變壓器鐵芯接地的介紹

變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置,主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無(wú)線電路中,常用作升降電壓、匹配阻抗。安全隔離等。小容量變壓器的接地。通常小容量變壓器的上夾件與小夾件之間不是絕緣的,而是金屬拉螺桿或拉板連接。鐵芯接地是在上鐵軛的2~3級(jí)處插一片鍍錫銅片,銅片的另一端則用螺栓固定在上夾件上,再由上夾件通過吊螺桿與接地的箱蓋相連接或經(jīng)地腳螺栓接地。中型變壓器的接地。當(dāng)上下夾件之間相互絕緣時(shí),必須在上下鐵軛的對(duì)稱位置上分別插入鍍錫銅片,并且上鐵軛的接地片與上夾件相連接,下鐵軛的接地片與下夾件相連接。這樣上夾件經(jīng)上鐵軛接地片接到鐵芯,再由鐵芯經(jīng)下鐵軛接地片接至下夾片接地。大型變壓器的接地。由于大型變壓器每匝電壓都很高,當(dāng)發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí),接地回路感應(yīng)的電壓也就相當(dāng)高,形成的電流會(huì)很大,將引起較嚴(yán)重的后果。為了對(duì)運(yùn)行中的大容量變壓器發(fā)生多點(diǎn)接地故障進(jìn)行監(jiān)視,檢查鐵芯是否存在多點(diǎn)接地,接地回路是否有電流通過,須將鐵芯先經(jīng)過絕緣小套管后再進(jìn)行接地。這樣可以斷開接地小套管,測(cè)量鐵芯是否還有接地點(diǎn)存在或?qū)⒈碛?jì)串入接地回路中。全斜接縫結(jié)構(gòu)變壓器鐵芯的接地。在全斜接縫結(jié)構(gòu)的鐵芯中,油道不用圓鋼隔開,而是用非金屬材料隔開（如采用環(huán)氧玻璃布板條隔開）,以構(gòu)成縱向散熱油道。采用非金屬材料隔開可以減小鐵芯的損耗,但油道之間的硅鋼片是互相絕緣的。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的變壓器在接地時(shí),首先要用接地片將各相鄰的經(jīng)油道相互絕緣的硅鋼片之間連接起來(lái),然后再選一點(diǎn)與上夾件連通,最后將上夾件用導(dǎo)線通過接地小套管引出到外面接地。運(yùn)行中變壓器的鐵芯及其他附件都處于繞組周圍的電場(chǎng)內(nèi),如不接地,鐵芯及其他附件必然感應(yīng)一定的電壓,在外加電壓的作用下,當(dāng)感應(yīng)電壓超過對(duì)地放電電壓時(shí),就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。為了避免變壓器的內(nèi)部放電,所以要將鐵芯接地。變壓器的鐵心多點(diǎn)接地,接地點(diǎn)之間形成電流回路,會(huì)造成鐵心局部過熱、氣體繼電器頻繁動(dòng)作。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成鐵心局部燒損鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高,表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。鐵芯與繞在其上的線圈組成完整的電磁感應(yīng)系統(tǒng)。電源變壓器傳輸功率的大小,取決于鐵芯的材料和橫截面積。變壓器鐵芯的分類介紹.高頻類:鐵粉芯FerritecoreFerritecore用于高頻變壓器它是一種帶有尖晶石結(jié)晶狀結(jié)構(gòu)的陶磁體,此種尖晶石為氧化鐵和其它二價(jià)的金屬化合物.