1.1 監測意義

變壓器是電力系統中關(guān)鍵的設備之一，它的正常運行是電力系統安全、可靠、穩定、經(jīng)濟運行的重要保證。電力變壓器運行時(shí)，繞組周?chē)嬖谥?zhù)交變的磁場(chǎng)，因電磁感應的作用，高壓繞組與低壓繞組之間，低壓繞組與鐵心之間，鐵心與外殼之間存在著(zhù)寄生電容，帶電繞組將通過(guò)寄生電容的耦合作用，使鐵心對地產(chǎn)生懸浮電位，因鐵心及其它金屬構件與繞組的距離不相等，使各構件之間存在著(zhù)電位差，當兩點(diǎn)之間的電位差達到能夠擊穿其間的絕緣時(shí)，便產(chǎn)生火花斷續放電，對變壓器油和固體絕緣產(chǎn)生不良影響，故需要把鐵心與外殼連接，使它與外殼等電位。若鐵心或其他金屬構件有兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地時(shí)，接地點(diǎn)就會(huì )形成閉合回路，造成環(huán)流，會(huì )引起變壓器本體局部過(guò)熱，導致油分解，進(jìn)而導致絕緣性能下降，嚴重時(shí)，會(huì )使鐵心硅鋼片燒壞，造成主變重大事故，故主變鐵心必須接地。否則鐵心對地會(huì )產(chǎn)生懸浮電壓或鐵心多點(diǎn)接地而產(chǎn)生發(fā)熱故障，嚴重威脅變壓器以及電網(wǎng)的安全。通過(guò)對鐵心接地電流的監測，能及時(shí)發(fā)現鐵心多點(diǎn)接地等故障，防患于未然，把故障消滅在萌芽狀態(tài)。在大型高壓電氣設備電力變壓器中，由于鐵心多點(diǎn)接地故障及其它異常情況，絕緣油中會(huì )產(chǎn)生多種氣體，電力部門(mén)慣用的檢測手段是檢測溶解在絕緣油中的故障氣體以及對設備的絕緣油采樣后進(jìn)行氣體色譜分析和用鉗形電流表測變壓器鐵心外引接地套管的接地下引線(xiàn)的電流，以便盡快地發(fā)現潛伏性故障。然而，在檢測鐵心多點(diǎn)接地現象時(shí)，區分微弱的接地故障電流與強電磁環(huán)境干擾等有一定的難度，且不能在線(xiàn)分析，檢測精度和實(shí)時(shí)性都存在問(wèn)題。

1.2 變壓器鐵芯/夾件接地在線(xiàn)監測裝置 產(chǎn)品介紹 

變壓器鐵心接地電流監測裝置用于監測變壓器鐵心及夾件接地故障電流，可實(shí)現對鐵心接地電流進(jìn)行連續、在線(xiàn)監測，通過(guò)監測可以實(shí)時(shí)監控設備的絕緣狀況，且能及時(shí)發(fā)現內部絕緣受潮或受損、鐵心多點(diǎn)接地、箱體內異物、油箱油泥沉積等故障。對事故做到早預防早處理。更重要的是能為此類(lèi)設備的狀態(tài)檢修提供可靠的數據依據。

其工作原理為：系統采用高精度穿心式傳感器將鐵心及夾件上的接地電流信號轉換為電壓信號，電壓信號進(jìn)入信號調理電路，信號調理電路根據電壓大小自動(dòng)切換量程，最后進(jìn)入以DSP為處理核心的信號測量板，該信號測量板選用高性能的32位數字處理芯片DSP為核心處理器。鐵心及夾件接地電流中伴有現場(chǎng)的干擾信號，計算時(shí)首先要把這些干擾信號剔除掉。傳統的方法是使用模擬濾波器將干擾信號除掉，但模擬濾波器易受環(huán)境溫度、濕度影響，且隨著(zhù)時(shí)間的變化易產(chǎn)生零漂等現象，從而引入新的“干擾"。而DSP強大數字計算功能可以使用數字濾波算法代替原來(lái)的模擬濾波算法。數字濾波算法不受溫度、濕度等環(huán)境影響且零漂移，可以的解決模擬濾波器帶來(lái)的各種問(wèn)題。信號測量板將鐵心及夾件的接地電流計算出來(lái)后通過(guò)數字總線(xiàn)上傳到間隔層監測IED。間隔層IED采用統一的嵌入式平臺實(shí)現分析判斷、報警和遠傳數據等功能。通過(guò)監測運行中鐵心接地電流的大小，自動(dòng)判斷變壓器鐵心存在鐵心不接地或鐵心多點(diǎn)接地現象，從而防止鐵心形成懸浮電位及局部過(guò)熱而引發(fā)的一系列故障，確保電力變壓器安全運行。

