变压器铁心多点接地故障的原因及处理培训

变压器铁心多点接地故障的原因及处理培训CONTENTS目录01概述：变压器铁心接地的基本要求02多点接地故障的危害分析03故障成因分类及具体表现04故障诊断与检测技术CONTENTS目录05常规处理方法与操作流程06特殊处理技术应用07预防措施与质量控制08检修质量标准与验收01概述：变压器铁心接地的基本要求铁心接地的必要性与原理铁心悬浮电位的产生变压器运行时，绕组周围存在交变磁场，通过电磁感应使高压绕组与低压绕组之间、低压绕组与铁心之间、铁心与外壳之间形成寄生电容。带电绕组通过寄生电容耦合，使铁心对地产生悬浮电位。悬浮电位的危害因铁心及金属构件与绕组距离不等，各构件间存在电位差。当电位差击穿绝缘时，会产生断续火花放电，长期将损害变压器油和固体绝缘。铁心一点接地的原理将铁心与外壳可靠连接实现一点接地，使铁心与外壳等电位，消除电位差，避免火花放电，保障绝缘不受损害。多点接地的风险若铁心或金属构件两点及以上接地，接地点形成闭合回路，在交变磁场作用下产生环流，导致局部过热、油分解、绝缘性能下降，严重时烧坏铁心硅钢片引发主变重大事故。铁心单点接地的规范要求

接地唯一性原则变压器铁心及其金属构件（穿心螺栓除外）必须且仅允许一点可靠接地，严禁两点或多点接地，以避免接地点间形成闭合回路产生环流。

接地片材质与规格接地片应采用厚度0.5mm、宽度不小于30mm的紫铜片，插入铁心3～4级间，大型变压器插入深度应不小于80mm，外露部分需进行绝缘包扎。

绝缘性能要求铁心与上下夹件、方铁、压板及底脚板之间应保持优良绝缘性能，钢压板与铁心之间应有均匀可见间隙，油路畅通，油道垫块无脱落堵塞。

接地电流限制标准正常运行时，铁心接地电流应维持在毫安级别，远小于0.3安培，通过钳形电流表检测接地引线电流可判断是否存在多点接地故障。多点接地故障的定义与危害概述

多点接地故障的定义变压器正常运行时，铁心必须且只能一点可靠接地。当铁心或其他金属构件出现两点或两点以上接地时，即构成多点接地故障。

故障形成的核心机理多点接地会使接地点之间形成闭合回路，在交变磁场作用下产生环流，导致铁心局部过热，这是故障危害的根本原因。

对绝缘系统的危害局部过热使绝缘件炭化，变压器油分解产生可燃气体，轻瓦斯继电器可能频繁动作，油中总烃含量显著超标，绝缘性能下降。

对设备安全的严重威胁严重时会烧坏铁心硅钢片，甚至引发主变重大事故，统计资料显示该类故障在变压器总事故中占第三位。02多点接地故障的危害分析局部过热与环流产生机制多点接地形成闭合回路

当铁芯或其他金属构件存在两点或多点接地时，接地点之间会形成闭合回路。变压器运行时，主磁通穿过该闭合回路，根据电磁感应原理，回路内将产生环流。环流导致铁芯局部过热

闭合回路中的环流会使铁芯局部区域温度异常升高，造成铁芯损耗增加。严重情况下，过热可达到足以烧坏铁芯硅钢片的程度，引发主变重大事故。过热引发变压器油分解

局部过热会导致变压器油发生分解，产生以甲烷、乙烯等为主要成分的可燃性气体。这些气体溶解于油中，会使油中总烃含量大大超标，降低油的绝缘性能。接地电流异常增大特征

正常运行时铁芯接地电流通常在毫安级别（远小于0.3安培），多点接地故障时，接地线上的电流可能激增至17-25安培，导致铁芯主磁通周围出现匝内环流和短路。绝缘油与固体绝缘的劣化影响绝缘油性能下降过热导致变压器油分解，产生气体溶解于油中，使油中总烃大大超标，油的介损升高、击穿电压降低，性能显著下降。固体绝缘炭化损坏局部过热使绝缘件（如纸板、垫块）炭化，丧失绝缘性能，严重时导致绕组与铁心或夹件之间短路，引发主变重大事故。特征气体析出风险过热故障伴随H₂、CH₄、C₂H₂、C₂H₆等特征气体生成，油中溶解气体含量超标，可能导致气体继电器动作发信号甚至跳闸。典型事故案例与后果分析

