一种变压器铁芯接地电流的测量方法与流程

本发明涉及变压器领域，具体涉及变压器铁芯接地电流的测量。

背景技术：
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运行中变压器铁芯及其他附件必然感应一定的电压，再外加电压的作用下，当感应电压超过对地放电电压时，就会产生放电现象。为了避免变压器的内部放电，所以要将变压器铁芯接地。但是，变压器正常运行时，是不允许铁芯多点接地的，因为变压器正常运行中，绕组周围存在着交变的磁场，由于电磁感应的作用，高压绕组与低压绕组之间，低压绕组与铁芯之间，铁芯与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，使铁芯对地产生悬浮电位。由于变压器铁芯及其他金属构件与绕组的距离不相等，使各构件之间存在着电位差，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电。这种放电是断续的，长期下去，对变压器油和固体绝缘都有不良影响。为了消除这种现象，就把铁芯与外壳可靠的链接起来，使铁芯与外壳等电位，但当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时，接地点就会形成闭合回路，造成环流，引起局部过热，导致变压器分解，绝缘性能下降，严重时，会使铁芯硅钢片烧坏，造成变压器重大事故，所以变压器铁芯只能一点接地。

当前，检测变压器铁芯是不是存在多点接地主要有三种方法，包括钳形电流表定期监测铁芯接地电流电气法，测量铁芯对地绝缘电阻法以及监测变压器绝缘油特征气体的气相色谱分析法。

钳形电流表定期监测铁芯接地电流电气法，顾名思义就是在变压器铁芯外引接地线上，测量引线中电流的大小，来确定变压器铁芯是不是存在多点接地现象。当变压器正常运行时，因为铁芯内无电流回路形成，所以接地线上的电流很小，多为毫安级，多数情况不超过 0.1A；当出现多点接地现象时，接地线上电流过大，铁芯主磁通周围相当于有短路匝的情况存在，流过的环流决定于故障发生点与正常接地点的相对位置，即短路匝中包括含磁通的多少，一般可达几十安培。这样经过测量接地引线中的电流大小，可以很准确地判别出变压器铁芯有没有多点接地故障情况。三种方法中最迅速、最直接、最灵敏的方法是测量铁芯接地电流的电气法，电气法传统是在铁芯接地端装设检测电流表，依靠运行人员的定期巡视来发现问题，如此不光是浪费人力物力资源，并且对于一些无人值守变电站电气设备的运行留下了安全隐患。并且，这种方法步骤多，操作复杂，不能在线分析，在现场强电磁环境干扰下，检测的精度和时效性都存在问题。

铁芯对地绝缘电阻法主要就是断开铁芯正常接地线，选用 2500V 兆欧表（对运行时间长的变压器可选用 1000V 兆欧表）测量铁芯对地电阻值，若绝缘电阻值为零或是很小，则表明变压器铁芯可能存在多点接地故障。测量铁芯绝缘电阻的方法在实际现场中得到了较为广泛的应用，但由于方法的局限性，只能在变压器大修时进行，对系统的稳定运行和检测维护中带来很多的问题，设备利用率降低，运行维护成本加大。

监测变压器绝缘油特征气体的气相色谱分析法就是对变压器油中含气量进行气相色谱分析，该方法是检测变压器的铁芯有没有存在多点接地现象较为及时有效的方法之一。当变压器的铁芯有多点接地现象的时候，其油色谱通常有以下特点：总烃含量高出“变压器油中溶解气体分析和判断导则”(GB/T 7252-2001)的规定值（150μL/L），通常甲烷（CH4）和乙烯（C2H4）占较大比重，乙炔（C2H2）含量较少甚至不出现，即检测结果未达到导则的规定值（5uL/L）。当色谱分析结果呈现乙炔高出导则规定值时，则可认为该铁芯接地是动态接地故障。当色谱分析结果呈现上述特征，并且在铁芯绝缘电阻值为零或很低的情况下及铁芯接地线中有环流时，则可确定该变压器铁芯存在多点接地的故障。现阶段，关于变压器的铁芯多点接地检测中应用油色谱分析法最为广泛，技术成熟，但投资较大，成本较高，检测只有当变压器油中所含特征气体达到规定值时才可以进行判断，因此在故障不是很严重的情况下无法及时发现问题，同时当特征气体的比值不是标准值时，很难准确判断故障的类型。因此该方法检测精度不高且存在严重的滞后性。