如kFe2O4(k代表其它金屬)，目前常使用的金屬有錳(Mn)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、鎂(Ng)、銅(Cu).其常用組合如錳鋅(MnZn)系列、銀鋅(NiZn)系列及鎂鋅(MgZn)系列.此種材具有高導(dǎo)磁率和阻抗性的物性,其使用頻率范圍由1kHz到超過200kHz..低頻類:硅鋼片(LAMINATION)硅鋼片用于低頻變壓器,其種類很多,按其制作工藝不同可分為A:鍛燒(黑片)、N:無(wú)鍛燒(白片)兩種.按其形狀不同可分為:EI型、UI型、C型、口型.口型硅鋼片常在功率較大的變壓器中使用,它絕緣性能好,易于散熱,同時(shí)磁路短,主要用于功率大于500~1000W和大功率變壓器.由兩個(gè)C型硅鋼片組成一套硅鋼片稱為CD型硅鋼片,用CD型硅鋼片制作的電源變壓器在截面積相同的條件下，窗口愈越高,變壓器功率越大.于鐵芯兩側(cè)可以分別安裝線圈,因此變壓器的線圈匝數(shù)可分配在兩個(gè)線包上,從而使每個(gè)線包的平均匝長(zhǎng)較短,線圈的銅耗減小.另外如果把要求對(duì)稱的兩個(gè)線圈分別繞在兩個(gè)線包上,可以達(dá)到完全對(duì)稱的效果.由四個(gè)C型硅鋼片組成一套硅鋼片稱為ED型硅鋼片.ED型硅鋼片制成的變壓器外形呈扁寬形,在功率相同的條件下ED型變壓器比CD型變壓器矮些,寬度大些,另外由于線圈安裝在硅鋼片中間,有外磁路,因此漏磁小,對(duì)整體干擾小.但是它所有線圈都繞在一個(gè)線包上,線包較厚,故平均匝長(zhǎng)較長(zhǎng),銅耗較大.C型鐵芯性能優(yōu)異所制作之變壓器體積小、重量輕、效率高,裝配的角度來(lái)看,C型硅鋼片零件很少,通用性強(qiáng)，因此生產(chǎn)效率高,但是C型硅鋼片加工工序較多，作較復(fù)雜,需用專用設(shè)備制造,因而目前成本還較高.E型硅鋼片又稱殼型或日型硅鋼片,它的主要優(yōu)點(diǎn)是初、次級(jí)線圈共同一個(gè)線架,有較高的窗口占空系數(shù)（占空系數(shù)Km:銅線凈截面積和窗口面積比）；硅鋼片對(duì)繞組形成保護(hù)外殼,使繞組不易受到機(jī)械傷損傷;同時(shí)硅鋼片散熱面積較大,變壓器磁場(chǎng)發(fā)散較少.但是它的初次級(jí)漏感較大,外來(lái)磁場(chǎng)干擾也較大,此外,由于繞組平均周長(zhǎng)較長(zhǎng),在同樣圈數(shù)和鐵芯截面積條件下,EI型鐵芯的變壓器所用的銅線較多.硅鋼片的厚度常用的有0.35mm、0.5mm兩種.硅鋼片的組裝方式有交疊法和對(duì)疊法兩種.交疊法是將硅鋼片的開口一對(duì)一交替地分布在兩邊,這種疊法比較麻煩,但硅鋼片間隙小,磁阻小,有利于增大磁通,因此電源變壓器都采用這種方法.對(duì)疊法常用于通有直流電流的場(chǎng)合,為避免直流電流引起飽和,硅鋼片之間需要留有空隙，因此對(duì)疊法將E片與I片各放一邊,兩者之間的空隙可用紙片來(lái)調(diào)節(jié)..COIL類:分三種類型.A.TOROID環(huán)形鐵芯:將O型疊片而成,或由硅鋼片卷繞而成.此種鐵芯對(duì)繞線來(lái)說(shuō)非常不易.B.RODCORE棒狀鐵芯.C.DRUMCORE:鼓形鐵芯.變壓器鐵芯的接地要點(diǎn)單獨(dú)設(shè)置一條鐵軛夾件接地引出線。因?yàn)槿绻l(fā)生鐵芯碰到上夾件造成多點(diǎn)接地故障,接地電流只是在鐵芯夾件內(nèi)部流動(dòng),鐵芯接地引出線中沒有電流流過,會(huì)導(dǎo)致工作人員誤認(rèn)為鐵芯沒有發(fā)生故障;設(shè)置后,不論鐵芯碰到夾件何位置都會(huì)通過兩條接地外引線構(gòu)成回路,這樣在外部也就可以正確檢測(cè)出接地電流。