电炉变压器接地发热是什么原因(变压器接地线发热是什么原因)

变压器铁心多点接地故障危及变压器安全稳定运行，若处理得当，则经济效益和社会效益显著。内蒙古电力科学研究院的研究人员付文光、刘志林，在2020年第10期《电气技术》杂志上撰文，针对一台220kV变压器（以下简称案例变压器），从铁心与夹件短接导致的铁心多点接地故障的发现、定位、临时限制铁心多点接地电流、接地故障消除等多方面进行探讨分析，提出了一套完整可行的解决方案，并成功实践。

变压器铁心多点接地故障是变压器最常见的故障之一。由相关资料统计结果和电网内运行状况可知，该类故障在变压器总故障中占到第三位，因此铁心接地故障的准确分析与处理是变压器可靠运行的关键。

相关文献故障原因及处理措施：若内外部接地引线连接方式不当，则重新改变引线连接方式；若分接开关接地部件与夹件绝缘距离不足，或有载分接开关上部法兰与托架绝缘降低，则调整绝缘距离或加强绝缘；若铁心翘起和夹件与外壳相碰，则通过加垫绝缘处理；若尖端、毛刺和杂质等短接铁心夹件，则用电容法冲击消除；不明原因的串接限流电阻作为临时措施等。

变压器绕组之间、铁心与绕组之间以及绕组、铁心、金属构件与大地之间存在寄生电容。在运行中某一金属部件失去接地后，其处于不同电位之间，按其阻抗形成分压，在这一金属部件上产生对地电位，即悬浮电位。

由于各部件之间的电位不同，所以相互之间形成了电位差，在电位差达到一定程度后就会产生火花放电，这种放电是断续的，放电后电位相同，放电立即停止，然后再产生电位差发生放电。这种循环反复的放电危及变压器绝缘，因此需要将变压器铁心一点接地（通过油箱接地），使得铁心处于零电位保护中。

在变压器铁心多点接地后便产生一个或多个电磁回路，根据接地点位置的不同交链磁通有所不同，这导致了该接地回路内电压和电流的不同，电流较大会发热危及变压器绝缘，需要将多点接地现象用试验方法加以诊断确认，并采取合理措施消除。

2.1 铁心接地现象的发现

案例变压器在例行性检修试验中出现了铁心与夹件之间绝缘电阻较低及油色谱个别组分含量增长的现象，其测试结果分别见表1和表2。

表1 绝缘电阻测试值对比表

表2 油色谱组分含量对比表

从测试数据来看，铁心与夹件绝缘电阻几乎为零，应该是铁心夹件出现触碰，运行中有产生铁心多点接地故障的可能。油色谱试验数据与上次测试值比较乙炔含量和总烃含量，虽在合格范围内，但二者均增长较多，且利用三比值法分析编码为0、1、2。

由此推断，变压器出现了温度高于700℃的高温过热现象，进一步佐证了变压器存在铁心多点接地故障。考虑到变压器油色谱试验各组分含量变化未超过注意值，结合运行需要，该变压器停电例行试验后恢复送电。

鉴于变压器带缺陷运行，随时可能扩大故障范围，造成严重后果，运行单位随后立即组织相关技术人员制定下一步检修方案，考虑到暂时无法停电检修，故先采取现场带电测试接地回路的电气参数和采取临时限流措施。

2.2 带电电气测试和接地位置初判

现场对变压器铁心接地电流进行录波，结果显示铁心接地电流I1最大值为18.16A，有效值为8.99A，同时测量了夹件接地电流I2，二者数值一致，这也证实了存在铁心与夹件导通这一现象。打开接地引下线测量断开点的开路电压，其最大值为68V，有效值为33V。变压器铁心接地电流波形和变压器铁心多点接地开路电压波形分别如图1和图2所示。

根据试验确定的开路电压与铁心接地点对应关系初步判断，由于实测开路电压占该变压器绕组匝电压的比例接近14%，所以该接地故障点很可能出现在下铁轭的底部。

式中：UK为接地点开路电压；Uz为变压器绕组匝 电压。

图1 变压器铁心接地电流波形图

图2 变压器铁心多点接地开路电压波形

由于该变压器运行中无法及时停电查找及消除异常接地点，所以无法采用停电处理的办法。鉴于铁心是多点稳定的接地，现场采用在合理位置打开接地引下线串入滑线变阻器的办法来抑制接地电流，通过该方法将接地电流限制到满足规程要求的0.1A以下，使变压器发热水平下降，有效抑制了油中气体含量的增长，避免绝缘缺陷使故障扩大而带来严重损失。

通过估算串入电阻的阻值，改变滑线变阻器的档位，进行了一系列接地电流测试，测试结果见表3。测试表明，串入电阻限流效果理想，最后在当时变压器稳定负荷下选择1k的档位，将电流限制到了33mA。后续将根据负荷变化情况来动态调整滑线变阻器档位，以达到更理想的限流效果。

表3变阻器不同阻值对应的接地电流值

4.1 试用电容充放电法消除接地点

考虑到处理流程的合理性和高效性，先采取电容充放电法将可能存在的悬浮物在电场作用下形成的导电小桥或尖端毛刺消除。在对铁心、夹件进行冲击试验后，接地现象仍未消除，而且试验后铁心与夹件之间的绝缘电阻值降为0，说明此时铁心与夹件彻底短接，该方法不适用于案例变压器铁心多点接地的消除。

4.2 现场吊罩处理

吊罩后，断开铁心主级档中心连接片，逐档测量铁心与夹件间的电阻值。根据测试结果判断，旁柱地屏、夹件连接横梁、夹件连接侧梁、固定螺栓均未与铁心相碰，测试结果与前文2.2节初判的接地点位置相结合可以确定，铁心与夹件的短接点大致在铁心最小档和夹件之间且位于下铁轭底部。

在确定铁心与夹件连接点大致位置后，由于直观上接触点还未暴露出来，所以现场利用内窥镜对变压器底部最小档铁心和夹件进行了重点检查。经过认真排查发现，B相铁心下部有一小档铁心片存在落片现象，铁心落片后和夹件连接形成短接故障点。对短接点处理前后分别如图3和图4所示。

图3 小档铁心落片与夹件碰触

4.3 故障的排除方法

对故障点进行分析后，故障点在下铁心位置的小档铁心片与夹件之间，现场处理可行。为达到经济有效的目的，采取了如下消除措施：

图4 小档铁心落片恢复后

处理结束后复测铁心对地绝缘电阻，该值已恢复到大于出厂值2500M的数值，达到了预期效果。

1）变压器铁心多点接地故障位置可用开路电压法进行初判。该方法经过试验和现场验证是可行的，为有针对性的检修工作提供指导。

2）对变压器铁心多点接地，可采取安装限流电阻的方式作为临时过渡措施，对接地电流抑制效果理想，可有效避免短时无法停电检修而导致故障范围扩大。

3）为提高检修效率，处理变压器铁心多点接地故障应采取先易后难的措施，即先不吊罩通过电容冲击法等方法消除故障，若故障仍未消除，则再安排吊罩检修。

4）在对变压器铁心多点接地故障进行吊罩处理时，若将开路电压法初判接地位置与吊罩后的各部件绝缘测试相结合，则可缩短故障查找时间，精准定位故障点。

5）从提高变压器投运后安全经济运行的角度考虑，应加强变压器制造环节关键工序和电磁、绝缘部件质量的见证监督工作，以保证其整体运行性能良好。