专利文献CN 103954829A中公开了一种变压器铁芯接地电流在线监测系统，采用电流传感器单元，来监测变压器的铁芯接地电流状态，用WEB一体的服务器存储数据用于作进一步的调用和计算、分析并发布数据。即装即用，无需软件补偿和整定便可监测变压器的铁芯接地电流值，解决了现有技术中监测范围、线性度、精度的问题，将监测范围提升至安培级，全量程线性度保持一致，测量精度通过硬件测量的方式在满量程的范围内保持统一的高精度。但是采用传感器和服务器来检测，极大了提高了成本，且在变压器工作的高压环境中工作，电子传感器等设备容易失效，整个系统较为复杂，实用性不强。

专利文献CN 103441725A公开了一种变压器铁芯接地电流监测和控制系统，它包括变压器、电流采集单元、单片机、控制模块，变压器与电流采集单元连接，单片机有两个接口模块，分别与电流采集单元、控制模块连，所述控制模块包括电机、转动装置和可调电阻，所述电流采集单元的两个电流输入端分别与两个熔断器上端连接，所述熔断器设置在变压器铁芯接地线和变压器加件接地线上，可调电阻的两个输出端分别连接在两个熔断器的下端，所检测的电流大于存入单片机中的额定值时，单片机会自动控制控制电路对可调电阻进行调节，直到变压器铁芯电流小于单片机中储存的额定电流为止，减轻了操作者的工作负担，减少设备两次检测之间因电流过大对用电用户的用电造成的影响。通过单片机来控制并检测接地电流，结构复杂，不易实现，实用性低。

目前应用最多的是钳形电流表定期监测铁芯接地电流电气法，通过测量接地引线中的电流大小，可以准确地判别出变压器铁芯有没有多点接地故障情况，是目前最迅速、最直接、最灵敏的方法，且实用性最强的方法。钳形电流表简称钳形表，其工作部分主要由一只电磁式电流表和穿心式电流互感器组成，穿心式电流互感器铁心制成活动开口，且成钳形，故名钳形电流表，。是一种不需断开电路就可直接测电路交流电流的携带式仪表，在电气检修中使用非常方便，应用相当广泛。钳形表可以通过转换开关的拨档，改换不同的量程，但拨档时不允许带电进行操作。钳形表一般准确度不高，通常为2.5～5 级。为了使用方便，表内还有不同量程的转换开关供测不同等级电流以及测量电压的功能。

钳形电流表监测变压器铁芯接地电流测量工作中，容易出现导致接地电流不能正确、准确测量的情况。主要表现在如下几方面：

1）不清楚铁芯接地点的位置。在运行中的变压器下部，既有铁芯接地点，也有外壳接地点，且变压器外壳接地点不止一个，而是多个，这样就出现了运维人员在测量变压器铁芯接地电流之前，分不清楚哪一个是铁芯接地点的问题。

2）测量方法不恰当。有的测量人员在分清楚了变压器的铁芯接地点之后，直接用钳形电流表卡在变压器铁芯接地极扁铁上，将读出的接地电流数值作为该变压器铁芯接地电流值。

3）测量数值不准确。测量变压器铁芯接地电流是在变压器带电运行的情况下进行的，测量时，通过钳形电流表的磁通，既有变压器铁芯接地电流所产生的磁通，也有变压器本身的电磁感应所产生的磁通，这两方面的磁通互相叠加，作用于钳形电流表，造成了钳形电流表所测量的数值不准确。