01山西某变电所金属异物导致多点接地案例山西某变电所一台31500/110型电力变压器发生铁心多点接地故障，吊罩检查发现夹件与铁轭间遗落一把天柄螺丝起子，造成硅钢片局部短路，引发铁心过热。

02500kV大型变压器悬浮电位放电案例某500kV油浸式变压器因安装时未翻转上部定位钉盖板，导致铁心与箱壳多点接触，产生悬浮电位火花放电，长期运行后油中总烃含量超标，轻瓦斯保护频繁动作。

03夹件槽钢套座不合格引发环流烧毁案例某变压器因夹件槽钢套座孔开度过大导致歪斜，与铁心凸起边片相接形成多点接地，环流达25安培，造成铁心硅钢片局部烧损，绝缘油炭化产生可燃气体，最终导致变压器跳闸停运。

04潜油泵磨损金属粉末搭桥案例某变压器潜油泵轴承磨损产生金属粉末，沉积于油箱底部形成电磁桥路，使下铁轭与垫脚接通造成多点接地，油色谱分析显示H2、CH4含量显著升高，空载损耗增加15%。03故障成因分类及具体表现制造与设计缺陷引发的接地接地片设计或施工工艺不良接地片因施工工艺和设计不良可能造成短路，例如接地片材料选择不当、安装位置偏差或固定不牢，导致接地不可靠或形成多点接地回路。穿芯螺栓钢座套设计问题穿芯螺栓的螺孔开得不正，或钢座套过长，在穿螺栓时会使铁心硅钢片受外力作用向外膨胀，或直接与硅钢片短接，引发多点接地故障。夹件与套座结构缺陷夹件槽钢套座孔开得过大、套座不合格或组装后歪斜，可能使套座进入夹件槽钢孔内，与铁心凸起的边片相接，导致铁心多点接地。铁心工艺不良产生毛刺与焊渣铁心制造过程中工艺不良，产生毛刺、铁锈与焊渣等金属异物，这些异物可能遗落在铁心中，造成铁轭与夹件短路、芯柱与夹件相碰等多点接地情况。安装与施工工艺不良因素01定位钉处理不当变压器投入运转前，若未将上部定位钉的盖板翻过来使定位钉与定位螺孔离开，或未拆除运输用的稳钉，会导致铁心与箱壳直接相碰，引发多点接地故障。02穿心螺栓安装问题穿心螺栓的螺孔开得不正，穿螺栓时铁心硅钢片受外力作用向外膨胀，进入套座内与套管相接；或穿芯螺栓钢座套设计过长，与硅钢片发生短接，均会造成多点接地。03夹件与套座组装缺陷夹件槽钢套座孔开得过大或套座不合格，组装后歪斜进入夹件槽钢孔内，与铁心凸起的边片相接；上夹件槽钢与变压器油箱顶盖加强铁相碰，也会引起铁心多点接地。04绝缘部件安装疏漏铁心下夹件垫脚与铁轭间纸板脱落，导致垫脚与硅钢片相碰；温度计座套过长与夹件、铁轭或芯柱相碰，以及接地片因施工工艺不良造成短路，均属于安装工艺不良引发的故障。金属异物与杂质导致的接地遗落金属异物的危害变压器在现场装配及安装中不慎遗落金属异物，如山西某变电所的一台31500/110型电力变压器，吊罩发现在夹件与铁轭间有一把天柄螺丝起子，造成铁芯多点接地。金属粉末形成桥路潜油泵轴承磨损产生的金属粉末进入油箱并沉积在底部，可能形成电磁桥路，使下铁轭与垫脚或箱底接通，造成多点接地故障。工艺不良产生的杂质铁芯工艺不良产生的毛刺、铁锈与焊渣等杂质，以及油箱内存在的金属工具、铜丝等异物，均可能导致硅钢片局部短路，引发多点接地。运行维护不当相关原因

