賈浩

摘 要：介紹了變壓器鐵心的作用以及鐵心制造質(zhì)量控制，分析鐵心局部過熱原理及故障產(chǎn)生原因，判斷局部過熱的常用方法。

關(guān)鍵詞：變壓器；鐵心；局部過熱；多點(diǎn)接地

變壓器工作原理是電磁感應(yīng)原理。鐵心是變壓器的基本部件，是變壓器的磁路和安裝骨架。它把一次電路的電能轉(zhuǎn)為磁能，同時將磁能轉(zhuǎn)變?yōu)槎坞娐返碾娔?，是能量轉(zhuǎn)換的媒介。鐵心質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關(guān)系到變壓器的安全運(yùn)行。

1 鐵心材料與質(zhì)量檢查

1.1 鐵心材料

在變壓器中，鐵心材料作為一種媒介材料扮演了一個重要角色，它的特性在很大程度上決定了變壓器本體性能的優(yōu)劣。電工硅鋼片由于其鐵損低、性能優(yōu)良、飽和磁密較高等特點(diǎn)，被廣泛用于制造變壓器鐵心。

1.2 鐵心質(zhì)量檢查

（1）鐵心制作過程中及整理完成后所要進(jìn)行的最基本的質(zhì)量檢查項(xiàng)目就是外觀檢查。主要檢查鐵心片表面絕緣膜有無損傷，絕緣良好，鐵心及零部件的表面清潔度，鐵心緊固件緊固可靠，鐵心及金屬件表面涂裝質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）檢查鐵心的絕緣電阻。包括鐵心對地電阻、鐵心層間電阻必須滿足要求值。防止鐵心多點(diǎn)接地，造成變壓器故障，影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。（3）檢查鐵心的重要尺寸。鐵心直徑尺寸以及心柱垂直度要在直徑允許偏差范圍內(nèi)，防止影響變壓器線圈套裝。

2 鐵心局部過熱原理及原因分析

2.1 局部過熱原理

變壓器正常運(yùn)行時，帶電的線圈繞組、引線周圍均存在電場，鐵心和夾件等金屬結(jié)構(gòu)件處于該電場中，由于所處位置不同，所具有的電位也各不相同。當(dāng)鐵心兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上接地時，則在接地點(diǎn)間形成閉合回路，并與鐵心內(nèi)的交變磁通相交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓在鐵心及其它處于零電位的金屬結(jié)構(gòu)件形成的回路中產(chǎn)生數(shù)十安的電流或環(huán)流，由此引起局部過熱，導(dǎo)致油分解并產(chǎn)生烴類氣體，還可能使接地片熔斷或燒壞鐵心，導(dǎo)致鐵心電位懸浮，產(chǎn)生放電。這就是變壓器鐵心設(shè)計(jì)和制造過程中，必須采用單點(diǎn)接地方式的原因。

2.2 局部過熱原因分析

變壓器鐵心局部過熱故障原因，總結(jié)有如下幾點(diǎn)：

（1）大型電力變壓器鐵心的最外級鐵心片沒有開槽或開槽的長度不夠或開槽數(shù)少，輻向漏磁場在末級鐵心片感應(yīng)的渦流大，使對應(yīng)繞組上、下端的末級鐵心片產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象。該過熱故障不僅與鐵心片結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，還取決于流向鐵心一側(cè)的輻向漏磁通。因此，設(shè)計(jì)產(chǎn)品時，調(diào)整或優(yōu)化繞組線匝分布，減小流向鐵心一側(cè)和流向油箱側(cè)的輻向漏磁通，進(jìn)而避免這些結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生局部過熱。（2）鐵心發(fā)生多點(diǎn)接地，在鐵心中產(chǎn)生環(huán)流，引起鐵心局部過熱。鐵心多點(diǎn)接地有以下幾種常見類型：①鐵心夾件絕緣、墊腳絕緣等受潮或損壞，或箱底沉積油泥及水分，使絕緣電阻降低，引起鐵心多點(diǎn)接地。②強(qiáng)迫油循環(huán)方式變壓器的潛油泵軸承磨損產(chǎn)生的金屬粉末或制造過程中的金屬焊渣及其它金屬異物進(jìn)入油箱并堆積在油箱底部，在電磁力和其它外力的作用下形成橋路，使下鐵軛的下表面與墊腳或箱底短路，造成多點(diǎn)接地。③鐵心疊片邊緣有尖角毛刺、翹邊或不整齊，安裝時疏忽導(dǎo)致鐵心與相鄰?qiáng)A件之間短路，形成的環(huán)流引起的局部過熱。④變壓器運(yùn)輸過程中，沖撞、振動使部分鐵心疊片移位或竄出，與鄰近結(jié)構(gòu)件相碰而多點(diǎn)接地。由于長時震動，鐵心緊固件松動脫落掉在鐵心上，導(dǎo)致鐵心與相鄰金屬件接觸，引起局部過熱。

