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摘要：本文阐述了电力系统中变压器正常工作时铁芯及夹件的接地要求，介绍了变压器铁芯及夹件多点接地故障的类型及成因，提出了变压器铁芯及夹件多点接地故障的检测方法，分析了变压器铁芯及夹件多点接地故障的处理方法。
关键词：变压器；铁芯；夹件；多点接地
中图分类号：U472.42 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
变压器是电力系统中的一个重要设备，在电力系统中起到变换电压的作用，从而降低输电损耗提高输电效率。变压器能将不同电压等级的电力系统连接在一起，是不同电压等级电力系统之间功率传输的通道。如果变压器因故障从电力系统中退出运行，将会使不同电压等级的电力系统解列运行，同时也会使低电压等级的电力系统失去重要的电源通道，从而影响电力系统的安全稳定运行。而变压器铁芯及夹件多点接地故障又是比较常见的变压器故障，因此，及时发现并处理变压器铁芯及夹件多点接地故障对电力系统的可靠运行有着极其重要的作用。
1 变压器铁芯及夹件的接地要求
变压器（自耦变压器除外）内的不同电压等级绕组之间以及电路部分（即绕组及其引出线）与非电路部分（即铁芯、外壳以及其他附件）之间是绝缘的，这相当于是一个电容。而变电站内变压器的非电路部分为了避免产生感应电必须接地。另外，变压器正常工作时，其绕组及其引出线带电后与油箱壳之间会形成不均匀电场。变压器铁芯及夹件处于这个不均匀电场中由于电容效应会产生悬浮电位，并且处于该电场不同位置会产生不同的电位，因而产生电位差，当电位差达到一定值时会产生放电现象。放电火花会令变压器油分解使其性能变差，放电火花还会破坏变压器内部的绝缘，严重时将导致发生变压器事故。基于上述原因，变压器铁芯及夹件必须可靠接地。
再者，变压器正常运行时其绕组通过的正弦交流電流将在其周围产生交变磁场。处于这个交变磁场中的变压器铁芯及夹件如果有两点以上接地或者在油箱内部铁芯与夹件间发生短接都将会通过接地点形成闭合回路，闭合回路在交变磁场由于电磁感应效应将会产生环流，电流的热效应将使铁芯或夹件发生局部过热现象，从而使变压器铁芯及夹件绝缘老化速度加快，影响变压器的长期安全稳定运行。因此，变压器铁芯及夹件各自只能有一点接地，并且在油箱内部铁芯与夹件间的绝缘应良好。
综上所述，变压器铁芯及夹件的接地要求是：变压器铁芯及夹件各自应保持有且仅有一点可靠接地，并且在油箱内部铁芯与夹件间的绝缘应良好。同时，为了方便测量和监视接地电流，变压器铁芯及夹件仅有的一点接地点应从油箱内部引出到油箱外部再进行接地。
2 变压器铁芯及夹件多点接地故障的类型及成因
变压器铁芯及夹件多点接地故障可以分为铁芯多点接地故障、夹件多点接地故障及铁芯夹件混合多点接地故障三种基本类型。
铁芯多点接地故障是由于在油箱内部铁芯与油箱之间的绝缘被破坏从而导致铁芯在油箱内部与油箱之间发生短路造成的，夹件多点接地故障是由于在油箱内部夹件与油箱之间的绝缘被破坏从而导致夹件在油箱内部与油箱之间发生短路造成的，铁芯夹件混合多点接地故障是由于在油箱内部铁芯与夹件之间的绝缘被破坏从而导致铁芯在油箱内部与夹件之间发生短路造成的，另外，如果铁芯与油箱之间、夹件与油箱之间或铁芯与夹件之间至少有两者同时发生短路也会形成铁芯夹件混合多点接地故障。发生上述几种短路现象的主要原因有：
