变压器铁芯故障检测与维护指南

变压器铁芯故障检测与维护指南

变压器是电力系统中的核心设备之一，其稳定运行对整个电网的安全至关重要。其中，铁芯作为变压器的关键部件，其故障检测与维护显得尤为重要。本文将详细介绍变压器铁芯故障的危害、原因、类型，以及具体的检测方法和处理方案，帮助技术人员更好地理解和应对铁芯故障问题。

变压器铁芯多点接地故障的危害、原因及类型

危害

变压器铁芯在正常运行时不应该发生多点接地故障。变压器正常运行时，绕组周围存在交变磁场，由于电磁感应，高压绕组与低压绕组之间、低压绕组与铁心之间、铁心与外壳之间均存在寄生电容。由于寄生电容的耦合效应，通电后的绕组在铁心对地产生浮动电位，由于铁心与绕组周围的其他金属元件之间的距离不等，这些元件之间存在电位差。当两点间的电位差达到绝缘击穿程度时，就会产生火花放电。这种放电是间歇性的，时间一长，对变压器油和固体绝缘都会产生不良影响。为消除这种现象，应将铁心与外壳可靠连接，使其处于相同电位。但当铁心或其他金属部件上有两个或两个以上的接地点时，接地点会形成闭合回路，引起环流、局部过热、油分解、绝缘性能下降，严重时可导致铁心硅钢片烧毁等重大事故。因此，主变压器铁心只允许采用单点接地。

原因

变压器铁心接地故障主要有以下几种原因：

• 接地条施工工艺、设计不良造成短路
• 附件及外界因素造成多点接地
• 主变压器内留有金属异物、铁心工艺粗糙，如毛刺、铁锈、焊渣等引起的接地故障

类型

变压器铁心常见的故障类型有以下六种：

1. 安装时铁心与壳体或夹件接触。这种情况是由于油箱上盖上运输用的稳定销在拆卸时疏于注意或倒装，使铁心与壳体接触而引起的。其他还有铁心夹件接触铁心柱、硅钢片卷曲接触夹脚、铁心下夹脚与铁轭之间的纸张脱落、温度表座套过长接触夹件或铁轭或铁心柱等。
2. 穿心螺栓钢座套过长，使硅钢片短路而引起的短路。
3. 油箱内有异物，使硅钢片局部短路。例如山西某发电厂在31500/110电力变压器夹件与铁轭之间发现一把螺丝刀，另一变电站在对60000/220电力变压器进行机罩检查时发现一根长120mm的铜线。
4. 铁心绝缘受潮或损坏，如淤泥、水分沉积等，导致绝缘电阻下降。夹件、铁垫、铁盒（纸或木块）绝缘受潮或损坏，也会在铁心内形成高电阻多点接地点。
5. 泵轴轴承磨损，金属粉末进入油箱，在底部堆积，在电磁力的作用下形成桥式电路，使下部铁轨与垫块或油箱底部相通，产生多点接地。
6. 运行维护不良，未按计划进行定期检查。

变压器铁心故障检测及处理方法

检测方法

1. 钳形电流表法（在线测量）：对于铁心外引的变压器，采用钳形电流表法，可准确、不间断地检测铁心多处接地故障。每年定期测量接地引线电流，电流一般应在100毫安以下，如超过此值，应加强监测。变压器投运后，连续多次测量接地线电阻，作为初始值。如果初始值已经很大，说明变压器本身漏磁通明显，后续测量值相差不大，可认为无接地故障点。如果接地线电流大于1安培，且与初始值相比明显增大，则可能为低阻接地或金属接地故障，应及时处理。
2. 色谱分析法（通电取油）：对油样进行色谱分析，若总烃明显增加，气体成分以甲烷、乙烯为主，一氧化碳、二氧化碳气体基本不变或与之前相比变化很小，则为裸机过热，可能是铁心多处接地故障或铁心与硅钢片间绝缘损坏，需进一步检查。若总烃中出现乙炔，则可能是铁心间歇性不稳定多处接地故障。
3. 绝缘电阻法（断电测试）：用2500伏兆欧表测量铁心与外壳间的电阻，绝缘电阻为200兆欧以上，表示铁心绝缘良好。若兆欧表指示铁心与外壳之间导通，则换用欧姆表测量铁心与外壳之间的电阻，若测量值在200400欧姆之间，则表明铁心内有高阻接地点，需要对变压器铁心多处接地故障进行处理。若测量值在1000欧姆以上，地线电流小，故障难以消除，可继续运行，无需处理。应定期进行在线监测，如采用钳形电流表法（针对铁心外引的变压器）或油色谱分析，若发现异常，则需要进一步处理。若测量值在12欧姆之间，则表明铁心内有金属接地点，需要对变压器进行处理。

处理方法

1. 对于铁心有外接接地线的变压器，可在铁心接地回路上串接电阻，限制铁心接地中的电流，此方法只适合作为应急措施。
2. 对于金属异物引起的铁心接地故障，一般采用罩壳检查，一般可发现问题。
3. 对于铁心毛刺或金属粉末堆积引起的接地故障，电容放电冲击、交流电弧、大电流冲击等方法效果更明显。

变压器铁心检修质量标准

• 铁心应平整，无绝缘漆脱落，叠片紧密，侧面硅钢片无凸起、波浪形。
• 铁心表面无油污、无杂质，叠片间无短路、搭接，接缝处间隙应符合要求。
• 铁心与上下夹、轭铁、压板、底板间应保持良好的绝缘。
• 钢压板与铁心间应有明显的均匀间隙；绝缘压板完好，无损伤、裂纹，紧固适当。
• 钢压板不应形成闭合环路，应有单点接地。
• 拆开上夹与铁心之间的连接件、钢压板与上夹之间的连接件后，测量铁心与上下夹之间、钢压板与铁心之间的绝缘电阻，与上次试验相比，不应有明显变化。
• 螺栓应紧固可靠，夹件上正、负压销钉及锁紧螺母不得有松动现象，与绝缘垫片接触良好，无放电烧伤痕迹，反压销钉与上夹件应有足够的距离。
• 铁心螺栓应紧固可靠，其绝缘电阻与前次试验相比无明显变化。
• 油道应通畅，油道垫片不应有松动、堵塞现象，排列整齐。
• 铁心应只有一个接地点，接地片应采用厚度为0.5mm、宽度不小于30mm的铜片，插入3-4层铁心内，对于大型变压器，插入深度应不小于80mm，外露部分应用绝缘包裹，防止铁心内短路。
• 应紧固可靠，具有足够的机械强度，绝缘良好，不形成闭合环路，不与铁心接触。
• 绝缘良好、接地可靠。