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[摘 要]大型变压器的铁心柱和旁轭表面采取了加装地屏的技术措施，对于降低变压器的局部放电量起到了不容忽视的作用，但也应该指出，这种带有接地屏大型变压器投入运行后也曾相继暴露出一些与接地屏相关的损坏故障，对电网的安全运行构成很大威胁。
[关键词]变压器 地屏 开裂 放电
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0330-01
近年来，许多变压器生产厂家都采用了加装地屏的技术方法。现笔者介绍一起与接地屏有关的大型变压器的故障情况及解体检查，并对于发生故障的原因和改进作了阐述。
1 故障情况
某220KV变电站2#主变于2012年12月4日投运，投运后冲击合闸5次，空载24小时后转为热备用，当时测得铁芯接地电流为1.52mA，夹件接地电流为2.43mA，投运前后油样化验结果合格。2013年6月4日，由于本变电站运行方式调整，原1#主变转为热备用，该2#主变带负荷运行，最大负荷75MVA。2013年6月7日，对其进行检测，发现油中出现乙炔，含量为2.71μL/L，其余指标合格，当日再进行两次取样分析，乙炔含量分别为2.87μL/L、3.44μL/L。2013年6月7日21时40分，该2#主变退出运行。下表为本台变压器油色谱数据采样表。（见表1）
2 故障查找与诊断
根据上述情况判断本台变压器乙炔含量在逐渐迅速增加，大大超过了《变压器油中溶解气体分析判断导则》中的绝对产气速率0.5mL/h的规定。
2013-06-07气体产生速率：ra=（Ci2-Ci1）×G/（Δt）=（3.44-2.87）×47/（4）=6.7
2013-06-08气体产生速率：ra=（Ci2-Ci1）×G/（Δt）=（4.5-3.89）×47/（10/60）=172
同时再根据变压器故障三比值法判断，此类故障为油与绝缘纸中存在电弧，不同电位之间的油的连续火花放电或对悬浮点为连接不良的连续火花放电，固体材料之间油的击穿。才能产生这么多乙炔气体。
a：吊罩检查：检查引线连接，开关触头，压钉及拉带等裸金属部位，均无异常，对铁心进行绝缘电阻试验，无异常。
b：解体检查：拆除地屏绝缘纸板后，发现高压侧B相地屏引出铜带与最下端地屏铜带锡焊处有炭黑痕迹，经确认此处即为故障点。炭黑处铜带已脱焊，从而导致地屏最下端铜带产生电位悬浮，造成放电、产生乙炔。
问题分析：正常铁心柱上的低屏是通过铁心夹件接地为零电位。当地屏上有上述情况开裂时，在开裂的铜带上就会感应电势不能引入地。呈现出对地的悬浮电位，电位的大小根据法拉第电磁感应定律，铁心中的交变磁通Φ0及端部漏磁通在地屏上感应电动势e地=4.44fNBS×10-4
e地—— 上述情况下的感应电动势，V
f——频率，HZ
N——匝数
B——主磁通和漏磁通产生的合磁密，T
S——铁心截面积，cm2
由上图地屏结构可知，每一圈铜带都是独立不接触的。只有通过项4连接后，每一圈铜带则可靠接地。例如一台SZ11-180000/220变压器，低压为69kV的全容量运行，主磁密1.73左右时，Et约为250V左右 ，就会在接地铜带（接地铜带规格50mm×0.3mm）张开处感应电荷，然而端部漏磁通也会在此处感应电荷，从而在尖角处似的电荷最为集中，产生不均匀电场，E不均匀=fE平均
E不均匀—— 上述尖角处感应电势kV
f——不均匀系数
E平均——尖角处到芯柱铜带的均匀场强。
说明：接地铜带的尖角非常小，然而铁心直径相对尖角而言非常大，因此可视为点对平面的关系。
标准情况下油的耐压水平为55kV/2.5mm即（20～30）kV/mm，对于运行一段时间的变压器而言，油耐压水平会随着一些杂质的存在而降低10%～15%，即为18kV/mm左右。实际情况中接地铜带与地屏铜带是虚接的，运行过程中的振动，使得接地铜带在瞬间是张开的，假设接地铜带与地屏铜带张开0.1mm，产生放电的原理就是，E平均= e地/d则有下式：E平均= e地/d=250/0.1=2.5 kV /mm
由于接地铜带尖角处为直角，并没有打磨圆角，因此尖角如果近似为小球的话，其半径r<<0.3mm为了突出计算取r=0.01此时，几何特性系数P=（r+d）/r=（0.01+0.1）/0.01=11由下面曲线可得知不均匀系数 f=9.4。这时E不均匀=fE平均=9.4×2.5=23.75kV/mm>18
因此电荷在张开铜带的边角处就会积聚电荷，随着时间的推移，由局部放电使得绝缘破坏，油的耐压水平降低从而演变为放电现象。
3.原因分析
垂直引出铜带与水平圆周铜带搭接面积不足，仅为水平铜带宽度的1/3，减小了焊接面积；焊锡涂抹面积不足，焊接不牢。均能导致变压器运行中铜带的开裂。
变压器生产厂家，应该加强对工人变压器知识的培训， 提高工人的质量意识，同时质量检查要更加细化，防止出现类似事故，给用户和厂家带来经济和声誉上的损失。提高对它的重视程度，做到设计技术合理，可靠，施工工艺细致、牢固。让接地屏在降低大型变压器局部放电电量中发挥作用，减少类似事故的发生。
[1] 电力变压器设计计算方法与实践——刘传彝沈阳辽宁科学技术出版社.
