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摘 要 根据发电厂一起主变压器铁芯多点接地的故障现象，介绍变压器铁芯多点接地时的检测和处理方法，通过比较选取直流冲击法，迅捷简便地消除了故障，大大降低了检修成本，保障了设备安全运行。
关键词 直流冲击法；主变压器；铁芯接地；处理
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0115-02
众所同知，任何变压器正常工作必须需要一点可靠接地，如果变压器发生两点或多点接地，就会在接地点之间的环形回路，产生接地环形电流，从而就有可能引起变压器局部发热，致使变压器油分解，产生可燃气体，还可能致使接地片熔断或烧坏，产生放电，因此迅速发现处理变压器铁芯多点接地是保证变压器正常工作的重要措施之一。
1 故障情况与诊断
湖南省沙田水电站#3主变压器由江苏南通友邦变压器有限公司制造，额定电压为121 kV，额定容量为25000 kVA，2007年3月26日出厂，2007年6月13日投入运行。投运后，未曾遭遇过短路冲击，运行一致正常。2010年1月14日，沙田电站对该主变进行试验时发现铁芯绝缘电阻下降，试验电压为0.5 kV时对地绝缘电阻为50 MΩ，试验电压为2.5 kV时仪表指针摆动厉害，读数困难。2010年4月29日油色谱分析试验时，发现时#3主变压器总烃超过注意值。2010年5月31日对该主变铁芯对地绝缘复测，其对地绝缘电阻为0，通过铁芯接地导线的电流有8.8安培。密切跟踪试验中，2010年6月7日的再次进行了油色谱分析试验，发现特征气体上升已超过规定值。根据上述现象和两次色谱分析结果，用特征气体法和三比值法分析后，判断#3主变存在铁芯多点接地故障，主变铁芯局部有750℃左右的高温过热。此故障必须尽快处理，否则有可能烧坏主变铁芯而造成主变重大事故。
2 处理方案
#3主变铁芯接地故障出现后，湘能公司和沙田电站高度重视，对故障情况进行了多次研究和分析，根据铁芯多点接地故障的原因分析及对地绝缘的状况，判断#3主变铁芯接地很可能是悬浮物接地，若能选用合理的试验回路及参数，极可能用直流冲击法把接地悬浮物清掉，不用吊罩处理就能达到理想效果。因此从以下几方面考虑确定了采用直流冲击法处理#3主变铁芯接地故障的方案。
1）直流冲击应在油中进行，这样可以确保不会在直流冲击中烧坏故障接地处周围的绝缘。
2）直流冲击电压要合适，不宜过低，过低的电压难以烧毁清除接地物，直流冲击电压数值在0.5 kV～1 kV之间。
3）冲击中用的储能电容器不应太小，电容小会使放电衰减快，致使温度上不去，达不到烧毁故障点的接地物的目的，冲击中实际选用36 μF，1.05 kV电容器一台。
4）试验前应用万用表对铁芯的绝缘电阻进行测量。直流冲击中采用的冲击电压由低（从0.5 kV）开始逐步升压，分多次进行。冲击时要注意监听油箱上下、左右、故障接地处的放电声，每放电一次后，随即用万用表测量铁芯电阻，测量铁芯对地的绝缘电阻，根据结果决定下次冲击的直流电压值，一般冲击3-4次之间。冲击使变压器铁芯对地绝缘恢复正常后，（2500 kV摇表，绝缘电阻20 MΩ以上）试验结束。
3 技术措施
1）试验前，由运行人员做好主变停电检修的安全措施，并办理相应工作票。
2）#3主变铁芯多点接地故障处理采用电容放电法进行，即先由2500 V绝缘电阻表对电容充电，再由电容对铁芯接地故障点放电的方法。
3）试验时冲击电压不宜太低，否则难以烧毁故障点的接地物，以500 V-1000 V为宜。
4）试验前，应准备绝缘电阻表用#1号电池和#5号电池各12个。
5）试验前，必须将变压器铁芯接地引出线断开，用2500 V万用电表测量铁芯对地直流电阻（绝缘电阻表计无法测出）。
6）试验方法：先将刀闸K（或绝缘棒）接于铁芯正常接地点，利用绝缘电阻表充电，当绝缘电阻表内电压指示达500 V时，然后将K倒向放电回路，电容对铁芯接地故障点放电。
7）每次冲击试验时，应在下节油箱处监听放电声。若有“砰”的放电声，应立即停止冲击试验。待使用绝缘棒将铁芯及电容器对地放电短接后，再测量铁芯对地直流电阻（电阻值较大时，可利用绝缘电阻表测绝缘电阻）。待电阻值上升后继续下次冲击试验。
8）试验时，充电电压应逐步升高，即第一次的电容充电时间较短，充电至电压500 V，以后每次逐步延长充电时间。一般需5-7次试验即可。
9）所有冲击试验完毕后，必须测量变压器铁芯对地绝缘电阻，并做好相应记录，满足要求后方可将变压器投入运行。试验后#3主变投入运行时，应跟踪测量铁芯对地接地电流，一般不应超过0.1 A。
