浅谈电容放电法在消除变压器铁心 多点接地故障中的应用
刘玉秀
（广东电网梅州梅县供电局）
摘 要 本文分析了铁心多点接地故障发生的原因和检测方法，并结合工程实例介绍了一种简便的处理该故障的方法--电容放电 冲击法，最后对不能停运的铁心多点接地变压器提出了处理措施。
关键词 变压器 铁心 色谱分析接地故障
主变压器正常运行时，铁心和其他组件都处在由绕组及引线和油 箱间构成的不均匀电场中。由于所处位置不同，各部件具有的悬浮电 位也不同。当两点之间的悬浮电位达到一定值时，就可能击穿其间的 绝缘，产生电火花。为避免这种情况，国家标准规定，电力变压器铁 心、夹件等金属结构件应通过油箱可靠接地。20MVA及以上的主变 压器，其铁心应通过套管从油箱上部引出并可靠接地，这样铁心便处 于零电位，在地线中流过的只是带电绕组对铁心的电容电流。对于三 相电力变压器而言，由于三相电压对称，该电流接近为零。目前，比 较常见铁心接地方式是在铁心的硅钢片之间有绝缘漆膜，但其阻值较 小，仅为几欧到几十欧，在高压中可视为通路，因此铁心一点接地就 可将整个铁心视为零电位。若铁心中存在两点以上接地，在接地点之 间就会形成闭合回路并出现数十安的环流。该环流会引起铁心局部过 热并导致变压器油分解产生可燃气体，可能造成铁心局部烧损、接地 铜片熔断等后果，导致铁心产生悬浮电位，变压器不能正常运行。
1 变压器铁心多点接地故障分类及其检测方法
铁心多点接地故障是电力变压器频发性故障之一。当运行中的变 压器发生两点或多点接地故障时，就会形成铁心工作磁通周围有短路 匝存在，短路匝产生很大的涡流和环流使铁心发热，油温升高，绝缘 件炭化，产生可燃气体，引起轻瓦斯不断动作。变压器铁心多点接地 故障主要有以下类型：
（1）由于铁心夹件绝缘，垫脚绝缘等受潮或损坏或箱底沉积油 泥及水分，使绝缘电阻下降，引起铁心多点接地。
主要是铁心。当出现乙炔时，则可认为这种接地故障属间歇型。②钳 形电流表法。钳形电流表法就是利用变压器铁心的外引接地套管，测 量地线上是否电流出现。一般正常时，因无电流回路，地线上电流很 小（为mA级）或等于零。当有多点接地后，铁心主磁通周围有短路 匝存在，匝内将流过环流，其值决定于故障点与正常接地点距离，即 包围磁通多少。③绝缘电阻法。该方法一般在停电后进行。首先测量 高低压侧绕组的直流电阻，若各组数据未超标，且各相之间与历次测 试数据之间相比较，无明显偏差，变化规律基本一致，即可排除故障 部位的电气回路内（如有载调压分接开关接触不良引线接触松动 等）。此时可断开铁心接地线，用1000V兆欧表对铁心接地套管测量 绝缘电阻，根据绝缘电阻大小判断铁心是否接地以及接地程度。对于 无套管引出接地线的变压器，色谱数据分析可作为重要判断依据。
2 变压器铁心多点接地故障案例分析
（1）变压器铁心多点接地故障的发生情况。某变电站#1主变压 器2008年7月预试时用1000V兆欧表测量其绝缘电阻发现阻值为0M， 后用万用表测得对地电阻为2000，而该变压器的绕组和套管的介损， 直流电阻和吸收比均合格，可排除故障部位的电气回路内。采集油样 进行分析，结果如表1所示。采用三比值法进行分析其编码为022，且 符合四比值法的判据，但是从铁芯对地绝缘为2000来判断它不是纯金 属接地，应是由于油中杂质在铁心的某点接地部位之间形成“小桥” 造成铁心接地，对于这种情况，可用电容放电冲击法来排除故障。
（2）电容放电冲击法处理铁心多点接地故障。
（2）由于潜油泵轴承磨损产生的金属粉末或制造过程中的金属 焊渣及其他金属异物进入油箱并堆积在油箱底部，在电磁力或其他外 力的作用下形成桥路，使下铁轭的下表面与垫脚或箱底短接，造成多 点接地。
（3）由于铁心叠片边缘有尖角毛刺、翘曲或不整齐和相邻的夹 件、垫脚安装疏忽，使铁心与相邻金属构建之间短接，形成的环流引 起局部过热。
（4）变压器运输过程中，由于冲撞、翘曲或不整齐和相邻的夹 件、垫脚安装疏忽，使铁心与相邻金属构建之间短接，形成的环流引 起局部过热。
（5）变压器铁心多点接地的检测主要有色谱分析法、钳形电流 表法和绝缘电阻法。①色谱分析法。色谱分析是目前发现变压器铁心 多点接地的最有效方法。变压器发生铁心多点接地故障时，通常色谱 分析会有以下特点：总烃含量高，超过150ppm；乙烯在其中点较大比 重；乙炔含量低或不出现，即使出现也达不到5ppm；总烃产生速率增 快，超过0.5ml/h，其中乙烯的产生速率急剧上升；用IEC三比值 法， 特征气体的比值编码有020、021、022，但是最常见的是022， 在实际 应用中，三比值法比较准确，但有时不存在三比值，这就给 判断带来 困难，所以实际应用中还经常使用四比值法。四比值法是 用5种特征 气体的四对比值来判断变压器故障性质的方法。其分析判 据为：CH4/ H2=1~3，C2H6/ CH4<1，C2H4/C2H63，C2H2/ C2H4<0.5。 满足判据
图1为电容放电冲击法试验原理图。电容器选用的是脉冲电容 器，它可以提供直流冲击电流。试验时，将刀闸K接于铁心正常接地
| 点（变压器铁心接地引出线断 K 铁芯套管 |
|---|
| 开），利用兆欧表对电容进行 L G 兆 |
| 充电，充电时间为1分钟，然后 E 欧 C 表 变压器 |
| 将刀闸倒向放电回路，电容对铁 |
| 心故障点放电。考虑到保护 |
图1 电容放电冲击法
电阻为零或比投运前明显下降时，则基本可判断为变压器发生了铁心 多点接地故障。若气体中的甲烷及烯烃组分很高，而一氧化碳和乙烷 相比变化甚少或正常时，则可判断为裸金属过热。变压器中的裸金属
条件即可判断铁心有多点接地故障。估算点的故障温度一般高于 700，低于1000；如果色谱分析出现了上述特征，并确信不是由于分 接开关接触不良和潜油泵故障引起裸金属过热；同时，测得铁心绝缘