1 概述
目前，我国制造的大中型变压器的铁芯都经一只 套管引至油箱体外部接地。电力变压器在正常运行时， 绕组周围存在电场，而铁芯和夹件等金属构件处于该电 场之中。若铁芯未可靠接地，则产生充放电现象，损坏 绝缘。因此，铁芯必须有一点可靠接地。如果铁芯由于
某种原因出现另一个接地点，形成闭合回路，则正常接 地的引线上就会有环流，一方面造成铁芯局部短路过 热，严重时，铁芯局部烧损，油温升高，油色变暗，闪 点降低；另一方面，由于铁芯的正常接地线产生环流， 造成变压器局部过热，致使油的温度逐渐达到着火点， 造成故障范围内的夹件过热或熔焊在一起。如果不能及 时断开变压器，可能发生火灾或爆炸事故。 铁芯多点接地故障已成为变压器频发性故障之一。 它在变压器总事故中占第三位，应引起足够的重视。 本文主要结合某电厂220kV升压变发现并处理铁 芯多点接地故障的过程，对铁芯多点接地故障进行原因 分析，并依托电厂检修工作的实际情况制定合理的处理 方案。
2 变压器铁芯多点接地的分析判断和处 理方法
检修人员例行对运行中的4号主变（型号为 SFP10-420000/220）铁芯及夹件接地电流进行监 测，发现铁芯接地电流为0.9A，严重超标（DL／T 596-2005 《电力设备预防性试验规程》中表5“电力 变压器及电抗器试验项目、周期和要求”关于“铁芯及 夹件绝缘电阻”的要求：“运行中铁芯接地电流一般不 应大于0.1A”）。
随后对变压器油进行色谱分析，数据如表1所示。 表1 4#主变上部 4#主变下部 组分含量μL/L H2 ＜150 25.93 33.59 O2 0.00 0.00 N2 0.00 0.00 CO 352.38 442.39 CO2 2853.93 3909.10 CH4 13.00 16.20 C2H4 1.07 1.42 C2H6 2.45 3.29 C2H2 ＜5 0.14 0.21 总烃 ＜150 16.66 21.12 分析意见 现场将变压器停运后，变压器技术人员现场指导 下，首先对变压器进行大电流冲击，冲击后测量铁芯对 地绝缘，绝缘值很低，判定仍存在多点接地情况。后续 对变压器吊罩处理，处理后测试铁芯绝缘电阻正常。变 压器投入运行后，对变压器铁芯接地电流进行复查，实 际值为46mA。 2.1 铁芯多点接地简介 变压器在正常运行中，带电的绕组及引线与油箱 间构成的电场为不均匀电场，铁芯和其他金属件就处于 该电场中。因此，铁芯与大地间产生一定电位，通常称 为悬浮电位，当两点的电位差达到能够击穿其间的绝缘 时，便产生火花放电，形成铁芯与壳体的接地，这种接 地称为铁芯的悬浮接地。另一种接地则是因为变压器铁 芯与其附件因设计方案或制造工艺不良，造成局部间隙 过小或铁芯各部绝缘降低，变压器运行中铁芯与其他部 件受热或电磁力的作用，导致铁芯碰壳形成接地，这种 接地称为硬接地。 国家标准规定，电力变压器铁芯和较大金属零件均 应通过油箱可靠接地。这样，铁芯与大地之间的寄生电 容被短接，使铁芯处于零电位。如果变压器铁芯产生悬 浮接地或硬接地，铁芯便产生两点以上的接地，称为多 点接地。多点接地在接地点间会形成闭合回路，在电位 差的作用下形成环流，从而导致事故发生，为保证变压 器安全运行，变压器铁芯决不允许多点接地故障发生。 2.2 铁芯多点接地故障的判断 （1）测量铁芯绝缘电阻：如绝缘电阻为零或很 低，则表明可能存在铁芯接地故障。
（2）监视接地线中环流：对铁芯或夹件通过小套 管形成接地的变压器，应监视接地线中是否有环流，如 超过0.1A，则应使变压器停运，测量铁芯的绝缘电阻。 （3）气相色谱分析：对油中含气量进行气相色谱 分析，也是发现变压器铁芯多点接地最有效的方法之 一。出现铁芯接地故障的变压器，其油色谱分析数据 中，总烃含量超过“变压器油中溶解气体和判断导则” （GB7252-87）规定的注意值（150uL/L），其中乙 烯(C2H4)、甲烷(CH4)含量低或没有，即未达到规定注 意值（5uL/L）。若乙炔也超过注意值，则可能是动态 接地故障。气相色谱分析法可与前两种方法综合使用， 以判定铁芯是否多点接地。
3 现场简易处理方法