鐵芯接地片放置在鐵軛橫截面中間位置。這樣放置,不論鐵軛拉帶絕緣螺栓在何位置以及故障接地點(diǎn)在何位置,回路的最大感應(yīng)電壓只有匝電壓的1/4,這時(shí)的最大接地電流也只有幾個(gè)安培左右,較鐵芯接地片放置在其它位置時(shí)要小很多。如果確實(shí)因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)安裝不便等問題需要將鐵芯接地片放置在其它位置,也應(yīng)將鐵軛拉帶的絕緣螺栓與接地片對(duì)角放置,這樣可以防止大電流產(chǎn)生。變壓器鐵芯的故障與排除變壓器的繞組和鐵芯是傳遞、變換電磁能量的主要部件。保證它們的可*運(yùn)行是人們所關(guān)注的問題。統(tǒng)計(jì)資料表明因鐵芯問題造成故障,占變壓器總事故中的第三位。制造部門對(duì)變壓器鐵芯缺陷已引起重視,并在鐵芯可*接地、鐵芯接地監(jiān)視,以及保證一點(diǎn)接地方面都進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)。運(yùn)行部門也把檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)鐵芯故障提到相當(dāng)高度。然而,變壓器鐵芯故障仍屢有發(fā)生,其原因主要是由于鐵芯多點(diǎn)接地和鐵芯接地不良造成?，F(xiàn)對(duì)兩種故障情況的判斷及處理方法作一介紹。鐵芯正常時(shí)需要一點(diǎn)接地的原因變壓器正常運(yùn)行時(shí),帶電的繞組與油箱之間存在電場(chǎng),而鐵芯和其他金屬構(gòu)件處于該電場(chǎng)中。由于電容分布不均,場(chǎng)強(qiáng)各異,如果鐵芯不可*接地,則將產(chǎn)生充放電現(xiàn)象,破壞固體絕緣和油的絕緣強(qiáng)度,所以鐵芯必須有一點(diǎn)可*接地。鐵芯由硅鋼片組成,為減小渦流,片間有一定的絕緣電阻（一般僅幾歐姆至幾十歐姆）,由于片間電容極大,在交變電場(chǎng)中可視為通路,因而鐵芯中只需一點(diǎn)接地即可將整疊的鐵芯疊片電位箝制在地電位。當(dāng)鐵芯或其金屬構(gòu)件如有兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上（多點(diǎn)）接地時(shí),則接地點(diǎn)間就會(huì)造成閉合回路,它鍵鏈部分磁通,感生電動(dòng)勢(shì),并形成環(huán)路,產(chǎn)生局部過熱,甚至燒毀鐵芯。變壓器鐵芯只有一點(diǎn)接地,才是可*的正常接地。即鐵芯必須接地,且必須是一點(diǎn)接地。鐵芯故障主要由兩個(gè)方面原因引起,一是施工工藝不良造成短路,二是由于附件和外界因素引起多點(diǎn)接地。鐵芯多點(diǎn)接地類型（1）安裝變壓器竣工后,未將油箱頂蓋上運(yùn)輸?shù)亩ㄎ讳N翻轉(zhuǎn)過來(lái)或去除掉,構(gòu)成多點(diǎn)接地。(2)由于鐵芯夾件肢板距芯柱太近、鐵芯疊片因某種原因翹起后,觸及到夾件肢板,形成多點(diǎn)接地。(3)鐵軛螺桿的襯套過長(zhǎng),與鐵軛疊片相碰,構(gòu)成了新的接地點(diǎn)。(4)鐵芯下夾件墊腳與鐵軛間的絕緣紙板脫落或破損,使墊腳鐵軛處疊片相碰造成接地。(5)具有潛油泵裝置的大中型變壓器,由于潛油泵軸承磨損,金屬粉末進(jìn)入油箱中,淤積油箱底部,在電磁力作用下形成橋路,將下鐵軛與墊腳或箱底接通,形成多點(diǎn)接地。(6)油浸變壓器油箱蓋上的溫度計(jì)座套過長(zhǎng),與上夾件或鐵軛、旁柱邊沿相碰,構(gòu)成新的接地點(diǎn)。(7)油浸變壓器油箱中落入了金屬異物,這類金屬異物使鐵芯疊片和箱體構(gòu)通,形成接地。