（1）变压器在制造时工艺不良，铁芯或夹件的毛刺超标、表面粗糙、绝缘损坏，组装起来后使得铁芯、夹件或油箱壳之间通过毛刺或凸起部分相互触碰而发生短路。
（2）变压器在运输或安装过程中由于剧烈震动使得铁芯或夹件发生变形、绝缘损坏而使铁芯、夹件或油箱壳之间发生触碰导致短路。
（3）变压器在运行中由于磁场的作用使油中的铁屑有规律地排列在一起将绝缘损坏的铁芯、夹件或油箱壳之间搭接在一起而发生短路。
（4）变压器在制造时或开箱检修后内部落入或遗留金属物件使绝缘损坏的铁芯、夹件或油箱壳之间搭接在一起而导致短路。
3 变压器铁芯及夹件多点接地故障的检测方法
目前，变压器铁芯及夹件多点接地故障的检测方法主要有泄漏电流分析法、油色谱分析法以及绝缘电阻分析法这三种。
3.1 泄漏电流分析法
为了方便测量和监视接地电流（又称之为泄漏电流或接地环流），变压器铁芯或夹件仅有的一点接地点一般从油箱内部引出到油箱外部再进行接地。当变压器铁芯或夹件仅有一点接地点时，由于没有形成闭合回路，其在铁芯或夹件一点接地引出线上的泄漏电流应该很小甚至为零。当变压器铁芯或夹件存在多点接地时，将形成闭合回路，在交变磁场的作用下将在铁芯或夹件一点接地引出线上产生较大的接地环流。在变压器正常运行时，先用量程较大（30/300A）的钳形电流表进行测量，确认铁芯或夹件接地电流较小后，再选用量程较小（30/300mA）的钳形电流表进行测量。实践证明，变压器铁芯或夹件仅有一点接地的情况下泄漏电流一般不会超过100mA，当泄漏电流超过100mA时，应及时用更专业的办法进行分析确认是否因为变压器铁芯或夹件发生多点接地而使泄漏电流超过100mA。
3.2 油色谱分析法
变压器铁芯或夹件多点接地时产生的环流会使铁芯或夹件局部发热，从而导致变压器油因为发热而分解出各种气体。因此，通过分析油中溶解气体的色谱可以初步判断变压器是否发生内部故障，再通过更专业的方法来确定该内部故障是否为变压器铁芯或夹件多点接地故障。根据GB/T 7252—2001，运行设备油中H2与烃类气体含量超过下列任何一项值时应引起注意：
（1）总烃：150μL/L；
（2）H2：150μL/L；
（3）C2H2：5μL/L(220kV及以下电压等级设备)，1μL/L(330kV及以上电压等级设备)。
另外，烃类气体总和的产气速率大于6mL/d(开放式)和12mL/d(密封式)，或相对产气速率大于10%/月则认为设备有异常。
3.3 绝缘电阻分析法
通过泄漏电流分析法和油色谱分析法能够初步判断变压器发生了铁芯或夹件多点接地故障，但要进一步证实变压器是否确实发生了铁芯或夹件多点接地故障以及判断多点接地故障类型，就要使用绝缘电阻分析法。将变压器铁芯或夹件仅有的一点接地点解开，断开其与接地点的联系，使用2500V兆欧表分别测量变压器铁芯与接地点之间、夹件与接地点之间及铁芯与夹件之间的绝缘电阻，再根据表一就可以判断变压器是否发生了铁芯或夹件多点接地故障以及发生了何种多点接地故障。
表一 变压器多点接地故障类型判据表
4 变压器铁芯及夹件多点接地的处理方法
4.1 临时处理方法
当电力系统正常运行需要不允许变压器长时间停运时，变压器铁芯及夹件多点接地故障可以通过电容放电冲击及加装限流电阻这两种方法进行临时处理。
4.1.1 电容放电冲击法
图一 电容放电冲击法示意图
