进水使铁芯底部绝缘垫块受潮， 引起铁芯对地绝缘下降。 6、铁心下夹件垫脚与铁轭间的绝缘板磨损脱落造成夹件与硅钢片相碰。 7、夹件本身过长或铁心定位装置松动 ，在器身受冲击发生位移后夹件与油箱壁相碰。 8、下夹件支板距铁芯柱或铁轭的距离偏小， 在器身受冲击发生位移后相碰。 9、上下铁轭表面硅钢片因波浪突起与 钢 座套或夹件相碰。 10穿心螺杆或金属绑扎带绝缘损坏与铁芯或夹件等相碰。

6. 铁芯接地测试 1、运行中的检测方法 在运行中， 可以通过使用钳形电流表测量铁芯外接地线中的电流来判断铁心是否存在多点接地故障 。该电流一般不大于100mA 如果电流达到1A以上则可判断铁芯存在多点接地故障。 如变压器的铁芯和上夹件分别引出接地还可通过分别测量其接地线中的电流来大致判断故障部位。如图1

7. 图一

8. 2、停电后的检测方法 停电后未吊罩时 ，可以通过使用兆欧表测量铁心和夹件等引出的应一点接地的绝缘电阻来判断是否存在多点接地故障。

9. 3、气相色谱分析 对油中含气量进行气相色谱分析 也 是 发 现 变压器铁心接地最有效的方法之一 。出现铁芯接地故障 的 变 压 器 其油色谱分析数据中 总 烃 含 量 超 过《变压器油中溶解气体和判断导则GB/T7252-1987》规定的注意值其中C2H2或者C2H4 含量低或没有。若乙烯或者乙炔也超过注意值则可能是动态接地故障。 气相色谱分析法可与前两种方法综合使用 以 判 定 铁心是否多点接地

10. 铁芯接地的处理方法 1、不吊芯临时串接限流电阻 运行中发现变压器铁芯多点接地故障后，为保证设备的安全，均需停电进行吊芯检查和处理。但对于系统暂不允许停电检查的，可采用在外引铁芯接地回路上串接电阻的临时应急措施，以限制铁芯接地回路的环流，防止故障进一步恶化。 在串接电阻前，分别对铁芯接地回路的环流和开路电压进行测量，然后计算应串电阻阻值。注意所串电阻不宜太大，以保护铁芯基本处于地电位;也不宜太小，以能将环流限制在0.1A以下。同时还需注意所串电阻的热容量，以防烧坏电阻造成铁芯开路。

11. 2、吊芯检查 (1)分部测量各夹件或穿心螺杆对铁芯(两分半式铁芯可将中间连片打开)的绝缘以逐步缩小故障查找范围。 (2)检查各间隙、槽部重点部位有无螺帽、硅钢片、废料等金属杂物。 (3)清除铁芯或绝缘垫片上的铁锈或油泥，对铁芯底部看不到的地方用铁丝进行清理。 (4)对各间隙进行油冲洗或氮气冲吹清理。 (5)用榔头敲击振动夹件，同时用摇表监测，看绝缘是否发生变化，查找并消除动态接地点。

12. 3、放电冲击法 由于受变压器身在空气中暴露时间不宜太长的限制，以及 变压器本身装配形式的制约，现场很多情况下无法找到其具体 确切接地点。特别是铁锈焊渣悬浮、油泥沉积造成的多点接 地，更是难于查找。此类故障可采用放电冲击法，这种方法要 根据现场具体情况、接地方式和接地程度，在吊芯或不吊芯状 态下可进行。 现场应用时，主要有电容直流电压法和电焊机交流电流法。 电焊机交流电流法只适用于金属性接地故障，但电流不好控 制，而现场这种情况极少，接地电阻大都几百欧以上。电容直 流电压法现场取材较困难，操作不便且不安全，也不宜推广。 根据检修实例和现场经验，本文介绍一种安全可靠、操作简 便，而且利于快速就地取材的方法。这种方法就是利用高压电 气试验用升压变压器进行放电冲击。现场应用时注意换算好二 次电压，由于铁芯对地绝缘垫片很薄，故二次电压不能高于 2500V。

13. 案例一 某变压器是一电力变压器厂 1997年 4月 生 产的 产 品 1998年 7月 投 运 型 号 为ODFPSZ-250000/220 在2006 年12 月进行铁心接地电流测量试验中发现电流超标( 规定要求接地电流不大于100mA) 具体数据及最近一次试验数据如表1 所示

14. 表1 历次停电预试铁心绝缘数据如表2 所 示

15. 历 次油色谱分析数据如表3 所示

16. 缺陷分析 • 结 合 表1 及 表2 试验数据分析认为 铁 心与夹件间绝缘存在绝缘薄弱环节。在运行过程中绝缘劣化出现铁心与夹件连通状态，从而在磁通作用下铁心与夹件间形成环流 ，导致铁心接地电流与夹件接地电流同时增大。 由铁心和夹件接地电流数值近似相等现象认为， 铁心除本身接地点和通过夹件薄弱环节接地点外没有其他接地点。 • 表 3数据表明各种成分均有缓慢增长 其中CO CO2 C2H2的增长为明显， 应该为固体绝缘存在缺陷。

17. 同时对 2006年12 月 15日变压器油色谱分析数据进行三比值法分析 。编码为0、2、2 对应故障为高温过热故障 (大于700。C) 结合以上分 析 认 为可能是引线夹件螺丝松动或接头焊接不良及铁心漏 • 磁以及铁心多点接地等。(C2H2 含 量 较 低 应 用 该 方法意义并不是很大只作为参考。)

18. 采用试验方法确认分析结果 • 综合以上分析 为进一步确认分析结果进行如下试验。如图2 所示，滑线变阻器调至零阻值并合上刀闸，打开接地引线后打开刀闸， 此时滑线变阻器已串入夹件接地引线。 在变化滑线变阻器阻值同时记 • 录电压和电流表读数。 所得试验结果如表4 所示，试验结束后合上刀闸， 将接地引线恢复后拆除其余试验接线。 此试验选取夹件引线而非铁心引线串入试验回路。 是为减轻试验中出现意外开路造成悬浮而产生的不良后果。

20. 由表4 试验数据中铁心与夹件电流同时减小的现象可以确认，铁心与夹件间绝缘不良，而非铁心对地存在多点接地，同时为选取串联电阻阻值提供依据。

21. 带电处理方法 由于该变电站为枢纽变电站， 供 电 负 载 较 大， 短期内不能安排停电检修。 为限制铁心与夹件间环流 从而减缓绝缘裂化， 决定在夹件接地引下线中串入电 阻 。由上述试验数据选取两只容量为1000w阻值为 600Ω 电阻并联作为串联电阻, 同时并联一刀闸以便 测量不串电阻时的接地电流. 在串入电阻后夹件接地电流为 铁 心 接地 电 流 为 22mA满足规程要求的小于100mA 标准. 在长期运行 中电流值稳定 油色谱数据稳定,说明已消除该缺陷。

22. 案例2 内蒙古丰镇电厂#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。

23. 油色谱跟踪试验分析

24. 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。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。 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。

25. 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。

26. UC ---电容电压 C-----电容50Μf K-----开关

27. 利用开关K合到1侧给电容充电，先充500V，充好后将开利用开关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。

28. 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。

29. 谢谢观看！