變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障是變壓器最常見(jiàn)的故障之一。由相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果和電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行狀況可知，該類(lèi)故障在變壓器總故障中占到第三位，因此鐵心接地故障的準(zhǔn)確分析與處理是變壓器可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

相關(guān)文獻(xiàn)故障原因及處理措施：若內(nèi)外部接地引線連接方式不當(dāng)，則重新改變引線連接方式；若分接開(kāi)關(guān)接地部件與夾件絕緣距離不足，或有載分接開(kāi)關(guān)上部法蘭與托架絕緣降低，則調(diào)整絕緣距離或加強(qiáng)絕緣；若鐵心翹起和夾件與外殼相碰，則通過(guò)加墊絕緣處理；若尖端、毛刺和雜質(zhì)等短接鐵心夾件，則用電容法沖擊消除；不明原因的串接限流電阻作為臨時(shí)措施等。

1 變壓器鐵心的接地

變壓器繞組之間、鐵心與繞組之間以及繞組、鐵心、金屬構(gòu)件與大地之間存在寄生電容。在運(yùn)行中某一金屬部件失去接地后，其處于不同電位之間，按其阻抗形成分壓，在這一金屬部件上產(chǎn)生對(duì)地電位，即懸浮電位。

由于各部件之間的電位不同，所以相互之間形成了電位差，在電位差達(dá)到一定程度后就會(huì)產(chǎn)生火花放電，這種放電是斷續(xù)的，放電后電位相同，放電立即停止，然后再產(chǎn)生電位差發(fā)生放電。這種循環(huán)反復(fù)的放電危及變壓器絕緣，因此需要將變壓器鐵心一點(diǎn)接地（通過(guò)油箱接地），使得鐵心處于零電位保護(hù)中。

在變壓器鐵心多點(diǎn)接地后便產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)電磁回路，根據(jù)接地點(diǎn)位置的不同交鏈磁通有所不同，這導(dǎo)致了該接地回路內(nèi)電壓和電流的不同，電流較大會(huì)發(fā)熱危及變壓器絕緣，需要將多點(diǎn)接地現(xiàn)象用試驗(yàn)方法加以診斷確認(rèn)，并采取合理措施消除。

2 案例變壓器現(xiàn)場(chǎng)電氣測(cè)試和接地位置分析

2.1 鐵心接地現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

案例變壓器在例行性檢修試驗(yàn)中出現(xiàn)了鐵心與夾件之間絕緣電阻較低及油色譜個(gè)別組分含量增長(zhǎng)的現(xiàn)象，其測(cè)試結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2。

表1 絕緣電阻測(cè)試值對(duì)比表

表2 油色譜組分含量對(duì)比表

從測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看，鐵心與夾件絕緣電阻幾乎為零，應(yīng)該是鐵心夾件出現(xiàn)觸碰，運(yùn)行中有產(chǎn)生鐵心多點(diǎn)接地故障的可能。油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)與上次測(cè)試值比較乙炔含量和總烴含量，雖在合格范圍內(nèi)，但二者均增長(zhǎng)較多，且利用三比值法分析編碼為0、1、2。

由此推斷，變壓器出現(xiàn)了溫度高于700℃的高溫過(guò)熱現(xiàn)象，進(jìn)一步佐證了變壓器存在鐵心多點(diǎn)接地故障?？紤]到變壓器油色譜試驗(yàn)各組分含量變化未超過(guò)注意值，結(jié)合運(yùn)行需要，該變壓器停電例行試驗(yàn)后恢復(fù)送電。

鑒于變壓器帶缺陷運(yùn)行，隨時(shí)可能擴(kuò)大故障范圍，造成嚴(yán)重后果，運(yùn)行單位隨后立即組織相關(guān)技術(shù)人員制定下一步檢修方案，考慮到暫時(shí)無(wú)法停電檢修，故先采取現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試接地回路的電氣參數(shù)和采取臨時(shí)限流措施。

2.2 帶電電氣測(cè)試和接地位置初判

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變壓器鐵心接地電流進(jìn)行錄波，結(jié)果顯示鐵心接地電流I1最大值為18.16A，有效值為8.99A，同時(shí)測(cè)量了夾件接地電流I2，二者數(shù)值一致，這也證實(shí)了存在鐵心與夾件導(dǎo)通這一現(xiàn)象。打開(kāi)接地引下線測(cè)量斷開(kāi)點(diǎn)的開(kāi)路電壓，其最大值為68V，有效值為33V。變壓器鐵心接地電流波形和變壓器鐵心多點(diǎn)接地開(kāi)路電壓波形分別如圖1和圖2所示。

根據(jù)試驗(yàn)確定的開(kāi)路電壓與鐵心接地點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系初步判斷，由于實(shí)測(cè)開(kāi)路電壓占該變壓器繞組匝電壓的比例接近14%，所以該接地故障點(diǎn)很可能出現(xiàn)在下鐵軛的底部。