电容放电冲击法（又叫大电流冲击法）的示意图如图一所示。进行电容放电冲击之前应先解开变压器铁芯或夹件仅有的一点接地引下线，然后对电容进行充电，当电容两极电压充至设定电压后，将电容两极接于变压器铁芯与接地点之间、夹件与接地点之间或铁芯与夹件之间，若铁芯与油箱之间、夹件与油箱之间或铁芯与夹件之间存在短路，则电容会瞬间放电在放电回路产生大电流，这种冲击可以消除铁芯与油箱之间、夹件与油箱之间或铁芯与夹件之间的不稳定短路，如由于油中铁屑导致的短路。
需要注意的是，对电容的充电电压应逐次增大，并不宜过高，以防击穿变压器自身的绝缘。并且每次冲击完成后应使用2500V兆欧表分别测量变压器铁芯与接地点之间、夹件与接地点之间及铁芯与夹件之间的绝缘电阻，以确保变压器铁芯及夹件多点接地故障确已消除。
4.1.2 加装限流电阻法
若采用电容放电冲击法无法消除变压器铁芯及夹件多点接地故障，而电力系统又急需变压器投入运行时。可以采用加装限流电阻的临时措施来限制由于变压器铁芯及夹件多点接地故障而产生的接地环流，从而减轻铁芯或夹件的局部发热，确保变压器暂时的健康运行。加装限流电阻的具体方法是：在铁芯接地引下线与接地点之间或夹件接地引下线与接地点之间串入一个可调电阻，然后调节电阻由零慢慢变大，当电阻增大到使接地环流限制在100mA以下时即可。采用加装限流电阻的临时措施后，应定期使用钳形电流表测量铁芯或夹件接地引下线上的接地环流，确保接地环流不会超标。
4.2 检修方法
为了彻底消除变压器铁芯及夹件多点接地故障，当变压器允许较长时间停运时，还应该通过先进箱检查再吊罩检查的顺序彻底处理铁芯及夹件多点接地故障。
4.2.1 进箱检查法
进箱检查前，应先往变压器油箱内充入干燥空气进行排油。待排油完成后，检修人员做好防护措施后由变压器首端人孔进入变压器油箱，结合变压器厂家的安装图纸对油箱内的铁芯、夹件及油箱壳内壁等器件进行检查和测量，查明发生铁芯及夹件多点接地故障的原因，并进行有效的处理。进箱检查处理完成后，应再次使用2500V兆欧表分别测量变压器铁芯与接地点之间、夹件与接地点之间及铁芯与夹件之间的绝缘电阻，确保经过进箱检查处理后变压器铁芯及夹件多点接地故障确已消除。确认故障消除后，用真空注油的方法将变压器油注回油箱内，然后恢复变压器的正常运行。
4.2.2 吊罩检查法
若经过进箱检查处理后，仍没有查明发生铁芯及夹件多点接地故障的原因，或者查明了原因而无法在箱内进行有效的处理时，应对变压器进行吊罩检查处理。吊罩前应先将变压器部分与油箱有连接的附件拆除，然后再吊开变压器油箱盖，之后再结合变压器厂家的安装图纸对油箱内的铁芯、夹件及油箱壳内壁等器件进行检查和测量，查明发生铁芯及夹件多点接地故障的原因，并进行有效的处理。吊罩检查处理完成后，应再次使用2500V兆欧表分别测量变压器铁芯与接地点之间、夹件与接地点之间及铁芯与夹件之间的绝缘电阻，确保经过吊罩检查处理后变压器铁芯及夹件多点接地故障确已消除。确认故障消除后油箱盖，盖上变压器油箱盖，安装好之前拆除的附件，用真空注油的方法将变压器油注回油箱内，然后恢复变压器的正常运行。
5 結束语
变压器在电力系统中的地位举足轻重，变压器的安全运行对电力系统的安全运行有着重大的影响作用。当变压器铁芯及夹件发生多点接地故障时应及时按由外而内的顺序分析原因并处理，避免造成更大的事故。
参考文献：
【1】朱绍群.变压器铁芯多点接地故障及处理方法[J].电力安全技术,2010,12(8):56-57.
