牵引变压器铁心最小级叠片接地的分析及处理措施
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【摘 要】在变压器故障中，铁心接地是一种常见的问题。通过分析我厂运至现场后变压器出现的铁心接地问题，从而由我方人员通过不断探索实践，得到了一种合理的解决方案。以实际案例为依据，配合实验仪器辅助分析得出结论，并在最后给出解决问题的根本办法。
0 引言
我厂有一批牵引变压器，需发货至福建，采用公路运输的方式抵达现场。众所周知，铁路牵引变电站，大多建设在远离市区的野外。在变电站没有建成之前，基本上没有现成的公路可走，其运输道路条件极其复杂。往往在出厂时各项实验都符合要求的合格产品，经长途运输颠簸到现场，难免会有个别产品出现故障。为了能够保证变压器各项性能指标正常，检验内部结构是否完好，我方技术人员在产品到达现场后不吊罩的情况下，做了几项检测实验。其中一项就是铁心绝缘电阻的实验。首先打开变压器油箱上的铁心接地片，采用5000V的兆欧表进行摇测后发现，表盘读数稳定的接近在0欧姆的刻度上，复测后读数还是0欧姆。从多次测量的数值判断来看，铁心电压稳定，未有太大的变动，说明铁心多点接地是稳定的。因此判断变压器有铁心接地的现象，最后决定在现场进行内部检查。抽完变压器油后，技术人员通过人孔进入到变压器油箱内部，经过细致的检查后发现，变压器低压侧下铁轭的最小级铁心叠片出现松动并发生位移。叠片的横向移动，导致铁心片的尖角有部分翘起，直接顶在了下夹件腹板上，其中有一片已经接近侧梁处，从而导致多点接地。高压侧的铁心叠片排列情况比低压侧要好，基本没有松动，但是在以后的运行中，也存在安全隐患。
1 铁心接地的危害
变压器在正常运行时，铁心只允许一点接地。为了让铁心的电位保持和大地的电位一样，通常在铁心的上铁轭处，插入材质为紫铜的接地片，通过接地套管引出。为了方便实验，往往用铜排引下至方便操作的位置。
变压器在正常运行时，铁心只允许一点接地。在电磁感应的作用下，绕组之间，绕组与铁心之间，铁心与油箱外壳之间都存在着寄生电容，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用，使铁心对地产生悬浮点位。由于铁心及其他金属部件与绕组的距离不相等，使各部件之间存在着电位差，当其击穿部件之间的绝缘时，便产生了电火花。为了消除这种隐患，把铁心与外壳可靠地连接起来，使它与外壳等电位。
铁心接点故障的危害，归纳一下，主要有以下几个方面：
1）在铁心中产生涡流，使铁心损耗增加增加。
2）铁心接地的处数较多时，且较长时间未处理，变压器连续运行将导致变压器油及绕组温度过高，加快变压器油和绝缘材料的老化速度。这样会引起铁心叠片绝缘层的老化而脱落，势必会引起铁心温升更高，严重时将会出现绝缘烧毁的严重后果。
3）铁心多点接地后，局部过热，使变压器油不断分解而产生气体，导致气体继电器发出报警信号或跳闸。
4）多点接地会引起放电现象。
2 铁心接地的原因
变压器铁心单点或者多点接地是一种常见的故障，归纳起来主要有一下几点引起的。
1）穿心螺栓的螺孔如果开偏，穿螺栓时铁心硅钢片受外力作用，靠外边的硅钢片会向外膨胀，并进入套座内与套管相接，造成铁心多点接地。
2）夹件槽钢套座孔开得过大或者套座不合格，组装套座后歪斜，进入夹件槽钢孔内，与铁心凸起的边片相接，引起铁心多点接地。
3）变压器铁心在叠装和运转过程中，因起吊绳子或者其他原因，使得铁心叠片的边角翘起，而碰到夹件腹板或者肢板等造成多点接地。
4）上夹件槽钢与变压器油箱顶盖加强铁相碰，引起夹件绝缘受损，也会引起铁心多点接地故障。
5）在变压器油箱喷砂打磨时，未将拐角或者死角处的铁砂等清理干净，在注油过程中，会将铁砂吹起落到铁心与绝缘件之间造成多点接地。
6）铁心下夹件与夹件绝缘之间，假如夹件绝缘上受潮或者有较厚的油污等，使得电阻值接近零时，也会造成多点接地。
以上几点是造成铁心多点接地的主要原因。另外，因变压器内部的某些零件脱落，小间隙进入焊渣或小铜线头等，也会够造成多点接地。当发生铁心多点接地后，主控室会有报警信号发出，工作人员应当采集瓦斯气体以及油样进行全面检查。假如轻瓦斯继电器连续动作，应将瓦斯气体和绝缘油样送到化验室进行色谱分析，并测量铁心接地电流。如经分析和测量的确属于铁心多点接地故障，推荐采取以下措施。
1）假如故障是金属杂质停留在间隙内引起的，此时应降低变压器负荷，严重时应当停止运行变压器。当变压器退出运行后，绝缘油还处于热状态时，采取突然启动强油装置的办法，在变压器无励磁的情况下，用循环油去冲散因磁性作用而汇集在一起的导磁杂质，使得导磁杂质在重力的作用下沉落到变压器底部。
2）利用变压器铁心接地小套管，在小套管上串接电阻和电流表或加装电流继电器和警示装置，以限制接地电流和监视接地电流的增减趋势。
3 铁心接地故障的处理办法
针对上述事故，我们想出了一套关于铁心防松动的装置，在产品出厂之前，器身套装时就予以加装。通过不断的结构调整和实际应用，木垫块的安装位置及外形如图1所示，下面做一个简单的介绍。
木垫块靠夹件腹板的一侧，分两个台阶，其阶1距夹件腹板的距离大致为20mm左右，和拉板绝缘基本平齐。台阶2距侧梁板的距离为10mm左右。在夹件和侧梁装配好后，台阶1和台阶2分别受到夹件和顶紧螺杆的力N2作用，同时受到侧梁N1的作用，使木垫块紧紧的把铁心从横纵两个方向上抗紧。而在侧梁调节纸板的加工上，我们采用加长一边的结构，使调节纸板的一边，直接延伸到拉板的位置。这样，即便有叠片蹿出，或者有尖角翘起的情况，也不会引起接地的情况。在木垫块的加工上，需做切角处理，防止木垫块和铁心叠片尖角接缝处发生干涉。侧梁处，在距侧梁腹板下面提高100mm的地方，焊接一个50*50的直角等边三角铁，用于托起木垫块。在侧梁绝缘的设计上，我们选用和常规不一样的方案。原来侧梁绝缘是在绝缘板上开四个和侧梁配合使用的通孔，在铁芯立起时装配完毕。现在我们将绝缘的开孔变为2个，即只开下面的2个孔，中间再配开一个豁槽，这样就可以紧紧的卡在焊接在侧梁上50*50的直角等边三角铁上，而不至于脱落。
4 小结
此种变压器铁芯防松装置加工简单，安装方便，能够有效的防止铁心叠片在受到加速度的情况下，前后窜动的现象。杜绝了因最小级叠片因位移而导致铁心接地事故的发生。在防止铁心接地的同时，大大的提高了铁心夹紧的程度，使铁心叠片受力更均匀，现已批量用在牵引变压器的铁心装配中。木垫块的放置位置，能够非常有效的阻止叠片在夹件长度方向上来回窜动，而引起铁心接地的不良后果。经过我公司几年的变压器铁心接地电流监测和预试，均无异常情况出现，足以说明这种处理方法取得了预期效果，值得推广。
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