圖1.1  系統結構示意圖

l 本項目共需要主變2臺，整流變壓器7臺，調壓變壓器7臺，共需要變壓器鐵芯/夾件接地電流在線(xiàn)監測裝置共16臺。

圖1.2  變壓器鐵芯/夾件在線(xiàn)監測裝置外觀(guān)

圖1.3  系統主界面圖

圖1.4  系統實(shí)時(shí)數據界面圖

1.3  技術(shù)特點(diǎn)

l 采用穿心式互感器，與二次回路隔離，安全性高

l 采用分布式測量結構，即就地測量、數字傳輸，規約符合DL/T860標準

l 可帶電安裝，即不需要主設備停電安裝，方便、快捷的接入系統

l 采用數字濾波方法，擯除模擬濾波器帶來(lái)的“零漂問(wèn)題"

l 采用高精度有源零磁通傳感器，根據被測量電流大小智能選擇調理電路及放大倍數，有效提高了測量精度

l 具有現場(chǎng)實(shí)時(shí)溫濕度測量功能

1.4 變壓器鐵芯/夾件接地在線(xiàn)監測裝置 技術(shù)參數

2.施工方法及注意事項

2.1 施工方法

1） 鐵心接地銅排穿過(guò)零磁通互感器，互感器通過(guò)支架及相關(guān)絕緣材料固定變壓器外殼或獨立安裝支架上。

2） 互感器通過(guò)4芯電纜與鐵心接地監測裝置連接，可安裝于變壓器附件單獨支架，或者主IED戶(hù)外柜內。

3） 鐵心接地監測裝置通過(guò)4芯電纜與戶(hù)外柜內主IED連接。

圖2.1 現場(chǎng)安裝圖

圖2.2 裝置尺寸圖

圖2.3鐵心接地互感器結構尺寸圖

2.2 注意事項

1）請專(zhuān)業(yè)人員或在專(zhuān)業(yè)人員指導下進(jìn)行鐵心末屏電纜停電/帶電接入；

2） 如果帶電安裝，安裝過(guò)程中不能斷開(kāi)變壓器鐵心接地線(xiàn)與地的有效連接；

3）避免鐵心重復接地。

3.故障分析

變壓器鐵芯/夾件接地監測系統數值詳表

當主變鐵芯/夾件接地電流在0~100mA(不包含100mA )之間，設備處于正常狀態(tài)；

當主變鐵芯/夾件接地電流在100~300mA（不包含300mA )之間設備處于注意狀態(tài)；

當主變鐵芯/夾件接地電流大于300mA時(shí)，設備處于報警狀態(tài)。

故障分析：

1）引下線(xiàn)絕緣破損

變壓器鐵芯、夾件引出線(xiàn)頂部套管絕緣破壞,鐵芯、夾件接地引下線(xiàn)外包絕緣破損等原因導致引下線(xiàn)與變壓器箱體搭接接地，搭接點(diǎn)與引下線(xiàn)接地點(diǎn)之間構成外部閉合回路，閉合回路在變壓器的漏磁場(chǎng)中感應出電流，導致鐵芯、夾件引下線(xiàn)電流異常。

2）金屬異物搭接引下線(xiàn)

變壓器大修時(shí)箱體上不慎丟落鐵絲等金屬物體搭接至鐵芯引下線(xiàn)與變壓器外殼構成外部閉合回路，閉合回路在變壓器的漏磁場(chǎng)中感應出電流，導致鐵芯、夾件引下線(xiàn)電流異常。

3）變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障

鐵芯與外殼相連。鐵芯松動(dòng)位移、金屬構件遺留在鐵芯下部（螺絲帽、潛油泵軸承研磨掉的金屬粉末及金屬絲等）等原因均可造成鐵芯與外殼相連，形成鐵芯多點(diǎn)接地故障，造成鐵芯接地電流異常。鐵芯與夾件相連。鐵芯片翹曲、金屬異物、雜質(zhì)等原因均可造成鐵芯與夾件直接或間接短路，形成鐵芯多點(diǎn)接地故障，造成鐵芯接地電流異常。

上述情況均會(huì )導致變壓器鐵芯、夾件接地引下線(xiàn)在臨時(shí)接地點(diǎn)與引線(xiàn)下接地點(diǎn)間形成閉合回路，閉合回路在變壓器的漏磁場(chǎng)中感應出電流，導致鐵芯、夾件引下線(xiàn)電流異常，超出100mA標準要求值。