【2】熊前刚,李开相,霍凌.一起500kV变压器夹件多点接地的分析处理[J].贵州水力发电,2011,(5).
【3】GB/T 7252—2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].
关键词：变压器；铁芯；夹件；多点接地
中图分类号：U472.42 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
变压器是电力系统中的一个重要设备，在电力系统中起到变换电压的作用，从而降低输电损耗提高输电效率。变压器能将不同电压等级的电力系统连接在一起，是不同电压等级电力系统之间功率传输的通道。如果变压器因故障从电力系统中退出运行，将会使不同电压等级的电力系统解列运行，同时也会使低电压等级的电力系统失去重要的电源通道，从而影响电力系统的安全稳定运行。而变压器铁芯及夹件多点接地故障又是比较常见的变压器故障，因此，及时发现并处理变压器铁芯及夹件多点接地故障对电力系统的可靠运行有着极其重要的作用。
1 变压器铁芯及夹件的接地要求
变压器（自耦变压器除外）内的不同电压等级绕组之间以及电路部分（即绕组及其引出线）与非电路部分（即铁芯、外壳以及其他附件）之间是绝缘的，这相当于是一个电容。而变电站内变压器的非电路部分为了避免产生感应电必须接地。另外，变压器正常工作时，其绕组及其引出线带电后与油箱壳之间会形成不均匀电场。变压器铁芯及夹件处于这个不均匀电场中由于电容效应会产生悬浮电位，并且处于该电场不同位置会产生不同的电位，因而产生电位差，当电位差达到一定值时会产生放电现象。放电火花会令变压器油分解使其性能变差，放电火花还会破坏变压器内部的绝缘，严重时将导致发生变压器事故。基于上述原因，变压器铁芯及夹件必须可靠接地。
再者，变压器正常运行时其绕组通过的正弦交流電流将在其周围产生交变磁场。处于这个交变磁场中的变压器铁芯及夹件如果有两点以上接地或者在油箱内部铁芯与夹件间发生短接都将会通过接地点形成闭合回路，闭合回路在交变磁场由于电磁感应效应将会产生环流，电流的热效应将使铁芯或夹件发生局部过热现象，从而使变压器铁芯及夹件绝缘老化速度加快，影响变压器的长期安全稳定运行。因此，变压器铁芯及夹件各自只能有一点接地，并且在油箱内部铁芯与夹件间的绝缘应良好。
综上所述，变压器铁芯及夹件的接地要求是：变压器铁芯及夹件各自应保持有且仅有一点可靠接地，并且在油箱内部铁芯与夹件间的绝缘应良好。同时，为了方便测量和监视接地电流，变压器铁芯及夹件仅有的一点接地点应从油箱内部引出到油箱外部再进行接地。
2 变压器铁芯及夹件多点接地故障的类型及成因
变压器铁芯及夹件多点接地故障可以分为铁芯多点接地故障、夹件多点接地故障及铁芯夹件混合多点接地故障三种基本类型。
铁芯多点接地故障是由于在油箱内部铁芯与油箱之间的绝缘被破坏从而导致铁芯在油箱内部与油箱之间发生短路造成的，夹件多点接地故障是由于在油箱内部夹件与油箱之间的绝缘被破坏从而导致夹件在油箱内部与油箱之间发生短路造成的，铁芯夹件混合多点接地故障是由于在油箱内部铁芯与夹件之间的绝缘被破坏从而导致铁芯在油箱内部与夹件之间发生短路造成的，另外，如果铁芯与油箱之间、夹件与油箱之间或铁芯与夹件之间至少有两者同时发生短路也会形成铁芯夹件混合多点接地故障。发生上述几种短路现象的主要原因有：
（1）变压器在制造时工艺不良，铁芯或夹件的毛刺超标、表面粗糙、绝缘损坏，组装起来后使得铁芯、夹件或油箱壳之间通过毛刺或凸起部分相互触碰而发生短路。