3.1 放电冲击法 由于变压器本体在空气中暴露时间不宜太长，以 及变压器装配形式的制约，现场很多情况下无法找到确 切接地点，特别是由于铁锈焊渣悬浮、油泥沉积造成的 多点接地，更是难于查找。此类故障可采用放电冲击 法，这种方法要视现场具体情况、接地方式和接地程 度，在吊芯或不吊芯状态下均可进行。 现场采用的方法主要有电容直流电压法、电焊机 交流电流法和放电冲击法。电焊机交流电流法只适用于 现场极少发生的金属性接地故障。电容直流电压法现场 取材较困难，操作不便且不安全，也不宜推广。放电冲 击法也是一种安全可靠、操作简便，且利于快速就地取 材的方法。它采用高压电气试验用升压变压器进行，实 验时注意换算好二次电压，由于铁芯对地绝缘垫片很 薄，故二次电压不能高于2.5kV。 3.2 不吊芯临时串接限流电阻 发现变压器铁芯多点接地故障后，需停电进行吊 芯检查和处理。对于系统暂不允许停电检查的，可采 用在外引铁芯接地回路上串接电阻的临时应急措施， 以限制环流增加，防止故障进一步恶化。在串接电阻 前，应分别测量铁芯接地回路的环流和开路电压，然 后计算应串电阻阻值。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，以将环流限制在 0.3A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。
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3.3 吊芯检查 （1）分部测量各夹件或穿心螺杆对铁芯（两分半 式铁芯可将中间连片打开）的绝缘以逐步缩小故障查 找范围。 （2）检查各间隙、槽部重点部位有无金属夹杂物。 （3）清除铁芯或绝缘垫片上的铁锈或油泥，对铁 芯底部看不到的地方用铁丝清理。 （4）对各间隙用油冲洗或氮气冲吹清理。 （5）用榔头敲击振动夹件，同时用摇表监测，看 绝缘是否发生变化，查找并消除动态接地点。
4 变压器投入运行后的监测
变压器铁芯多点接地故障修复后，投入运行，应 对变压器铁芯进行一次监测，其方法多采用气相色谱 分析法。这种方法是目前确定运行中的变压器是否尚存 在铁芯多点接地的最有效方法。最常用的是IEC三比值 法，有时也采用德国的四比值法，以上方法是利用五种 特征气体的三对比值，来判断变压器故障性质的方法。 变压器可配置变压器油在线监测装置，至少监 测变压器主箱体的油中溶解的氢气（H2）、一氧化 碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷(CH4)、乙烷 （C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）和氧气 （O2）等八种故障气体和微水（H2O），可调节对变 压器的检测周期。在线监测装置为免维护运行形式，具 有温度补偿功能，保证受环境温度影响小，在-40℃ ~ +55℃能正常的工作，监测单元能够收集和记录数据， 并应经过RS485通讯口上传至后台工作站进行综合分
析，并提供相应的配套软件。对于气体含量有明线变化 时，可进行人工取样离线校验分析。
5 结束语
（1）运行中的变压器最好能在铁芯接地线上装设 变压器铁芯接地电流在线监测装置，便于及时发现故 障。特别是在放电冲击法消除接地现象后，更要加强监 视，防止再次形成故障。 （2）当出现铁芯多点接地故障时，要在综合测定 和全面分析检查后，视具体情况选择处理方案，切不可 盲目进行放电冲击或电焊烧除，以免造成绝缘损坏，故 障扩大。 （3）每次吊芯大修时，一定要清洁油箱底部的油 泥铁锈等杂物，并用油进行一次全面冲洗。 （4）加强潜油泵及冷却器的检修，防止由于轴承 磨损或金属剥落，造成变压器铁芯多点接地故障。 AP
作者简介： 王光和（1965-），男，工程师，山东聊城人，现任聊 城信源集团有限公司副总工程师，主要从事发电厂及电 力系统一次设备绝缘管理、继电保护和安全自动装置维 护管理等工作。
杨 勇（1983-），男，工程师，山东聊城人，现就 职于国网山东茌平县供电公司光明电力服务有限公司 检修工程中心，主要从事电力系统一次设备绝缘管理 等工作。