10）若多次试验后，铁芯对地绝缘电阻未下降，而变压器暂时又不能停电检修，此时应在铁芯与地之间串联一个限流电阻。
在串接电阻前，分别对铁芯接地回路的環流和开路电压进行测量，然后计算应串电阻阻值。注意所串电阻不宜太大，以保护铁芯基本处于地电位；也不宜太小，以能将环流限制在1 A以下。同时还需注意所串电阻的热容量，以防烧坏电阻造成铁芯开路。
11）试验时，变压器潜油泵全部退出运行，以减慢变压器内油流的速度。必要时可投入全部潜油泵。试验完毕后充电运行时，变压器潜油泵应尽量全部投入运行。
4 安全措施
1）操作试验刀闸K（绝缘棒）时，必须戴绝缘手套。另外，为防止冲击试验时人员误触电，要求试验时无关人员尽量远离。
2）试验时，应注意现场防火。
3）试验完毕后应及时整理好工、器具，并清扫现场。
5 试验过程
1）试验前，铁芯接地电流8.1 A，万用电表测铁芯对地直流电阻17 Ω。投运交接试验铁芯对地绝缘电阻10 MΩ（用2500 V绝缘电阻表）。
2）直流放电过程。
第一阶段，试验前，变压器潜油泵全部退出运行，使用避雷器计数器检测仪对铁芯放电，测量铁芯对地直流电阻有稍许上升，直流冲击法有用。
第二阶段，压器潜油泵全部退出运行，用15 μF、1.05 kV电容器充电后对铁芯放电（共5次），电阻明显上升。
第三阶段，潜油泵全部投入运行，用15 μF、1.05 kV电容器充电对铁芯放电（共1次），电阻反而下降，说明由于油流作用，悬浮物靠近铁芯。
第四阶段，潜油泵全部投入运行，换用36 μF、1.05 kV的电容器充电至600 V，冲击功率为：
Q（kvar）=3.14 × C（μF）×V（kV）=3.14 × 36×0.6=40.70（kvar）
对电容器充电600 V后再对主变铁芯放电，听到一声清晰的“砰”的放电声，用2500 V绝缘电阻表测得铁芯对地电阻5000 MΩ，测得铁芯对地电容0.02 μF。第四阶段只放电一次，铁芯绝缘电阻恢复正常。
3）放电后对主变进行预防性高压试验，各项指标合格。
6 结论
用直流冲击法处理沙田电站#3主变压器铁芯多点接地故障后的运行情况表明：判断#3主变铁芯接地是悬浮物接地是正确的；采用直流放电方案是科学的；使用直流放电法处理#3主变铁芯多点接地故障是成功的。
参考文献
[1]黄勇.电力变压器故障的红外诊断技术应用研究[D].重庆大学，2001.
关键词 直流冲击法；主变压器；铁芯接地；处理
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0115-02
众所同知，任何变压器正常工作必须需要一点可靠接地，如果变压器发生两点或多点接地，就会在接地点之间的环形回路，产生接地环形电流，从而就有可能引起变压器局部发热，致使变压器油分解，产生可燃气体，还可能致使接地片熔断或烧坏，产生放电，因此迅速发现处理变压器铁芯多点接地是保证变压器正常工作的重要措施之一。
1 故障情况与诊断
湖南省沙田水电站#3主变压器由江苏南通友邦变压器有限公司制造，额定电压为121 kV，额定容量为25000 kVA，2007年3月26日出厂，2007年6月13日投入运行。投运后，未曾遭遇过短路冲击，运行一致正常。2010年1月14日，沙田电站对该主变进行试验时发现铁芯绝缘电阻下降，试验电压为0.5 kV时对地绝缘电阻为50 MΩ，试验电压为2.5 kV时仪表指针摆动厉害，读数困难。2010年4月29日油色谱分析试验时，发现时#3主变压器总烃超过注意值。2010年5月31日对该主变铁芯对地绝缘复测，其对地绝缘电阻为0，通过铁芯接地导线的电流有8.8安培。密切跟踪试验中，2010年6月7日的再次进行了油色谱分析试验，发现特征气体上升已超过规定值。根据上述现象和两次色谱分析结果，用特征气体法和三比值法分析后，判断#3主变存在铁芯多点接地故障，主变铁芯局部有750℃左右的高温过热。此故障必须尽快处理，否则有可能烧坏主变铁芯而造成主变重大事故。
2 处理方案
#3主变铁芯接地故障出现后，湘能公司和沙田电站高度重视，对故障情况进行了多次研究和分析，根据铁芯多点接地故障的原因分析及对地绝缘的状况，判断#3主变铁芯接地很可能是悬浮物接地，若能选用合理的试验回路及参数，极可能用直流冲击法把接地悬浮物清掉，不用吊罩处理就能达到理想效果。因此从以下几方面考虑确定了采用直流冲击法处理#3主变铁芯接地故障的方案。
1）直流冲击应在油中进行，这样可以确保不会在直流冲击中烧坏故障接地处周围的绝缘。