2.3 運(yùn)行過程中鐵心局部過熱故障判斷方法

對鐵心產(chǎn)生局部過熱及多點(diǎn)接地故障有多種判定方法，實(shí)際處理中一般會綜合分析，下面介紹幾種常用的方法：

（1）絕緣電阻與入地電流的測量。變壓器鐵心多點(diǎn)接地的檢測主要是測量鐵心對地絕緣電阻和接地電流，在變壓器停用時，用絕緣電阻表測量鐵心對地絕緣電阻，正常阻值應(yīng)大于200MΩ，若阻值太低則說明有異常；入地電流用鐵心接地電流監(jiān)測儀或串聯(lián)電流表測量，正常時近為毫安級，當(dāng)變壓器鐵心入地電流或環(huán)流為安培級時就需引起注意。（2）油色譜分析。在鐵心故障的判斷過程中，可同時結(jié)合變壓器油的色譜分析進(jìn)行綜合判斷，這是一種較為成熟地判斷變壓器故障的方法。（3）特征氣體法。變壓器發(fā)生多點(diǎn)接地時，不僅由于正常負(fù)載的磁通在鐵心故障部位產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，同時兩接地點(diǎn)間的環(huán)流在鐵心故障部位產(chǎn)生有功損耗，在其共同作用下，鐵心過熱。導(dǎo)致油分解，產(chǎn)生烴類氣體。根據(jù)氣體成分及所占比例確認(rèn)故障類型。一般鐵心多點(diǎn)接地故障情況下，乙烯（C2H4）占總烴的比例最高，達(dá)40%-60%，其次是甲烷（CH4）。【案例】：型號為QYJ-50000/220的高鐵變壓器運(yùn)行時，2013年2月鐵芯接地電流突然增大，接地電流由0.02A猛增至6A，1h后接地電流恢復(fù)正常。2014年2月運(yùn)行時出現(xiàn)輕瓦斯保護(hù)報(bào)警信號，查詢在線檢測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)鐵芯電流由原來的0.45mA突然增大至6664mA，1h后降為0.45mA。隨后對變壓器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)瓦斯繼電器內(nèi)部有氣體，輕瓦斯動作。測鐵心對地絕緣電阻無異常，當(dāng)天變壓器退出運(yùn)行。變壓器本體油樣化驗(yàn)，油中含23.59μL/L的乙炔，乙烯含量183.14μL/L，甲烷含量87.28μL/L，氫氣含量228.49μL/L，總烴含量為303.37μL/L。綜合以上數(shù)據(jù)，可初步確認(rèn)為臨時鐵心多點(diǎn)接地導(dǎo)致的故障。（4）電氣試驗(yàn)法。測量變壓器的空載損耗和空載電流并進(jìn)行空載試驗(yàn)前后的油色譜分析，是分析判斷變壓器鐵心或磁路中是否存在故障或缺陷的有效方法。

3 結(jié)論

變壓器鐵心產(chǎn)生局部過熱或多點(diǎn)接地故障，將直接影響到變壓器的安全運(yùn)行，進(jìn)而影響整個電力網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。因此，能夠?qū)收项愋妥龀鰷?zhǔn)確判斷，同時及時處理故障具有十分重要的意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1]變壓器制造叢書編審委員會.變壓器鐵心制造工藝.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.