鐵心多點接地故障的分析與處理

張勇　柴建功

摘 要：介紹了大型變壓器鐵心發生多點接地故障類型，分析了各類型故障的原因，提出了處理對策，并給出了鐵心故障處理實例。

關鍵詞：變壓器；鐵心；多點接地；限流電阻

1 引言

電力變壓器是電網的重要組成部分，其性能的優劣將直接影響電網的安全運行。在眾多變壓器事故中，鐵心接地故障占有很大比例。因此，準確、及時地處理故障，是保障變壓器安全運行的必要條件。變壓器的鐵心多點接地后，一方面會造成鐵心局部短路過熱，嚴重時，會造成鐵心局部燒損，釀成需更換鐵心硅鋼片的重大故障。另一方面，由于鐵心的正常接地線產生環流，引起變壓器局部過熱，也可能產生放電性故障。

2 鐵心多點接地故障的判斷

變壓器鐵心多點接地故障有以下幾種判斷方法：（1）測量鐵心絕緣電阻。鐵心絕緣電阻為零或很低，表明可能存在鐵心接地故障。（2）監視接地線中環流。對鐵心或夾件通過小套管引起接地的變壓器，應監視接地線中是否有環流，如有，則要使變壓器停運，測量鐵心的絕緣電阻。（3）氣相色譜分析。利用氣相色譜分析法，對變壓器油中含氣量進行分析，也是發現變壓器鐵心接地最有效的方法。發現鐵心接地故障的變壓器，其油色譜分析數據通常有以下特征：總烴含量超過《變壓器油中溶解氣體和判斷導則》（GB 7252-87）規定的注意值（150μL/L），其中乙烯（C2H4）、甲烷（C2H2）含量低或不出現，即未達到規定注意值（5μL/L）。若出現乙炔也超過注意值時，則可能是動態接地故障。氣相色譜分析法可與前兩種方法綜合起來共同判定鐵心是否多點接地。

3 多點接地產生的原因

鐵心短路的原因有以下幾點：（1）制造變壓器或更換鐵心大修時，選用的硅鋼片質量有問題。如硅鋼片表面粗糙不光滑；熱軋硅鋼片涂的絕緣漆膜脫落；冷軋硅鋼片的絕緣氧化膜附著力差也會脫落。以上幾種情況都會造成片間短路，形成多點接地。（2）鐵心加工工藝不合理。如毛刺超標，剪切中放的不平，夾有細小的金屬顆粒或硬質非金屬微粒將疊片壓出一個個小坑，另一面則成小凸點，疊裝后也將破壞絕緣層造成片間短路。（3）疊壓不當。疊壓系數取得過大，使壓力過大破壞了片間絕緣。（4）運行維護不當。變壓器長期超銘牌容量運行使片間絕緣老化；平時巡視和檢測不夠，使鐵心局部過熱嚴重，片間絕緣遭破壞造成多點接地。

4 多點接地故障的排除

4.1 變壓器不能停運時排除鐵心多點接地故障的方法

（1）對有外接地線的變壓器，發生多點接地故障時，若測得故障電流較大，可先臨時斷開接地線，使變壓器處在無接地（正常一點接地）狀態下運行。采用此種措施應加強對運行變壓器的監視，以防故障點臨時消失后使鐵心出現懸浮電位。可采取在工作接地線中串一滑線電阻，將電流限制在1A以下。具體做法是先將正常接地線打開，分別用電壓表及電流表測出電壓U及電流I，根據歐姆定律求出電阻R，即R=U/I，以此來確定電阻容量的大小。滑線電阻選取好后，將其串聯在工作接地線中。（2）移接正常接線位置。當多點接地故障點位置在檢測中已確認，但又無法處理時，可采取將鐵心的正常工作接地片移至故障點同一位置，用來較大幅度地減小環流。

【案例1】廣深港鐵路專線一臺牽引變，型號D-QYJ-50000/220。在2009年正常運行時發生鐵心多點接地故障。當時的故障現象是變壓器局部發熱，油面溫度升高，氣體繼電器輕瓦斯動作發出故障信號。立即將該變壓器停止運行，由于現場環境不適合吊罩檢查，我公司維修人員由人孔進入變壓器，進行摸排檢查，最終發現上定位固定板的一顆螺栓松動并掉落到夾件和鐵軛之間，導致夾件與鐵心連通，最終判定為鐵心多點接地。工作人員將松動螺栓復原并檢查其他螺母是否有松動情況，問題排除后，變壓器運行情況正常。

4.2 徹底檢修措施

監測發現變壓器存在多點接地故障后，對于可及時停運或有同規格的備用變壓器可替換的，就應該及時停運，退出后徹底消除接地故障。排除此類故障的方法，根據多點接地類型及原因，應采取對應的檢修措施。（1）對于夾件墊腳與鐵軛間的絕緣紙板脫落或破損者，應按絕緣規范要求，更換一定厚度的新紙板。（2）檢修或更換箱蓋上的溫度計座套，使其與上夾件或鐵軛、旁柱間距離符合規定要求，杜絕相碰造成多點接地。（3）清除油箱內油中或器身中落入的金屬異物，以消除由其構成的接地故障。（4）清除油箱底部及下夾件與鐵軛間木墊塊上的油泥污物，對變壓器油進行真空干燥處理，消除水分及潮氣，提高絕緣電阻值。（5）對于鐵心疊片局部生銹或絕緣漆皮、氧化膜層脫落，可拆下這部分疊片，補涂硅鋼片漆，使片間有良好的絕緣層。對于原硅鋼片質量有問題，表面不平度大、凹凸不平小坑密布及片間絕緣較差又無法修復時，應更換這部分鐵心疊片。

【案例2】2010年廣東某220KV變電站主變，型號為SFSZ10-180000/220TH的變壓器，該變壓器在廠內做預防性試驗時發現，鐵心對地絕緣電阻為0MΩ。經吊罩檢查發現，下鐵軛鐵心疊片與下節油箱固定板相碰，致使鐵心通過下節油箱多點接地，最終將該固定板切割后，鐵心對地絕緣達到2000MΩ以上，故障排除。

5 結論

（1）當出現鐵心多點接地故障時，要進行綜合測定和全面分析檢查后，再視現場具體情況選擇處理方案，切不可盲目進行放電沖擊或電焊燒除，以免造成絕緣損壞，使故障擴大。（2）從故障發生的部位及發生的原因來看，只有生產和運行單位雙方從不同角度努力，才能保證變壓器長期安全運行。