2）直流冲击电压要合适，不宜过低，过低的电压难以烧毁清除接地物，直流冲击电压数值在0.5 kV～1 kV之间。
3）冲击中用的储能电容器不应太小，电容小会使放电衰减快，致使温度上不去，达不到烧毁故障点的接地物的目的，冲击中实际选用36 μF，1.05 kV电容器一台。
4）试验前应用万用表对铁芯的绝缘电阻进行测量。直流冲击中采用的冲击电压由低（从0.5 kV）开始逐步升压，分多次进行。冲击时要注意监听油箱上下、左右、故障接地处的放电声，每放电一次后，随即用万用表测量铁芯电阻，测量铁芯对地的绝缘电阻，根据结果决定下次冲击的直流电压值，一般冲击3-4次之间。冲击使变压器铁芯对地绝缘恢复正常后，（2500 kV摇表，绝缘电阻20 MΩ以上）试验结束。
3 技术措施
1）试验前，由运行人员做好主变停电检修的安全措施，并办理相应工作票。
2）#3主变铁芯多点接地故障处理采用电容放电法进行，即先由2500 V绝缘电阻表对电容充电，再由电容对铁芯接地故障点放电的方法。
3）试验时冲击电压不宜太低，否则难以烧毁故障点的接地物，以500 V-1000 V为宜。
4）试验前，应准备绝缘电阻表用#1号电池和#5号电池各12个。
5）试验前，必须将变压器铁芯接地引出线断开，用2500 V万用电表测量铁芯对地直流电阻（绝缘电阻表计无法测出）。
6）试验方法：先将刀闸K（或绝缘棒）接于铁芯正常接地点，利用绝缘电阻表充电，当绝缘电阻表内电压指示达500 V时，然后将K倒向放电回路，电容对铁芯接地故障点放电。
7）每次冲击试验时，应在下节油箱处监听放电声。若有“砰”的放电声，应立即停止冲击试验。待使用绝缘棒将铁芯及电容器对地放电短接后，再测量铁芯对地直流电阻（电阻值较大时，可利用绝缘电阻表测绝缘电阻）。待电阻值上升后继续下次冲击试验。
8）试验时，充电电压应逐步升高，即第一次的电容充电时间较短，充电至电压500 V，以后每次逐步延长充电时间。一般需5-7次试验即可。
9）所有冲击试验完毕后，必须测量变压器铁芯对地绝缘电阻，并做好相应记录，满足要求后方可将变压器投入运行。试验后#3主变投入运行时，应跟踪测量铁芯对地接地电流，一般不应超过0.1 A。
10）若多次试验后，铁芯对地绝缘电阻未下降，而变压器暂时又不能停电检修，此时应在铁芯与地之间串联一个限流电阻。
在串接电阻前，分别对铁芯接地回路的環流和开路电压进行测量，然后计算应串电阻阻值。注意所串电阻不宜太大，以保护铁芯基本处于地电位；也不宜太小，以能将环流限制在1 A以下。同时还需注意所串电阻的热容量，以防烧坏电阻造成铁芯开路。
11）试验时，变压器潜油泵全部退出运行，以减慢变压器内油流的速度。必要时可投入全部潜油泵。试验完毕后充电运行时，变压器潜油泵应尽量全部投入运行。
4 安全措施
1）操作试验刀闸K（绝缘棒）时，必须戴绝缘手套。另外，为防止冲击试验时人员误触电，要求试验时无关人员尽量远离。
2）试验时，应注意现场防火。
3）试验完毕后应及时整理好工、器具，并清扫现场。
5 试验过程
1）试验前，铁芯接地电流8.1 A，万用电表测铁芯对地直流电阻17 Ω。投运交接试验铁芯对地绝缘电阻10 MΩ（用2500 V绝缘电阻表）。
2）直流放电过程。
第一阶段，试验前，变压器潜油泵全部退出运行，使用避雷器计数器检测仪对铁芯放电，测量铁芯对地直流电阻有稍许上升，直流冲击法有用。
第二阶段，压器潜油泵全部退出运行，用15 μF、1.05 kV电容器充电后对铁芯放电（共5次），电阻明显上升。
第三阶段，潜油泵全部投入运行，用15 μF、1.05 kV电容器充电对铁芯放电（共1次），电阻反而下降，说明由于油流作用，悬浮物靠近铁芯。
第四阶段，潜油泵全部投入运行，换用36 μF、1.05 kV的电容器充电至600 V，冲击功率为：
Q（kvar）=3.14 × C（μF）×V（kV）=3.14 × 36×0.6=40.70（kvar）
对电容器充电600 V后再对主变铁芯放电，听到一声清晰的“砰”的放电声，用2500 V绝缘电阻表测得铁芯对地电阻5000 MΩ，测得铁芯对地电容0.02 μF。第四阶段只放电一次，铁芯绝缘电阻恢复正常。
3）放电后对主变进行预防性高压试验，各项指标合格。
6 结论
用直流冲击法处理沙田电站#3主变压器铁芯多点接地故障后的运行情况表明：判断#3主变铁芯接地是悬浮物接地是正确的；采用直流放电方案是科学的；使用直流放电法处理#3主变铁芯多点接地故障是成功的。
参考文献
[1]黄勇.电力变压器故障的红外诊断技术应用研究[D].重庆大学，2001.