(8)下夾件與鐵軛階梯間的木墊塊受潮或表面不清潔,附有較多的油泥,使其絕緣電阻值降為零時(shí),構(gòu)成了多點(diǎn)接地。3多點(diǎn)接地時(shí)出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象(1)在鐵芯中產(chǎn)生渦流,鐵損增加,鐵芯局部過熱。(2)多點(diǎn)接地嚴(yán)重時(shí),又較長(zhǎng)時(shí)間未處理,變壓器連續(xù)運(yùn)行將導(dǎo)致油及繞組也過熱,使油紙絕緣逐漸老化。會(huì)引起鐵芯疊片兩片絕緣層老化而脫落,將引起更大的鐵芯過熱,鐵芯將燒毀。(3)較長(zhǎng)時(shí)間多點(diǎn)接地,使油浸變壓器油劣化而產(chǎn)生可燃性氣體,使氣體繼電器動(dòng)作。(4)因鐵芯過熱使器身中木質(zhì)墊塊及夾件碳化。(5)嚴(yán)重的多點(diǎn)接地會(huì)使接地線燒斷,使變壓器失去了正常的一點(diǎn)接地,后果不堪設(shè)想。(6)多點(diǎn)接地也會(huì)引起放電現(xiàn)象。多點(diǎn)接地故障的檢測(cè)鐵芯多點(diǎn)接地故障判斷方法通常從兩方面檢測(cè):(1)進(jìn)行氣相色譜分析。色譜分析中如氣體中的甲烷及烯烴組分含量較高,而一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w含量和已往相比變化不大,或含量正常,則說(shuō)明鐵芯過熱,鐵芯過熱可能是由于多點(diǎn)接地所致。色譜分析中當(dāng)出現(xiàn)乙炔氣體時(shí),說(shuō)明鐵芯已出現(xiàn)間歇性多點(diǎn)接地。(2)測(cè)量接地線有無(wú)電流?？稍谧儔浩麒F芯外引接地套管的接地引線上,用鉗形表測(cè)量引線上是否有電流。變壓器鐵芯正常接地時(shí),因無(wú)電流回路形成。接地線上電流很小,為毫安級(jí)(一般小于0.3A)。當(dāng)存在多點(diǎn)接地時(shí),鐵芯主磁通周圍相當(dāng)于有短路匝存在,匝內(nèi)流過環(huán)流,其值決定于故障點(diǎn)與正常接地點(diǎn)的相對(duì)位置,即短路匝中包圍磁通的多少。一般可達(dá)幾十安培。利用測(cè)量接地引線中有無(wú)電流,很準(zhǔn)確地判斷出鐵芯有無(wú)多點(diǎn)接地故障。多點(diǎn)接地故障的排除(1)變壓器不能停運(yùn)時(shí)的臨時(shí)排除方法:①有外引接地線,如果故障電流較大時(shí),可臨時(shí)打開地線運(yùn)行。但必須加強(qiáng)監(jiān)視,以防故障點(diǎn)消失后使鐵芯出現(xiàn)懸浮電位。②如果多點(diǎn)接地故障屬于不穩(wěn)定型,可在工作接地線中串入一個(gè)滑線電阻,使電流限制在1A以下?；€電阻的選擇,是將正常工作接地線打開測(cè)得的電壓除以地線上的電流。③要用色譜分析監(jiān)視故障點(diǎn)的產(chǎn)氣速率。④通過測(cè)量找到確切的故障點(diǎn)后,如果無(wú)法處理,則可將鐵芯的正常工作接地片移至故障點(diǎn)同一位置,用以較大幅度地減少環(huán)流。(2)徹底檢修措施。監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)變壓器存在多點(diǎn)接地故障后,對(duì)于可停運(yùn)的變壓器,應(yīng)及時(shí)停運(yùn),退出后徹底消除多點(diǎn)接地故障。排除此類故障的方法,根據(jù)多點(diǎn)接地類型及原因,應(yīng)采取相應(yīng)的檢修措施。