式中：UK為接地點(diǎn)開(kāi)路電壓；Uz為變壓器繞組匝 電壓。

圖1 變壓器鐵心接地電流波形圖

圖2 變壓器鐵心多點(diǎn)接地開(kāi)路電壓波形

3 現(xiàn)場(chǎng)采取安裝限流裝置的臨時(shí)措施

由于該變壓器運(yùn)行中無(wú)法及時(shí)停電查找及消除異常接地點(diǎn)，所以無(wú)法采用停電處理的辦法。鑒于鐵心是多點(diǎn)穩(wěn)定的接地，現(xiàn)場(chǎng)采用在合理位置打開(kāi)接地引下線串入滑線變阻器的辦法來(lái)抑制接地電流，通過(guò)該方法將接地電流限制到滿足規(guī)程要求的0.1A以下，使變壓器發(fā)熱水平下降，有效抑制了油中氣體含量的增長(zhǎng)，避免絕緣缺陷使故障擴(kuò)大而帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。

通過(guò)估算串入電阻的阻值，改變滑線變阻器的檔位，進(jìn)行了一系列接地電流測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。測(cè)試表明，串入電阻限流效果理想，最后在當(dāng)時(shí)變壓器穩(wěn)定負(fù)荷下選擇1k◆的檔位，將電流限制到了33mA。后續(xù)將根據(jù)負(fù)荷變化情況來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整滑線變阻器檔位，以達(dá)到更理想的限流效果。

表3變阻器不同阻值對(duì)應(yīng)的接地電流值

4 案例變壓器現(xiàn)場(chǎng)鐵心多點(diǎn)接地缺陷的處理

4.1 試用電容充放電法消除接地點(diǎn)

考慮到處理流程的合理性和高效性，先采取電容充放電法將可能存在的懸浮物在電場(chǎng)作用下形成的導(dǎo)電小橋或尖端毛刺消除。在對(duì)鐵心、夾件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)后，接地現(xiàn)象仍未消除，而且試驗(yàn)后鐵心與夾件之間的絕緣電阻值降為0，說(shuō)明此時(shí)鐵心與夾件徹底短接，該方法不適用于案例變壓器鐵心多點(diǎn)接地的消除。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)吊罩處理

吊罩后，斷開(kāi)鐵心主級(jí)檔中心連接片，逐檔測(cè)量鐵心與夾件間的電阻值。根據(jù)測(cè)試結(jié)果判斷，旁柱地屏、夾件連接橫梁、夾件連接側(cè)梁、固定螺栓均未與鐵心相碰，測(cè)試結(jié)果與前文2.2節(jié)初判的接地點(diǎn)位置相結(jié)合可以確定，鐵心與夾件的短接點(diǎn)大致在鐵心最小檔和夾件之間且位于下鐵軛底部。

在確定鐵心與夾件連接點(diǎn)大致位置后，由于直觀上接觸點(diǎn)還未暴露出來(lái)，所以現(xiàn)場(chǎng)利用內(nèi)窺鏡對(duì)變壓器底部最小檔鐵心和夾件進(jìn)行了重點(diǎn)檢查。經(jīng)過(guò)認(rèn)真排查發(fā)現(xiàn)，B相鐵心下部有一小檔鐵心片存在落片現(xiàn)象，鐵心落片后和夾件連接形成短接故障點(diǎn)。對(duì)短接點(diǎn)處理前后分別如圖3和圖4所示。

圖3 小檔鐵心落片與夾件碰觸

4.3 故障的排除方法

對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行分析后，故障點(diǎn)在下鐵心位置的小檔鐵心片與夾件之間，現(xiàn)場(chǎng)處理可行。為達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效的目的，采取了如下消除措施：

圖4 小檔鐵心落片恢復(fù)后

• 1）將小檔落片向上托起，直至恢復(fù)到原來(lái)位置為止。
• 2）在夾件與鐵心絕緣間增加絕緣紙撐板來(lái)提高夾緊力。
• 3）在小檔鐵心與絕緣撐板局部用膠水粘接，使其緊密接觸，不易滑落。

處理結(jié)束后復(fù)測(cè)鐵心對(duì)地絕緣電阻，該值已恢復(fù)到大于出廠值2500M◆的數(shù)值，達(dá)到了預(yù)期效果。

5 結(jié)論

1）變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障位置可用開(kāi)路電壓法進(jìn)行初判。該方法經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證是可行的，為有針對(duì)性的檢修工作提供指導(dǎo)。

2）對(duì)變壓器鐵心多點(diǎn)接地，可采取安裝限流電阻的方式作為臨時(shí)過(guò)渡措施，對(duì)接地電流抑制效果理想，可有效避免短時(shí)無(wú)法停電檢修而導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大。

3）為提高檢修效率，處理變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障應(yīng)采取先易后難的措施，即先不吊罩通過(guò)電容沖擊法等方法消除故障，若故障仍未消除，則再安排吊罩檢修。

4）在對(duì)變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障進(jìn)行吊罩處理時(shí)，若將開(kāi)路電壓法初判接地位置與吊罩后的各部件絕緣測(cè)試相結(jié)合，則可縮短故障查找時(shí)間，精準(zhǔn)定位故障點(diǎn)。

5）從提高變壓器投運(yùn)后安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度考慮，應(yīng)加強(qiáng)變壓器制造環(huán)節(jié)關(guān)鍵工序和電磁、絕緣部件質(zhì)量的見(jiàn)證監(jiān)督工作，以保證其整體運(yùn)行性能良好。