定期检修未按规定执行未严格按照规程进行定期检修，无法及时发现铁芯绝缘受潮、金属异物沉积等潜在问题，导致多点接地故障风险加剧。

潜油泵维护不到位潜油泵轴承磨损未及时处理，产生的金属粉末进入油箱并沉积，形成电磁桥路，使下铁轭与垫脚或箱底接通，造成多点接地。

油质监测与处理滞后未定期对变压器油进行色谱分析和清洁处理，油中水分、杂质及游离碳积累，降低绝缘性能，可能引发高阻多点接地。

接地电流监测缺失未对铁芯接地引线电流进行常态化监测，无法及时发现接地电流异常增大（正常应小于0.3A），错失故障早期处理时机。04故障诊断与检测技术油色谱分析方法与判据

油色谱分析的核心作用油色谱分析通过检测变压器油中溶解气体的组成和浓度变化，可有效判断铁心多点接地故障导致的局部过热。当发生多点接地时，过热会使油分解产生特征气体，如H2、CH4、C2H2、C2H6等，油中总烃含量会显著超标。

关键气体组分特征铁芯多点接地故障通常表现为裸金属过热，色谱分析中甲烷（CH4）和乙烯（C2H4）为主要特征气体，一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）含量变化不大或在正常范围内。

故障判断的重要依据油中溶解气体色谱分析是判断变压器铁芯多点接地故障的重要依据之一。结合接地电流测量（正常为毫安级，故障时可达17-25安培），可更准确诊断故障性质和严重程度。接地电流测量与异常判断正常接地电流范围变压器正常运行时，铁芯接地电流通常维持在毫安级别，一般远小于0.3安培。故障时接地电流特征发生多点接地故障时，接地线上的电流可能激增至17-25安培，导致铁芯主磁通周围出现匝内环流和短路。测量工具与方法可使用钳形电流表检测变压器铁芯外引接地套管接地线上的电流，该方法适用于在线测量，无需停电。特殊情况判断当铁芯与上夹件接触导致多点接地时，接地电流可能仅限于铁芯夹件内部，铁芯接地引出线可能无电流，需结合其他方法综合判断。绝缘电阻检测标准与应用

铁芯绝缘电阻合格标准铁芯对夹件和地的绝缘电阻应符合相关规程要求，通常使用1000V兆欧表测量，正常情况下绝缘电阻值应达到规定范围，以确保绝缘性能良好。

绝缘电阻检测方法使用绝缘电阻表（兆欧表）进行检测，将表的一端连接铁芯，另一端连接夹件或地，按照规定转速摇测，读取绝缘电阻值，判断铁芯绝缘状况。

检测在故障处理中的应用在采用电容放电冲击法、电流冲击法等处理故障后，需用1000V兆欧表测量铁芯绝缘电阻，当电阻值达到正常范围时，方可确认故障已排除。

铁芯与相关部件绝缘要求铁芯与穿芯螺杆、钢拉带间的绝缘电阻应无明显变化，铁芯与上下夹件、方铁、压板以及底脚板之间，应保持优良的绝缘性能。故障定位方法：直流法与交流法

直流法原理与操作直流法通过在硅钢片上通入直流电压，测量各级电压值来定位故障点。具体操作时，将直流电源接入铁芯不同部位，根据电压分布差异判断短路位置，适用于精确查找金属异物或多点接地故障。

交流法检测流程交流法利用变压器低压绕组接入交流电压，通过测量毫安表中的电流变化定位故障。当铁芯存在多点接地时，回路电流会显著变化，结合电流值与相位可确定故障区域，尤其适用于绕组与铁芯间绝缘问题检测。

两种方法的应用场景对比直流法适用于停运变压器的精确故障点定位，需逐点测量电压；交流法可带电或半带电检测，通过电流变化快速判断故障范围。实际操作中常结合使用，先通过交流法初步定位，再用直流法精确查找。05常规处理方法与操作流程吊罩检查与异物清除步骤

吊罩前准备工作确认变压器已停运并完成安全隔离，包括断开电源、放电、接地等操作；准备好吊罩所需的起重设备、工具及安全防护用品；记录油位、油温等初始状态参数，准备好储油容器。

吊罩过程与安全规范严格按照操作规程进行吊罩，缓慢平稳提升油箱顶盖，避免碰撞器身；吊罩过程中设专人监护，确保作业区域无无关人员；保持器身清洁，防止外部灰尘、杂物落入。