（2）变压器在运输或安装过程中由于剧烈震动使得铁芯或夹件发生变形、绝缘损坏而使铁芯、夹件或油箱壳之间发生触碰导致短路。
（3）变压器在运行中由于磁场的作用使油中的铁屑有规律地排列在一起将绝缘损坏的铁芯、夹件或油箱壳之间搭接在一起而发生短路。
（4）变压器在制造时或开箱检修后内部落入或遗留金属物件使绝缘损坏的铁芯、夹件或油箱壳之间搭接在一起而导致短路。
3 变压器铁芯及夹件多点接地故障的检测方法
目前，变压器铁芯及夹件多点接地故障的检测方法主要有泄漏电流分析法、油色谱分析法以及绝缘电阻分析法这三种。
3.1 泄漏电流分析法
为了方便测量和监视接地电流（又称之为泄漏电流或接地环流），变压器铁芯或夹件仅有的一点接地点一般从油箱内部引出到油箱外部再进行接地。当变压器铁芯或夹件仅有一点接地点时，由于没有形成闭合回路，其在铁芯或夹件一点接地引出线上的泄漏电流应该很小甚至为零。当变压器铁芯或夹件存在多点接地时，将形成闭合回路，在交变磁场的作用下将在铁芯或夹件一点接地引出线上产生较大的接地环流。在变压器正常运行时，先用量程较大（30/300A）的钳形电流表进行测量，确认铁芯或夹件接地电流较小后，再选用量程较小（30/300mA）的钳形电流表进行测量。实践证明，变压器铁芯或夹件仅有一点接地的情况下泄漏电流一般不会超过100mA，当泄漏电流超过100mA时，应及时用更专业的办法进行分析确认是否因为变压器铁芯或夹件发生多点接地而使泄漏电流超过100mA。
3.2 油色谱分析法
变压器铁芯或夹件多点接地时产生的环流会使铁芯或夹件局部发热，从而导致变压器油因为发热而分解出各种气体。因此，通过分析油中溶解气体的色谱可以初步判断变压器是否发生内部故障，再通过更专业的方法来确定该内部故障是否为变压器铁芯或夹件多点接地故障。根据GB/T 7252—2001，运行设备油中H2与烃类气体含量超过下列任何一项值时应引起注意：
（1）总烃：150μL/L；
（2）H2：150μL/L；
（3）C2H2：5μL/L(220kV及以下电压等级设备)，1μL/L(330kV及以上电压等级设备)。
另外，烃类气体总和的产气速率大于6mL/d(开放式)和12mL/d(密封式)，或相对产气速率大于10%/月则认为设备有异常。
3.3 绝缘电阻分析法
通过泄漏电流分析法和油色谱分析法能够初步判断变压器发生了铁芯或夹件多点接地故障，但要进一步证实变压器是否确实发生了铁芯或夹件多点接地故障以及判断多点接地故障类型，就要使用绝缘电阻分析法。将变压器铁芯或夹件仅有的一点接地点解开，断开其与接地点的联系，使用2500V兆欧表分别测量变压器铁芯与接地点之间、夹件与接地点之间及铁芯与夹件之间的绝缘电阻，再根据表一就可以判断变压器是否发生了铁芯或夹件多点接地故障以及发生了何种多点接地故障。
表一 变压器多点接地故障类型判据表
4 变压器铁芯及夹件多点接地的处理方法
4.1 临时处理方法
当电力系统正常运行需要不允许变压器长时间停运时，变压器铁芯及夹件多点接地故障可以通过电容放电冲击及加装限流电阻这两种方法进行临时处理。
4.1.1 电容放电冲击法
图一 电容放电冲击法示意图
电容放电冲击法（又叫大电流冲击法）的示意图如图一所示。进行电容放电冲击之前应先解开变压器铁芯或夹件仅有的一点接地引下线，然后对电容进行充电，当电容两极电压充至设定电压后，将电容两极接于变压器铁芯与接地点之间、夹件与接地点之间或铁芯与夹件之间，若铁芯与油箱之间、夹件与油箱之间或铁芯与夹件之间存在短路，则电容会瞬间放电在放电回路产生大电流，这种冲击可以消除铁芯与油箱之间、夹件与油箱之间或铁芯与夹件之间的不稳定短路，如由于油中铁屑导致的短路。