[2] 变压器中的电场计算——朱英浩 沈阳变压器厂科学技术协会.
[关键词]变压器 地屏 开裂 放电
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0330-01
近年来，许多变压器生产厂家都采用了加装地屏的技术方法。现笔者介绍一起与接地屏有关的大型变压器的故障情况及解体检查，并对于发生故障的原因和改进作了阐述。
1 故障情况
某220KV变电站2#主变于2012年12月4日投运，投运后冲击合闸5次，空载24小时后转为热备用，当时测得铁芯接地电流为1.52mA，夹件接地电流为2.43mA，投运前后油样化验结果合格。2013年6月4日，由于本变电站运行方式调整，原1#主变转为热备用，该2#主变带负荷运行，最大负荷75MVA。2013年6月7日，对其进行检测，发现油中出现乙炔，含量为2.71μL/L，其余指标合格，当日再进行两次取样分析，乙炔含量分别为2.87μL/L、3.44μL/L。2013年6月7日21时40分，该2#主变退出运行。下表为本台变压器油色谱数据采样表。（见表1）
2 故障查找与诊断
根据上述情况判断本台变压器乙炔含量在逐渐迅速增加，大大超过了《变压器油中溶解气体分析判断导则》中的绝对产气速率0.5mL/h的规定。
2013-06-07气体产生速率：ra=（Ci2-Ci1）×G/（Δt）=（3.44-2.87）×47/（4）=6.7
2013-06-08气体产生速率：ra=（Ci2-Ci1）×G/（Δt）=（4.5-3.89）×47/（10/60）=172
同时再根据变压器故障三比值法判断，此类故障为油与绝缘纸中存在电弧，不同电位之间的油的连续火花放电或对悬浮点为连接不良的连续火花放电，固体材料之间油的击穿。才能产生这么多乙炔气体。
a：吊罩检查：检查引线连接，开关触头，压钉及拉带等裸金属部位，均无异常，对铁心进行绝缘电阻试验，无异常。
b：解体检查：拆除地屏绝缘纸板后，发现高压侧B相地屏引出铜带与最下端地屏铜带锡焊处有炭黑痕迹，经确认此处即为故障点。炭黑处铜带已脱焊，从而导致地屏最下端铜带产生电位悬浮，造成放电、产生乙炔。
问题分析：正常铁心柱上的低屏是通过铁心夹件接地为零电位。当地屏上有上述情况开裂时，在开裂的铜带上就会感应电势不能引入地。呈现出对地的悬浮电位，电位的大小根据法拉第电磁感应定律，铁心中的交变磁通Φ0及端部漏磁通在地屏上感应电动势e地=4.44fNBS×10-4
e地—— 上述情况下的感应电动势，V
f——频率，HZ
N——匝数
B——主磁通和漏磁通产生的合磁密，T
S——铁心截面积，cm2
由上图地屏结构可知，每一圈铜带都是独立不接触的。只有通过项4连接后，每一圈铜带则可靠接地。例如一台SZ11-180000/220变压器，低压为69kV的全容量运行，主磁密1.73左右时，Et约为250V左右 ，就会在接地铜带（接地铜带规格50mm×0.3mm）张开处感应电荷，然而端部漏磁通也会在此处感应电荷，从而在尖角处似的电荷最为集中，产生不均匀电场，E不均匀=fE平均
E不均匀—— 上述尖角处感应电势kV
f——不均匀系数
E平均——尖角处到芯柱铜带的均匀场强。
说明：接地铜带的尖角非常小，然而铁心直径相对尖角而言非常大，因此可视为点对平面的关系。
标准情况下油的耐压水平为55kV/2.5mm即（20～30）kV/mm，对于运行一段时间的变压器而言，油耐压水平会随着一些杂质的存在而降低10%～15%，即为18kV/mm左右。实际情况中接地铜带与地屏铜带是虚接的，运行过程中的振动，使得接地铜带在瞬间是张开的，假设接地铜带与地屏铜带张开0.1mm，产生放电的原理就是，E平均= e地/d则有下式：E平均= e地/d=250/0.1=2.5 kV /mm
由于接地铜带尖角处为直角，并没有打磨圆角，因此尖角如果近似为小球的话，其半径r<<0.3mm为了突出计算取r=0.01此时，几何特性系数P=（r+d）/r=（0.01+0.1）/0.01=11由下面曲线可得知不均匀系数 f=9.4。这时E不均匀=fE平均=9.4×2.5=23.75kV/mm>18
因此电荷在张开铜带的边角处就会积聚电荷，随着时间的推移，由局部放电使得绝缘破坏，油的耐压水平降低从而演变为放电现象。
3.原因分析
垂直引出铜带与水平圆周铜带搭接面积不足，仅为水平铜带宽度的1/3，减小了焊接面积；焊锡涂抹面积不足，焊接不牢。均能导致变压器运行中铜带的开裂。
变压器生产厂家，应该加强对工人变压器知识的培训， 提高工人的质量意识，同时质量检查要更加细化，防止出现类似事故，给用户和厂家带来经济和声誉上的损失。提高对它的重视程度，做到设计技术合理，可靠，施工工艺细致、牢固。让接地屏在降低大型变压器局部放电电量中发挥作用，减少类似事故的发生。
[1] 电力变压器设计计算方法与实践——刘传彝沈阳辽宁科学技术出版社.
[2] 变压器中的电场计算——朱英浩 沈阳变压器厂科学技术协会.