铁芯及夹件全面检查重点检查铁芯与夹件、箱壳之间是否存在金属异物（如山西某变电所曾发现夹件与铁轭间遗落螺丝起子）；查看硅钢片有无翘曲、毛刺，穿芯螺栓座套是否过长，绝缘纸板是否完好。

异物清除与处理方法使用绝缘工具清除发现的金属异物、焊渣、铁锈等；对翘起的硅钢片进行平整处理，更换破损的绝缘纸板；用合格变压器油冲洗铁芯表面及油道，确保无残留杂质。

吊罩后验收与记录检查确认异物已彻底清除，铁芯绝缘状况良好；按规定回装油箱顶盖，进行真空注油；详细记录吊罩检查过程、发现的问题及处理措施，作为后续维护参考依据。绝缘修复与组件紧固工艺铁芯表面绝缘修复确保铁芯表面平整，绝缘漆膜完整无脱落，叠片紧密相连。对硅钢片的卷边或翘角进行处理，修复破损绝缘层，防止片间短路。绝缘垫块更换与加固检查并更换损坏的绝缘纸板、木垫块等，确保铁芯与夹件、垫脚等金属部件间绝缘良好。例如，下夹件垫脚处纸板脱落时需及时更换新纸板。穿芯螺栓绝缘处理对于穿芯螺栓钢座套过长导致的短接故障，需调整或更换座套，确保其与硅钢片保持绝缘距离，避免形成短路通道。夹件与铁芯紧固检查并紧固铁芯夹件、上梁、垫脚和穿芯螺杆等组件，确保稳固无松动。钢压板与铁芯间应保持均匀可见间隙，防止运行中因振动导致接触短路。铁心表面处理与毛刺消除

铁心表面清洁标准确保铁心表面无油污、杂质及金属粉末，油道垫块整齐牢固，避免因异物堆积形成导电桥路引发多点接地故障。

硅钢片毛刺处理工艺采用专用工具处理硅钢片的卷边、翘角及毛刺，确保片间绝缘完好，防止因毛刺刺破绝缘导致片间短路或接地。

绝缘漆膜检查与修复检查铁芯表面绝缘漆膜的完整性，对脱落或破损部位进行修补，确保叠片间绝缘电阻符合标准，避免局部放电。06特殊处理技术应用电容放电冲击法操作规范

设备准备与参数设置使用输出电压约2500V的直流电压发生器，对0.3至50μF的电容进行充电，确保设备输出与电容参数匹配。

放电操作流程将充好电的电容器连接至铁芯多点接地故障点进行放电，通过听声、观烟判断故障点位置；放电后用绝缘拉杆断开电容器与直流电压发生器连接，再与外引线接触直至听到放电声。

绝缘电阻验证使用1000V兆欧表测量铁芯绝缘电阻，当电阻值达到正常范围时，确认故障已排除，确保绝缘恢复良好。

注意事项操作需根据现场条件、变压器接地方式和故障程度灵活调整，严格遵循高压电气试验安全规程，防止人身及设备损伤。电流冲击法实施要点

前期准备与参数设置将电焊机输出电流调至最小，连接变压器铁芯接地端与电焊机接地线，确保形成闭合回路。

冲击操作与故障点判断快速碰触故障点（如垫脚与铁芯片接触处），通过观察垫脚处是否冒出黑烟判断冲击效果，若有黑烟表明电流烧蚀故障点。

安全操作与即时检查发现黑烟后立即关闭电焊机，检查垫脚垫块木纹方向是否有发黑或碳化物迹象，确认故障点是否被有效烧蚀。

后续处理与绝缘验证更换受影响的木垫块为干燥状态，使用绝缘电阻表测量铁芯对地绝缘电阻，达标后方可确认故障排除。应急处理措施：限流电阻应用

01适用场景与操作前提适用于铁芯有外引接地线的变压器，在无法立即停运检修时采用。操作前需摘除原铁芯接地线，完成铁芯接地遥测，确认多点接地故障。

02电阻串联方案与参数设置将原铁芯接地线悬空，串联0-50欧姆可调电阻及量程500mA电流表后接地。调整电阻使电流维持在30-50mA，专人24小时监视，允许不超过量程50%的摆动。