需要注意的是，对电容的充电电压应逐次增大，并不宜过高，以防击穿变压器自身的绝缘。并且每次冲击完成后应使用2500V兆欧表分别测量变压器铁芯与接地点之间、夹件与接地点之间及铁芯与夹件之间的绝缘电阻，以确保变压器铁芯及夹件多点接地故障确已消除。
4.1.2 加装限流电阻法
若采用电容放电冲击法无法消除变压器铁芯及夹件多点接地故障，而电力系统又急需变压器投入运行时。可以采用加装限流电阻的临时措施来限制由于变压器铁芯及夹件多点接地故障而产生的接地环流，从而减轻铁芯或夹件的局部发热，确保变压器暂时的健康运行。加装限流电阻的具体方法是：在铁芯接地引下线与接地点之间或夹件接地引下线与接地点之间串入一个可调电阻，然后调节电阻由零慢慢变大，当电阻增大到使接地环流限制在100mA以下时即可。采用加装限流电阻的临时措施后，应定期使用钳形电流表测量铁芯或夹件接地引下线上的接地环流，确保接地环流不会超标。
4.2 检修方法
为了彻底消除变压器铁芯及夹件多点接地故障，当变压器允许较长时间停运时，还应该通过先进箱检查再吊罩检查的顺序彻底处理铁芯及夹件多点接地故障。
4.2.1 进箱检查法
进箱检查前，应先往变压器油箱内充入干燥空气进行排油。待排油完成后，检修人员做好防护措施后由变压器首端人孔进入变压器油箱，结合变压器厂家的安装图纸对油箱内的铁芯、夹件及油箱壳内壁等器件进行检查和测量，查明发生铁芯及夹件多点接地故障的原因，并进行有效的处理。进箱检查处理完成后，应再次使用2500V兆欧表分别测量变压器铁芯与接地点之间、夹件与接地点之间及铁芯与夹件之间的绝缘电阻，确保经过进箱检查处理后变压器铁芯及夹件多点接地故障确已消除。确认故障消除后，用真空注油的方法将变压器油注回油箱内，然后恢复变压器的正常运行。
4.2.2 吊罩检查法
若经过进箱检查处理后，仍没有查明发生铁芯及夹件多点接地故障的原因，或者查明了原因而无法在箱内进行有效的处理时，应对变压器进行吊罩检查处理。吊罩前应先将变压器部分与油箱有连接的附件拆除，然后再吊开变压器油箱盖，之后再结合变压器厂家的安装图纸对油箱内的铁芯、夹件及油箱壳内壁等器件进行检查和测量，查明发生铁芯及夹件多点接地故障的原因，并进行有效的处理。吊罩检查处理完成后，应再次使用2500V兆欧表分别测量变压器铁芯与接地点之间、夹件与接地点之间及铁芯与夹件之间的绝缘电阻，确保经过吊罩检查处理后变压器铁芯及夹件多点接地故障确已消除。确认故障消除后油箱盖，盖上变压器油箱盖，安装好之前拆除的附件，用真空注油的方法将变压器油注回油箱内，然后恢复变压器的正常运行。
5 結束语
变压器在电力系统中的地位举足轻重，变压器的安全运行对电力系统的安全运行有着重大的影响作用。当变压器铁芯及夹件发生多点接地故障时应及时按由外而内的顺序分析原因并处理，避免造成更大的事故。
参考文献：
【1】朱绍群.变压器铁芯多点接地故障及处理方法[J].电力安全技术,2010,12(8):56-57.
【2】熊前刚,李开相,霍凌.一起500kV变压器夹件多点接地的分析处理[J].贵州水力发电,2011,(5).
【3】GB/T 7252—2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].