技术实现要素：
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本发明提出了一种测量变压器铁芯接地电流的方法，包括：1）使用变压器铁芯接地电流在线测试仪进行测量，使用钳形电流表测量；2）将钳形电流表紧靠铁芯接地极，测量得到第一数值；3）将钳形电流表环绕铁芯接地极，使导线处于钳口的中心位置，测量得到第二数值；4）用第二数值减去第一数值得到第三数值，第三数值即为变压器铁芯接地电流；5）当第三数值大于100mA时，进行分析，检查测量仪表指示是否正确或者测量方法是否恰当，是否有其他设备的电磁感应影响；若确认是变压器铁芯接地电流大于规程规定的电流，及时维修处理；6）当第三数值大于100mA时，在铁芯接地回路中串入电阻进行限流，限制铁芯最大电流在300mA以下；通过变压器吊芯检查、加大绝缘距离或更换损坏的绝缘部件来进行处理，及时消除接地缺陷。

进一步的，所述钳形电流表为机械式钳形电流表或数字式钳形电流表。

进一步的，所述钳形电流表可以存储多组测量数据。

进一步的，所述钳形电流表具有历史数据读取、保存、打印功能。

进一步的，所述钳形电流表具有RS232通讯接口，与外部通讯。

进一步的，所述第一数值为基准值，第二数值为实际测量的接地电流。

进一步的，变压器的测量位置在铁芯接地极上相同位置。

进一步的，测量第一数值时，多次测量得到多个数值，取所述多个数值的平均值为第一数值。

进一步的，测量第二数值时，多次测量得到多个数值，取所述多个数值的平均值为第二数值。

进一步的，测量第一数值时，测量10次得到10个值，取10个值的平均值为第一数值；测量第二数值时，测量10次得到10个值，取10个值的平均值为第二数值。

进一步的，每月对运行中的变压器进行铁芯接地电流测量工作。

本发明的有益效果为：

1、采用测量值减去基准值作为铁芯接地电流的真实测量值，减去了测量时变压器本身的电磁感应所产生的磁通，准确测量到了变压器铁芯接地电流产生的磁通，使得到的接地电流数值准确。

2、当测量的变压器铁芯接地电流大于100mA时，进行分析，检查测量仪表指示是否正确或者测量方法是否恰当，是否有其他设备的电磁感应，消除了其他故障带来的影响；

3、电流大于100mA时，在铁芯接地回路中串入电阻进行限流，限制铁芯最大电流在300mA以下，通过变压器吊芯检查、加大绝缘距离或更换损坏的绝缘部件来进行处理，及时消除接地缺陷，保障的变压器的正常工作，保证了电力网络的稳定。

4、采用钳形电流表测量变压器的铁芯接地电流，操作简单，成本低，实用性强，可以广泛应用于各种环境中，方便推广。

5、定期对运行中的变压器进行铁芯接地电流测量工作，便于及时发现问题。

附图说明：

图1为钳形电流表工作的原理图。

图2为本发明变压器铁芯接地电流测量方法的流程图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

钳形表实质上是由一只电流互感器、钳形扳手和一只整流式磁电系反作用力仪表所组成。钳型表的工作原理和变压器一样，初级线圈就是穿过钳型铁芯的导线，相当于1匝的变压器的一次线圈，这是一个升压变压器。二次线圈和测量用的电流表构成二次回路。当导线有交流电流通过时，就是这一匝线圈产生了交变磁场，在二次回路中产生了感应电流，电流的大小和一次电流的比例，相当于一次和二次线圈的匝数的反比。钳型电流表用于测量大电流，如果电流不够大，可以将一次导线在通过钳型表增加圈数，同时将测得的电流数除以圈数。钳形电流表的穿心式电流互感器的副边绕组缠绕在铁心上且与交流电流表相连，它的原边绕组即为穿过互感器中心的被测导线。旋钮实际上是一个量程选择开关，扳手的作用是开合穿心式互感器铁心的可动部分，以便使其钳入被测导线。

