變壓器鐵芯故障判斷與消除

變壓器的繞組和鐵芯是傳遞、變換電磁能量的主要部件。保證它們的可靠運行是人們所關注的問題。統計資料表明因鐵芯問題造成故障，占變壓器總事故中的第三位。制造部門對變壓器鐵芯缺陷已引起重視，并在鐵芯可*接地、鐵芯接地監視，以及保證一點接地方面都進行了技術改進。運行部門也把檢測和發現鐵芯故障提到相當高度。然而，變壓器鐵芯故障仍屢有發生，其原因主要是由于鐵芯多點接地和鐵芯接地不良造成。現對兩種故障情況的判定及處理方法作一介紹。
1.鐵芯正常時需要一點接地的原因
變壓器正常運行時，帶電的繞組與油箱之間存在電場，而鐵芯和其他金屬構件處于該電場中。由于電容分布不均，場強各異，假如鐵芯不可*接地，則將產生充放電現象，破壞固體絕緣和油的絕緣強度，所以鐵芯必須有一點可靠接地。
鐵芯由硅鋼片組成，為減小渦流，片間有一定的絕緣電阻(一般僅幾歐姆至幾十歐姆)，由于片間電容極大，在交變電場中可視為通路，因而鐵芯中只需一點接地即可將整疊的鐵芯疊片電位箝制在地電位。
當鐵芯或其金屬構件如有兩點或兩點以上(多點)接地時，則接地點間就會造成閉合回路，它鍵鏈部分磁通，感生電動勢，并形成環路，產生局部過熱，甚至燒毀鐵芯。
變壓器鐵芯只有一點接地，才是可*的正常接地。即鐵芯必須接地，且必須是一點接地。
鐵芯故障主要由兩個方面原因引起，一是施工工藝不良造成短路，二是由于附件和外界因素引起多點接地。
2.鐵芯多點接地類型
(1)安裝變壓器竣工后，未將油箱頂蓋上運輸的定位銷翻轉過來或去除掉，構成多點接地。
(2)由于鐵芯夾件肢板距芯柱太近、鐵芯疊片因某種原因翹起后，觸及到夾件肢板，形成多點接地。
(3)鐵軛螺桿的襯套過長，與鐵軛疊片相碰，構成了新的接地點。
(4)鐵芯下夾件墊腳與鐵軛間的絕緣紙板脫落或破損，使墊腳鐵軛處疊片相碰造成接地。
(5)具有潛油泵裝置的大中型變壓器，由于潛油泵軸承磨損，金屬粉末進入油箱中，淤積油箱底部，在電磁力作用下形成橋路，將下鐵軛與墊腳或箱底接通，形成多點接地。
(6)油浸變壓器油箱蓋上的溫度計座套過長，與上夾件或鐵軛、旁柱邊沿相碰，構成新的接地點。
(7)油浸變壓器油箱中落入了金屬異物，這類金屬異物使鐵芯疊片和箱體構通，形成接地。
(8)下夾件與鐵軛階梯間的木墊塊受潮或表面不清潔，附有較多的油泥，使其絕緣電阻值降為零時，構成了多點接地。
3.多點接地時出現的異常現象
(1)在鐵芯中產生渦流，鐵損增加，鐵芯局部過熱。
(2)多點接地嚴重時，又較長時間未處理，變壓器連續運行將導致油及繞組也過熱，使油紙絕緣逐漸老化。會引起鐵芯疊片兩片絕緣層老化而脫落，將引起更大的鐵芯過熱，鐵芯將燒毀。
(3)較長時間多點接地，使油浸變壓器油劣化而產生可燃性氣體，使氣體繼電器動作。
(4)因鐵芯過熱使器身中木質墊塊及夾件碳化。
(5)嚴重的多點接地會使接地線燒斷，使變壓器失去了正常的一點接地，后果不堪設想。
(6)多點接地也會引起放電現象。
4.多點接地故障的檢測
鐵芯多點接地故障判定方法通常從兩方面檢測：
(1)進行氣相色譜分析。色譜分析中如氣體中的甲烷及烯烴組分含量較高，而一氧化碳和二氧化碳氣體含量和已往相比變化不大，或含量正常，則說明鐵芯過熱，鐵芯過熱可能是由于多點接地所致。
色譜分析中當出現乙炔氣體時，說明鐵芯已出現間歇性多點接地。
(2)測量接地線有無電流。可在變壓器鐵芯外引接地套管的接地引線上，用鉗形表測量引線上是否有電流。變壓器鐵芯正常接地時，因無電流回路形成。接地線上電流很小，為毫安級(一般小于0.3A)。當存在多點接地時，鐵芯主磁通四周相當于有短路匝存在，匝內流過環流，其值決定于故障點與正常接地點的相對位置，即短路匝中包圍磁通的多少。一般可達幾十安培。利用測量接地引線中有無電流，很準確地判定出鐵芯有無多點接地故障。
5.多點接地故障的排除
(1)變壓器不能停運時的臨時排除方法：
①有外引接地線，假如故障電流較大時，可臨時打開地線運行。但必須加強監視，以防故障點消失后使鐵芯出現懸浮電位。
②假如多點接地故障屬于不穩定型，可在工作接地線中串入一個滑線電阻，使電流限制在1A以下。滑線電阻的選擇，是將正常工作接地線打開測得的電壓除以地線上的電流。
③要用色譜分析監視故障點的產氣速率。
④通過測量找到確切的故障點后，假如無法處理，則可將鐵芯的正常工作接地片移至故障點同一位置，用以較大幅度地減少環流。
(2)徹底檢修措施。監測發現變壓器存在多點接地故障后，對于可停運的變壓器，應及時停運，退出后徹底消除多點接地故障。排除此類故障的方法，根據多點接地類型及原因，應采取相應的檢修措施。但也有某些情況，停電吊芯后找不到故障點，為了能確切找到接地點，現場可采用如下方法。
①直流法。將鐵芯與夾件的連接片打開，在軛兩側的硅鋼片上通入6V的直流，然后用直流電壓表依次測量各級硅鋼片間的電壓，當電壓等于零或者表指示反向時，則可認為該處是故障接地點。
②交流法。將變壓器低壓繞組接入交流電壓220～380V，此時鐵芯中有磁通存在。假如有多點接地故障時，用毫安表測量會出現電流(鐵芯和夾件的連接片應打開)。用毫安表沿鐵軛各級逐點測量，當毫安表中電流為零時，則該處為故障點。