但也有某些情況,停電吊芯后找不到故障點(diǎn),為了能確切找到接地點(diǎn),現(xiàn)場(chǎng)可采用如下方法。①直流法。將鐵芯與夾件的連接片打開,在軛兩側(cè)的硅鋼片上通入6V的直流，然后用直流電壓表依次測(cè)量各級(jí)硅鋼片間的電壓,當(dāng)電壓等于零或者表指示反向時(shí),則可認(rèn)為該處是故障接地點(diǎn)。②交流法。將變壓器低壓繞組接入交流電壓220~380V,此時(shí)鐵芯中有磁通存在。如果有多點(diǎn)接地故障時(shí),用毫安表測(cè)量會(huì)出現(xiàn)電流(鐵芯和夾件的連接片應(yīng)打開)。用毫安表沿鐵軛各級(jí)逐點(diǎn)測(cè)量,當(dāng)毫安表中電流為零時(shí),則該處為故障點(diǎn)。鐵芯正常時(shí)需要一點(diǎn)接地的原因變壓器正常運(yùn)行時(shí),帶電的繞組與油箱之間存在電場(chǎng),而鐵芯和其他金屬構(gòu)件處于該電場(chǎng)中。由于電容分布不均,場(chǎng)強(qiáng)各異,如果鐵芯不可靠接地,則將產(chǎn)生充放電現(xiàn)象,破壞固體絕緣和油的絕緣強(qiáng)度,所以鐵芯必須有一點(diǎn)可靠接地。當(dāng)鐵芯或其金屬構(gòu)件如有兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上(多點(diǎn))接地時(shí),則接地點(diǎn)間就會(huì)造成閉合回路,它鍵鏈部分磁通,感生電動(dòng)勢(shì),并形成環(huán)路,產(chǎn)生局部過熱,甚至燒毀鐵芯。多點(diǎn)接地故障的檢測(cè)(1)進(jìn)行氣相色譜分析。色譜分析中如氣體中的甲烷及烯烴組分含量較高,而一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w含量和已往相比變化不大,或含量正常,則說(shuō)明鐵芯過熱,鐵芯過熱可能是由于多點(diǎn)接地所致。色譜分析中當(dāng)出現(xiàn)乙炔氣體時(shí),說(shuō)明鐵芯已出現(xiàn)間歇性多點(diǎn)接地。(2)測(cè)量接地線有無(wú)電流。可在變壓器鐵芯外引接地套管的接地引線上,用鉗形表測(cè)量引線上是否有電流。變壓器鐵芯正常接地時(shí),因無(wú)電流回路形成。接地線上電流很小,為毫安級(jí)(一般小于0.3A)。當(dāng)存在多點(diǎn)接地時(shí),鐵芯主磁通周圍相當(dāng)于有短路匝存在,匝內(nèi)流過環(huán)流,其值決定于故障點(diǎn)與正常接地點(diǎn)的相對(duì)位置,即短路匝中包圍磁通的多少。一般可達(dá)幾十安培。利用測(cè)量接地引線中有無(wú)電流,很準(zhǔn)確地判斷出鐵芯有無(wú)多點(diǎn)接地故障。變壓器的鐵芯為什么要接地?接地時(shí)應(yīng)注意些什么?變壓器在運(yùn)行時(shí)或在進(jìn)行高壓試驗(yàn)中,鐵芯及其金屬部件都處于強(qiáng)電場(chǎng)中的不同位置,由靜電感應(yīng)的電位也各不相同,合得鐵芯和各金屬部件之間或接地體產(chǎn)生電位差,在電位不同的金屬部件之間形成斷續(xù)的火花放電。這種放電將使變壓器油分解,并損壞固體絕緣。為了避免上述情況,對(duì)鐵芯及其金屬部件（除穿芯螺桿外）都必須進(jìn)行可靠地接地。穿芯螺桿由于鐵芯的屏蔽作用,其電位與鐵芯相差不多,可以不必再接地。由于鐵芯硅鋼片之間的絕緣電阻很小,只須一片接地,即可認(rèn)為鐵芯全部疊片都接地。接地時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1）鐵芯只允許一點(diǎn)接地,需要接地的各部件之間只允