钳形电流表分为机械式钳形电流表或数字式钳形电流表。如图1所示为机械式钳形电流表的工作原理图，1为电流表，2为电流互感器，3为铁芯，4为手柄，5为二次绕组，6是被测导线，7为量程开关。测量电流时，按动扳手，打开钳口，将被测载流导线置于穿心式电流互感器的中间，当被测导线中有交变电流通过时，交流电流的磁通在互感器副边绕组中感应出电流，该电流通过电磁式电流表的线圈，使指针发生偏转，在表盘标度尺上指出被测电流值。

如图2所示，为本发明变压器铁芯接地电流测量方法的流程图。

实施例1

本发明实施例1变压器铁芯接地电流测量方法具体测量步骤为：1）使用机械式钳形电流表对运行中的变压器铁芯接地电流进行在线测量工作；使用机械式钳形电流表测量时应放平，读数时眼睛要正对钳形电流表的仪表盘部分。2）将钳形电流表紧靠铁芯接地极，测量得到第一数值，第一数值即为基准值，用于校正测量产生的误差。3）将钳形电流表环绕铁芯接地极，测量的到第二数值，第二数值即铁芯接地电流的实际测量值。4）第二数值减去第一数值得到第三数值，第三数值即为变压器铁芯接地电流的真实值；因为测量变压器铁芯接地电流是在变压器带电运行的情况下进行的，测量时，通过钳形电流表的磁通，既有变压器铁芯接地电流所产生的磁通，也有变压器本身的电磁感应所产生的磁通，这两方面的磁通互相叠加，作用于钳形电流表，造成了钳形电流表所测量的数值不准确；通过先将钳形电流表靠近接地极，测量得到的第一数值即反映了变压器本身的电磁感应所产生的磁通，测量得到的第二数值反映了变压器铁芯接地电流所产生的磁通和变压器本身的电磁感应所产生的磁通，用第二数值减去第一数值得到第三数值，即为变压器铁芯接地电流的真实测量值，这样减小了变压器本身的电磁感应所产生磁通的影响，使测量得到的铁芯接地电流的值准确。5）当第三数值大于100mA时，进行分析，检查测量仪表指示是否正确或者测量方法是否恰当，是否有其他设备的电磁感应影响；若确认是变压器铁芯接地电流大于规程规定的电流，及时维修处理；6）当第三数值大于100mA时，在铁芯接地回路中串入电阻进行限流，限制铁芯最大电流在300mA以下；通过变压器吊芯检查、加大绝缘距离或更换损坏的绝缘部件来进行处理，及时消除接地缺陷。每月对运行中的变压器进行铁芯接地电流测量工作；通过定期检测，及时发现变压器的故障，及时消除接地缺陷，保障的变压器的正常工作，保证了电力网络的稳定。

实施例2

实施例2变压器铁芯接地电流测量方法具体测量步骤与实施例1基本相同，不同点在于，步骤2），测量第一数值时，多次测量得到多个数值，取所述多个数值的平均值为第一数值，优选的测量10次，取10个值的平均值为第一数值；步骤3），测量第二数值时，多次测量得到多个数值，取所述多个数值的平均值为第二数值，优选的测量10次，取10个值的平均值为第一数值。由此得到的第二数值减去第一数值得到的第三数值为即为变压器铁芯接地电流的真实值。通过多次测量，取它们的平均值作为第一数值、第二数值，这样可以减少随机测量的带来的误差，进一步提高了测量的变压器铁芯接地电流的准确性。优选的，对于第一数值和第二数值，都测量10次，取10个值的平均值为第一数值和第二数值。测量次数过多，增加了工作量，提高了人力成本，测量次数过少，稳定性较差，容易出现随机偏差。

本发明采用钳形电流表测量变压器的铁芯接地电流，操作简单，成本低，实用性强，可以广泛应用于各种环境中，方便推广；采用测量值减去基准值作为铁芯接地电流的真实测量值，减去了测量时变压器本身的电磁感应所产生的磁通，准确测量到了变压器铁芯接地电流产生的磁通，使得到的接地电流数值准确。定期对运行中的变压器进行铁芯接地电流测量工作，便于及时发现问题。