03风险提示与注意事项此方法为重要负荷设备的临时应急措施，需实时监测变压器油色谱及接地电流变化。待具备检修条件时，应立即采用彻底处理方法消除故障根源。07预防措施与质量控制制造过程中的杂质控制

铁芯内部杂质清理制造过程中需彻底清理铁芯槽及各间隙处的金属异物、焊渣、毛刺等杂质，可采用油或氮气冲吹等方式，确保新变压器内部干净。

油箱与油质清洁对油箱进行严格清理，去除内部遗留的金属工具、铜丝等异物，并保证油质纯净，防止杂质在运行中引发铁芯多点接地故障。

绝缘件质量把控选用合格的绝缘材料，确保夹件、垫铁及铁盒的绝缘件干燥、无破损，避免因绝缘受潮或损坏导致铁芯高阻多点接地。安装工艺标准化要求

铁心与夹件绝缘安装规范铁芯夹件肢板与铁芯柱、硅钢片间应保持足够绝缘距离，避免因安装偏差导致直接接触。下夹件垫脚与铁轭间绝缘纸板需固定牢固，防止脱落造成短路。

穿芯螺栓与钢座套安装标准穿芯螺栓钢座套长度应严格控制，避免与硅钢片短接。安装时需确保螺栓紧固适中，防止硅钢片受外力变形引发接地故障。

定位钉与附件处理要求变压器投运前必须翻转或拆除油箱顶盖上的运输用定位钉，温度计座套等附件长度需严格控制，防止与夹件、铁轭或芯柱相碰。

内部清洁与异物防控措施安装过程中需彻底清理油箱内部，严禁遗留金属工具、焊渣等异物。采用油或氮气冲吹铁芯槽及各间隙，确保无杂质残留。运行中的定期检测与维护

油色谱跟踪试验分析定期进行变压器油色谱跟踪试验分析，通过观察油中气体的组成和浓度变化，如总烃、甲烷、乙烯等含量超标情况，判断铁芯是否存在过热等故障。

接地线电流测量使用钳形电流表检测铁芯外引接地套管接地线上的电流，正常时电流应在毫安级别（远小于0.3安培），故障时可能激增至17-25安培，以此判断是否存在多点接地故障。

绝缘电阻检测定期使用2500伏摇表摇测铁心与外壳之间的绝缘电阻，确保铁芯绝缘性能良好，发现异常及时处理。

定期巡检与维护加强变压器的定期巡检，检查铁芯夹件、穿芯螺栓等部件是否紧固，有无松动、锈蚀等情况，及时清理油箱内可能存在的异物，确保变压器正常运行。绝缘件选型与老化监测

变压器绝缘件的关键选型要求变压器绝缘件选型需满足机械强度、耐温性能及绝缘电阻要求，如铁芯接地片应采用厚度0.5mm、宽度不小于30mm的紫铜片，插入铁芯3～4级间，大型变压器插入深度不小于80mm，外露部分需绝缘包扎。

常见绝缘件老化失效模式绝缘件老化主要表现为绝缘电阻下降、介质损耗增大及机械性能退化，如底沉积油泥及水分导致绝缘电阻降至1-2欧，夹件木垫潮湿或绝缘纸板破损引发多点接地故障。

油中溶解气体分析监测技术通过色谱分析法检测油中总烃、甲烷、乙烯等气体含量，若总烃显著超标且甲烷、乙烯为主要成分，可判断绝缘件因过热老化分解，如故障时油中总烃可能远超正常水平。

绝缘电阻与局部放电在线监测采用2500V兆欧表定期测量铁芯绝缘电阻，正常应大于1000欧；结合局部放电监测，若发现放电量异常增长，提示绝缘件存在老化或破损风险，需及时检修。08检修质量标准与验收接地系统验收规范绝缘性能与接地要求确保铁芯绝缘完好，只能单点接地。接地片应采用厚度0.5mm、宽度不小于30mm的紫铜片，插入铁芯3～4级间，大型变压器插入深度不小于80mm，外露部分需绝缘包扎。铁芯表面与组件检查铁芯表面应平整，绝缘漆膜完整无脱落，叠片紧密相连。铁芯与上下夹件、方铁、压板及底脚板间绝缘性能优良，钢压板与铁芯间隙均匀可见，油路畅通，油道垫块无