变压器铁芯故障判断与消除

变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件。保证它们的可靠运行是人们所关注的问题。统计资料表明因铁芯问题造成故障，占变压器总事故中的第三位。制造部门对变压器铁芯缺陷已引起重视，并在铁芯可*接地、铁芯接地监视，以及保证一点接地方面都进行了技术改进。运行部门也把检测和发现铁芯故障提到相当高度。然而，变压器铁芯故障仍屡有发生，其原因主要是由于铁芯多点接地和铁芯接地不良造成。现对两种故障情况的判定及处理方法作一介绍。
1.铁芯正常时需要一点接地的原因
变压器正常运行时，带电的绕组与油箱之间存在电场，而铁芯和其他金属构件处于该电场中。由于电容分布不均，场强各异，假如铁芯不可*接地，则将产生充放电现象，破坏固体绝缘和油的绝缘强度，所以铁芯必须有一点可靠接地。
铁芯由硅钢片组成，为减小涡流，片间有一定的绝缘电阻(一般仅几欧姆至几十欧姆)，由于片间电容极大，在交变电场中可视为通路，因而铁芯中只需一点接地即可将整叠的铁芯叠片电位箝制在地电位。
当铁芯或其金属构件如有两点或两点以上(多点)接地时，则接地点间就会造成闭合回路，它键链部分磁通，感生电动势，并形成环路，产生局部过热，甚至烧毁铁芯。
变压器铁芯只有一点接地，才是可*的正常接地。即铁芯必须接地，且必须是一点接地。
铁芯故障主要由两个方面原因引起，一是施工工艺不良造成短路，二是由于附件和外界因素引起多点接地。
2.铁芯多点接地类型
(1)安装变压器竣工后，未将油箱顶盖上运输的定位销翻转过来或去除掉，构成多点接地。
(2)由于铁芯夹件肢板距芯柱太近、铁芯叠片因某种原因翘起后，触及到夹件肢板，形成多点接地。
(3)铁轭螺杆的衬套过长，与铁轭叠片相碰，构成了新的接地点。
(4)铁芯下夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损，使垫脚铁轭处叠片相碰造成接地。
(5)具有潜油泵装置的大中型变压器，由于潜油泵轴承磨损，金属粉末进入油箱中，淤积油箱底部，在电磁力作用下形成桥路，将下铁轭与垫脚或箱底接通，形成多点接地。
(6)油浸变压器油箱盖上的温度计座套过长，与上夹件或铁轭、旁柱边沿相碰，构成新的接地点。
(7)油浸变压器油箱中落入了金属异物，这类金属异物使铁芯叠片和箱体构通，形成接地。
(8)下夹件与铁轭阶梯间的木垫块受潮或表面不清洁，附有较多的油泥，使其绝缘电阻值降为零时，构成了多点接地。
3.多点接地时出现的异常现象
(1)在铁芯中产生涡流，铁损增加，铁芯局部过热。
(2)多点接地严重时，又较长时间未处理，变压器连续运行将导致油及绕组也过热，使油纸绝缘逐渐老化。会引起铁芯叠片两片绝缘层老化而脱落，将引起更大的铁芯过热，铁芯将烧毁。
(3)较长时间多点接地，使油浸变压器油劣化而产生可燃性气体，使气体继电器动作。
(4)因铁芯过热使器身中木质垫块及夹件碳化。
(5)严重的多点接地会使接地线烧断，使变压器失去了正常的一点接地，后果不堪设想。
(6)多点接地也会引起放电现象。
4.多点接地故障的检测
铁芯多点接地故障判定方法通常从两方面检测：
(1)进行气相色谱分析。色谱分析中如气体中的甲烷及烯烃组分含量较高，而一氧化碳和二氧化碳气体含量和已往相比变化不大，或含量正常，则说明铁芯过热，铁芯过热可能是由于多点接地所致。
色谱分析中当出现乙炔气体时，说明铁芯已出现间歇性多点接地。
(2)测量接地线有无电流。可在变压器铁芯外引接地套管的接地引线上，用钳形表测量引线上是否有电流。变压器铁芯正常接地时，因无电流回路形成。接地线上电流很小，为毫安级(一般小于0.3A)。当存在多点接地时，铁芯主磁通四周相当于有短路匝存在，匝内流过环流，其值决定于故障点与正常接地点的相对位置，即短路匝中包围磁通的多少。一般可达几十安培。利用测量接地引线中有无电流，很准确地判定出铁芯有无多点接地故障。
5.多点接地故障的排除
(1)变压器不能停运时的临时排除方法：
①有外引接地线，假如故障电流较大时，可临时打开地线运行。但必须加强监视，以防故障点消失后使铁芯出现悬浮电位。
②假如多点接地故障属于不稳定型，可在工作接地线中串入一个滑线电阻，使电流限制在1A以下。滑线电阻的选择，是将正常工作接地线打开测得的电压除以地线上的电流。
③要用色谱分析监视故障点的产气速率。
④通过测量找到确切的故障点后，假如无法处理，则可将铁芯的正常工作接地片移至故障点同一位置，用以较大幅度地减少环流。
(2)彻底检修措施。监测发现变压器存在多点接地故障后，对于可停运的变压器，应及时停运，退出后彻底消除多点接地故障。排除此类故障的方法，根据多点接地类型及原因，应采取相应的检修措施。但也有某些情况，停电吊芯后找不到故障点，为了能确切找到接地点，现场可采用如下方法。
①直流法。将铁芯与夹件的连接片打开，在轭两侧的硅钢片上通入6V的直流，然后用直流电压表依次测量各级硅钢片间的电压，当电压等于零或者表指示反向时，则可认为该处是故障接地点。
②交流法。将变压器低压绕组接入交流电压220～380V，此时铁芯中有磁通存在。假如有多点接地故障时，用毫安表测量会出现电流(铁芯和夹件的连接片应打开)。用毫安表沿铁轭各级逐点测量，当毫安表中电流为零时，则该处为故障点。